青藏高原冰芯稳定氧同位素记录的温度代用性研究

以青藏高原为主体的第三极地区是中、低纬度最大的冰川作用区。冰芯记录可为该地区过去气候环境变化研究提供重要的信息。但在青藏高原地区尤其是高原南部印度季风影响区, 其冰芯稳定同位素记录的解释还存在着不确定性。本文整合青藏高原不同空间位置上的10支冰芯 δ18O记录, 以研究其空间集成的序列与区域温度的关系, 来论证青藏高原冰芯稳定同位素指标的温度代用性。将青藏高原北部和南部各5支冰芯及整个青藏高原面上的这10支冰芯 δ18O记录经Z-score标准化处理后, 与相应区域的器测气温标准化序列进行统计分析。结果发现, 无论是高原北部、高原南部还是整个高原面上, 冰芯 δ18O与气温的标准化序列均存在显著的相关关系。在此统计分析基础上, 将冰芯 δ18O标准化序列延伸至1900年, 从而重建了20世纪青藏高原地区气温变化, 该气温序列与北半球气温变化具有较好的相似性。如上分析表明, 青藏高原冰芯 δ18O记录是区域气温变化的良好代用指标, 多支冰芯 δ18O记录的综合集成能更好地揭示过去气候变化特征。     

青藏高原南部冰芯记录与大气环流的关系*

通过念青唐古拉峰拉弄冰川垭口处(30°24'30″N, 90°34'12″E;海拔5850m)长度为29.5m的冰芯记录,恢复了1952~1998年间大气降水δD和净积累量的时间变化序列。上述两组序列与NCEP/NCAR气候资料的相关分析表明:δD和净积累量与中亚冬季的气压、南亚和青藏高原冬季、夏季的位势高度关系密切。中亚地区冬季气压的升高以及冬、夏季南亚和青藏高原位势高度的异常增强了印度夏季风,导致了念青唐古拉峰地区20世纪80年代以来降水量的增多和降水中δD值的降低。根据念青唐古拉冰芯δD和净积累量记录及其与亚洲地区大气环流的关系,可以通过青藏高原南部较长的冰芯记录来恢复过去该地区大气环流变化的历史。     

近1000年来青藏高原南部和北部 大气尘埃载荷变化的冰芯记录*

依据青藏高原目前所取得冰芯的尘埃分析结果,初步分析了近1000年来青藏高原南北大气尘埃载荷的时空变化特征。研究表明,高原南部达索普冰芯记录的高尘埃含量时期为1270s~1380s和1870s~1990s,而北部马兰冰芯记录的高尘埃含量时期为1130s~1550s和1770s~1940s。近1000年来青藏高原南北冰芯中尘埃含量呈现不同程度的增加总趋势,这可能指示了环境的变干趋势。青藏高原冰芯记录还反映出,高原北部地区大气中的尘埃载荷明显高于南部地区;高原北部地区大气尘埃载荷春季最大,而南部地区非季风季节最大。另外,通过对高原南北冰芯中尘埃含量记录与δ¹⁸ O记录之间相关关系分析,揭示出大气尘埃载荷变化与气温变化之间关系在高原北部地区呈显著负相关,而在南部地区却呈显著正相关。这说明青藏高原南北气候环境变化的差异性。     

