千年尺度气候变率的研究

2 0世纪后期 ,千年 (ka)尺度气候变率的研究取得了重要的进展 ,这表现在以下几个方面 :(1)格陵兰冰芯及深海沉积证明 ,在末次冰期中普遍存在平均周期为 1 5ka的循环 ,有人认为全新世也存在这种循环 ,小冰期就是最近一个循环的冷期。 (2 )每个循环由 1个相对暖期 (间冰阶 )及 1个冷期(冰阶 )组成 ,称为Dansgaard/Oeshger循环 (D/O循环 )。 (3)连续几个D/O循环的冰阶气温愈来愈低 ,海因里希事件 (H事件 )就发生在最冷的冰阶之后。 (4 )自 15kaBP到 6 8kaBP共确定出 6次H事件 ,分别称为H1…H6,有的作者认为新仙女木事件 (YD)与H事件形成机制近似 ,可以称为H0 。 (5 )D/O循环与H事件的成因 ,目前尚无定论。但热盐环流 (THC)变化的学说得到了较多作者的承认。这个学说认为 :北大西洋北部的大量融冰使海面为冷的淡水控制 ,影响了大传送带中海水的下沉 ,从而削弱了深水的形成。北大西洋THC减弱 ,使向北输送的热量减少 ,使北大西洋气候更寒冷。一旦深水形成再次增加 ,完成一个D/O循环。H事件形成的机制与之类似 ,不过过程变化更为激烈。 (6 )这样 ,THC有 3种模态 :现代模 (北大西洋有两个泵 )、冰阶模 (一个泵 ) ,及H事件 (无泵 )。 (7)海洋环流模式已经对THC的变化及模态之间的转换进行了模拟 ,至少在一定程度?     

全新世千百年尺度气候波动机制

全新世（11. 7 ka BP）作为最年轻的地质年代,其气候变化相对晚更新世冰期稳定,但仍存在千百年尺度的气候波动。造成这些气候波动的可能有多种原因,但至今还没有统一的认识。这一时期的气候变化与人类发展有密切的关系,因此其短尺度的气候变化越来越受到学界的关注,已经开展了大量的研究。通过对文献资料分析,综述了全新世千百年尺度的气候突变的原因。全新世早期温度普遍升高主要与太阳活动变化有关,期间冰盖消融与海洋环流作用引起百年尺度的气候事件。全新世中期气温最高,但也发现多次干冷气候事件,主要为冰川活动导致。全新世晚期温度降低,主要是以火山活动导致的气候变冷。其他因素如地球轨道参数、潮汐作用、冰川作用、海洋环流等在全新世各个时期对气候造成影响。     

全新世千百年尺度气候波动机制

全新世（11. 7 ka BP）作为最年轻的地质年代,其气候变化相对晚更新世冰期稳定,但仍存在千百年尺度的气候波动。造成这些气候波动的可能有多种原因,但至今还没有统一的认识。这一时期的气候变化与人类发展有密切的关系,因此其短尺度的气候变化越来越受到学界的关注,已经开展了大量的研究。通过对文献资料分析,综述了全新世千百年尺度的气候突变的原因。全新世早期温度普遍升高主要与太阳活动变化有关,期间冰盖消融与海洋环流作用引起百年尺度的气候事件。全新世中期气温最高,但也发现多次干冷气候事件,主要为冰川活动导致。全新世晚期温度降低,主要是以火山活动导致的气候变冷。其他因素如地球轨道参数、潮汐作用、冰川作用、海洋环流等在全新世各个时期对气候造成影响。     

第四纪两类千年尺度气候振荡现象及机理研究

千年尺度气候突变事件是第四纪冰期普遍存在的气候现象。这些事件可以被分为两类,一类为Dansgaard-Oeschger Event (DO事件),另一类为海因里希(Heinrich Stadial,HS)事件,后者有时也被认为是一种特殊的DO事件,因此也被称为 HS-DO事件。HS事件期间北大西洋冰架的融化一般对应DO振荡的冷相位,这与通常认为的冰架在较冷气候下体积增加并不相符。这两类事件在北大西洋重建数据中表现得最为明显,但其气候影响具有全球性。由于没有显著的外强迫驱动这两类气候突变事件,自20世纪90年代首次被确认以来,HS-DO事件一直是古气候界关注的重点,且人们对其触发机理仍没有定论。本文基于目前对这两类千年事件的研究现状,集中总结了目前已有的可反映千年事件的重建数据,利用已有的模拟工作,重点回顾了现有的机制理论,评述了目前研究DO事件以及HS-DO事件的局限性,并对其后续工作,尤其是模拟部分,进行了展望。     

大洋温盐环流与气候变率的关系研究:科学界的一个新课题

大洋温盐环流与气候变率的关系研究是90年代中后期以来国际科学界提出的一个新课题。在概述温盐环流基本图像的基础上,讨论了温盐环流在气候系统中的重要作用,介绍了国际科学界针对该问题的未来行动,总结了国际科学界的研究现状。     

"8.2 ka BP冷事件"的研究现状展望

统计了全新世早期气候突变事件"8.2 ka BP冷事件", 并对其触发机制及区域气候响应做了较深入的分析. 从各种气候记录的分布情况来看, 全新世早期的这次冷事件是全球性气候事件, 并非是一种局部气候变冷事件. 全新世早期Agassiz和Ojibway阻塞湖在大约8.47 cal ka BP时突然排泄, 可能是造成8.4～8.0 cal ka BP时期北大西洋地区突然降温的主要原因;另外, 8.4～8.0 cal ka BP期间的太阳辐射量减小或太阳活动减弱, 也可能对全新世早期的这次冷事件有一定强化作用. 由于西风带南移和季风环流减弱等原因的影响, 使得这次冷事件区域气候响应有明显的不同, 欧洲的中高纬度地区、东亚地区呈现一种冷干的气候状态;北美洲三分之二的地区降水量减少、风力加强;中美洲、非洲的大部分地区和阿拉伯半岛均以干旱为主;东欧、地中海地区呈现普遍的冷湿气候环境, 亚马逊盆地、智利玻利维亚高原呈现低湿的气候状况.     

中国全新世气候演变研究的进展

全新世是与人类关系极为密切的一个时期分析,分析,总结了我国科学家对这一时期气候演变的研究成果,并对这些成果进行了讨论。我国全新世约从１０ｋａ 时间气候波动激烈,了大暖期,隋唐温暖期,小冰期等典型时期各时期内有部分     

全新世岱海流域化学风化及其对气候事件的响应

通过对岱海 12.08 m沉积岩芯 210Pb和 AMS- 14C精确定年及地球化学、物理指标的综合分析,重建了包括 8.2 ka冷期、中世纪暖期 (MWP)和小冰期 (LIA)等典型气候事件在内的全新世以来所经历的化学风化及其环境演化过程.全新世早-中期 (9.0～ 3.5 ka),岱海流域处于温暖湿润气候环境,主要环境特征表现为流域化学风化显著增强、生物生产力逐步提高、湖泊水位大幅度抬升.在 7.90～ 8.25 ka期间存在一次冷气候事件,其发生时间与来自湖沼、海洋、生物组合和极地冰芯等在内的全球环境记录基本一致,具体表现为流域化学风化减弱、湖泊生产力降低以及湖泊水位下降. 2.5 ka以来,岱海沉积物中环境指标的显著变化,表明进入气候波动更频繁的新冰期.岱海沉积物中的指标变化也展示了本世纪以来的气候增暖过程,但其化学风化强度还没有达到 MWP的程度.     