我国暖半年降水中δ18O与水汽输送

利用GNIP提供的我国32个站1961~2015年暖半年（4~9月）逐月降水中δ18O、NOAA提供的NCEP/NCAR月平均再分析资料以及实测的月降水量（P）数据,分析了各站点的P、降水中δ18O分别与我国暖半年4条水汽通道的水汽输送强度（Q）之间的相关关系,并对6个代表站δ18O与其所在格点不同风向的水汽输送比例之间的关系进行了讨论和比较。结果表明,与台站降水量相比,降水中δ18O可以更加明确地指示影响该站点的水汽通道和水汽输送的变化。δ18O与西南通道Q-具有显著相关性的站点数最多,达18个,占总站点数的56.3%,这些站点主要位于华北、长江沿线及其以南地区;受东南通道影响的站点集中分布于长江以南地区;有5个站点的δ18O与西北通道Q的相关关系通过了0.05的信度检验;与南海通道Q密切相关的站点数最少,仅有4个。不同来向的水汽输送对站点降水中δ18O的影响差异显著,平均而言,西风水汽输送比例每增加1%,拉萨站δ18O值将增加0.22‰,增幅高于昆明站的0.10‰和武汉站的0.09‰。南风水汽输送比例每增加1%,武汉、拉萨站的δ18O值分别降低0.15‰和0.16‰,降幅均高于昆明站的0.09‰。天津和福州站降水中δ18O分别仅与南风、东风水汽输送比例的关系最为密切,相关系数分别为-0.57和-0.58。兰州站δ18O与经（纬）向的水汽输送比例之间均不存在显著相关性。     

青藏高原降水中稳定氧同位素研究进展

稳定氧同位素（δ18O）在冰芯研究中能够很好地反映气候变化,尤其是气温变化的一项重要指标。研究青藏高原降水中δ18O为科学的解释冰芯中δ18O记录具有重要的指示意义。分别介绍了青藏高原季风区、非季风区以及季风区和非季风区的过渡区降水中δ18O研究历史和现状,并对该领域未来的研究趋势进行了展望。     

水体稳定同位素在青藏高原大气环流研究中的应用

水体稳定同位素作为贯穿水循环的介质,是研究大气环流过程和传输路径的有效手段。介绍了水体稳定同位素技术在青藏高原大气环流研究中的应用,聚焦典型站点降水、河水和冰芯等水体稳定同位素的季节和空间变化特征,揭示了大气环流对地表水稳定同位素高程效应的显著影响,以及大气降水对地表水的主导;引入降水稳定同位素标准判断亚洲夏季风爆发时间;通过冰芯稳定同位素揭示了厄尔尼诺—南方涛动对整个青藏高原水循环的影响及其响应机制的区域差异。在未来的研究中,将加强跟地球系统模型的结合,关注水体稳定同位素在不同时间尺度的控制因子、突变过程以及激发机制,进而量化古气候替代指标中的稳定同位素变化、从较长的时间尺度上重建影响青藏高原的水汽来源的演变历史。同时关注过量氘等具有水汽来源诊断能力的参数,研究其与大尺度环流参数的相关性,从海表温度、蒸发等陆—气相互作用分析并将高原环流过程与全球环流过程紧密结合综合分析。     

青藏高原西部纳木那尼冰芯同位素记录的气候意义初探

纳木那尼冰川是喜马拉雅山西部地区规模较大的冰川之一,也是开展冰芯气候意义研究有重要潜在价值的冰川.但由于纳木那尼冰川位于西风环流和印度季风影响范围的交界带,不同的环流系统所输送的水汽带来不同的降水稳定同位素信号.因此确定纳木那尼冰芯同位素记录的气候意义是开展该地区冰芯气候记录研究的前提条件.2008年在该冰川积累区所钻...     

北京连续降水水汽输送差异的同位素示踪

为了探讨连续降水过程中水汽输送的变化,应用NCEP/NCAR资料、HYSPLIT后向轨迹模拟及降水稳定同位素资料对北京22场连续降水的水汽输送差异进行了研究。结果表明:连续降水的水汽输送可分为西向水汽输送、远洋水汽输送、近海水汽输送、远源大陆水汽输送和局地大陆水汽输送5种类型,并以近海水汽输送和西向水汽输送为主（降水量占比60.8%）。不同水汽输送类型下降水δ18O的差异主要受水汽源区同位素富集程度及水汽输送途中降水过程的影响,降水氘盈余的变化反映出二次蒸发的影响及水汽源区大气相对湿度的差异。14场连续降水的水汽输送类型发生了变化,且降水δ18O值的变化能够较好地指示水汽输送类型的变化。该结果说明降水同位素特征能够为识别水汽输送类型提供有效信息。     

慕士塔格冰芯记录的细菌菌群的沉积特征*

文章对一支长22. 4m的慕士塔格冰芯上部12. 5m的分析结果表明, 细菌菌群分布与尘埃含量具有密切的 对应关系, 初步揭示了大气环流的生物输送作用和微生物对局地环境变化的响应特征。研究表明, 冰芯中可培养 的细菌数量与细菌菌群生物量分布趋势一致, 在一定的深度范围内均表现出剧增或剧减的变化形式, 呈现出不均 一的“层状分布”特征。冰芯中发现的优势细菌类群随深度的变化也表现出明显的“层状分布”特征。与不溶矿物 微粒数量浓度的比较研究表明, 细菌生物量的波动与微粒数量浓度具有很好的对应关系。该项研究揭示了气候环 境变化对冰芯细菌菌群数量及其多样性分布的重要影响。     

水汽输送对雅鲁藏布江流域降水中稳定同位素的影响

利用NCEP/NCAR全球大气再分析格点资料和2005年西藏雅鲁藏布江流域4个站点（拉孜、奴各沙、羊村和奴下）降水中δ18O数据，分析了雅鲁藏布江流域降水中δ18O变化同水汽输送通量的关系。从空间上来看，雅鲁藏布江流域降水中δ18O同水汽输送通量呈明显的正相关，从下游至上游，随着水汽输送通量的减少，降水中的δ18O逐渐降低；从时间上来看，春季水汽通量较小，降水中的δ18O较高，而在夏季，水汽通量大，降水中的δ18O较低。在此基础上，又利用NCEP/NCAR气象数据建立水汽追踪模型，以羊村站为例对雅鲁藏布江流域降水的水汽输送过程进行了追踪模拟，并讨论了降水中δ18O变化同水汽源地以及输送过程的关系。结果发现，在季风降水之前的春季，降水中较高的δ18O主要受西风带水汽输送以及当地蒸发水汽的影响；在季风期间，降水中较低的δ18O主要受来自印度洋暖湿水汽输送的影响。      

可可西里马兰冰芯记录的20世纪净积累量变化及其与太阳活动关系研究

通过青藏高原可可西里马兰冰芯记录,重建了 1887～1998年时期的净积累量变化,揭示出在研究时段内其变化呈弱的上升趋势。谱分析结果表明,马兰冰芯净积累量变化存在10.8a的显著周期。这表明太阳黑子活动对马兰冰芯净积累量变化存在一定的影响。统计分析发现,在20世纪80年代中期之前马兰冰芯净积累量变化与太阳黑子相对数变化之间存在显著的负相关关系,而在20世纪80年代中期之后却呈正相关关系。     

古里雅冰芯氧同位素地层学

在冰芯研究中,氧同位素比率不仅是气温的一种代用指标,而且其变化又是冰芯年层划分的依据之一。本文着重阐述了青藏高原古里雅309m冰芯中δ18O记录研究的一些结果。对于该冰芯上部120m,根据δ18O等的季节变化特征可划分出2000多个年层,这是该冰芯高分辨率气候环境记录恢复的基础。借助于放射性物质（36CI）测年等手段,建立了该冰芯下部的时间标尺。据此恢复了0.125Ma以来古里雅冰芯中δ18O记录,将其与深海沉积中的氧同位素变化相比较,可划分出阶段 1,2,3,4和5,其中阶段5又可划分出 5个业阶段,即a,b,c,d和e亚阶段。古里雅冰芯δ18O记录的一个突出特征就是其升高和降低的幅度都很大,这反映了青藏高原对于气候变化的响应是极为敏感的。5e时古里雅冰芯中δ18O所记录的升温幅度达5℃,高于全球平均升温值2～3℃。     

树轮记录的青藏高原西南部过去644年的降水变化

位于青藏高原西南部的谢通门地区, 是典型的高原半干旱地区之一, 研究其降水变化特征具有重要意义。利用谢通门地区的大果圆柏(Sabina tibetica Kom.)树轮宽度资料, 分析了树轮宽度对气候要素的响应特征。研究发现, 制约树木径向生长的主要因子是年总降水。为兼顾分析气候序列在高低频域的变化特征, 利用标准化年表通过方差匹配方法和采用差值年表通过线性回归方程转换, 分别重建了谢通门公元1360~2013年间(644年)的年(上一年7月至当年6月)降水变化。基于标准化年表的重建结果表明, 谢通门降水序列存在明显的年代际气候变化韵律, 相对于平均值偏湿的持续时段发生在公元1360~1368年、1505~1599年、1631~1640年、1654~1797年、1825~1836年、1890~1901年和1975年之后; 偏干的持续时段发生在公元1369~1504年、1600~1630年、1641~1653年、1798~1824年、1837~1889年和1902~1974年。与林周地区降水序列、高原南部区域降水序列和亚洲季风区PDSI网格重建中提取的邻近4个格点数据的平均序列对比发现, 过去共同的640年内(公元1360~2000年)青藏高原南部地区经历了相同的干湿变化过程, 在年代际尺度上变化一致, 可能受到相同的气候驱动因子控制。空间相关性分析也表明, 谢通门地区年降水变化具有一定的空间代表性, 可以反映青藏高原西南部地区的降水变化。多窗谱分析(MTM)检测出该重建序列在过去644年中存在128a、3.5a、2.9a、2.5a和2.1a的显著周期。     

青藏高原南部和北部暖季气温年代际 变化差异的界线位置*

文章通过对青藏高原北部马兰冰芯中δ¹⁸ O记录(主要反映暖季气温)与近几十年来高原中、南部气象台站暖季气温变化的对比分析,发现在年代际时间尺度上高原北部地区暖季气温变化与南部地区存在明显的差异,其分界线位于32°~33°N附近一带。该位置也是青藏高原地区气候、地理、地质、地球物理等方面存在南北差异的重要分界线。     

40～30 ka BP期间高湖面稳定存在时青藏高原西南部封闭流域的古降水量研究

依据封闭流域全流域水量平衡模式，模拟了青藏高原西南部3个封闭流域在40～30 ka BP期间，高湖面稳定存在时期的古水量平衡，重建了各流域的古降水量。结果表明色林错－纳木错流域、扎布耶－拉果错流域、扎仓茶卡－别苦则错流域当时的降水量分别约为585±25 mm、565±25 mm、475±25 mm，相当于现在降水量的1.7、3.1、4.8倍。     

中新世以来我国季风-干旱环境演化与青藏高原的生长*

根据中国北方地质、生物和构造记录与南海及全球记录的对比研究, 讨论了中国中新世以来季风-干旱环境与青藏高原阶段性生长耦合演化的关系。研究认为, 在研究季风环境的同时, 应加强我国季风-干旱环境整体系统变迁及其动力学的研究。     

青藏高原新生代埃达克质岩的厘定及其意义

常量、微量及Sr-Nd-Pb同位素研究表明,青藏高原藏北石水河—浩波湖—多格错仁北部分布的一套新近纪(9.4～26.9 Ma)安山质-英安质-流纹质火山岩具有埃达克岩的地球化学特征。岩石ω(SiO_2)>58％,ω(Sr)>350×10~(-6),低Y和Yb,高La/Yb比,无铕异常。岩石N(~(87)Sr)/N(~(86)Sr)=0.706 365～0.708 156,N(~(208)Pb)/N(~(204)Pb)=38.955～39.052,N(~(207)Pb)/N(~(204)Pb)=15.651～15.672,N(~(206)Pb)/N(~(204)Pb)=18.679～18.839,N(~(143)Nd)/N(~(144)Nd)=0.512 411～0.512 535,ε(Nd)=—2.01～—4.43,充分表明它们为一套典型的壳源中酸性火山岩系,源自高原加厚陆壳下部的一个榴辉岩质源区的部分熔融。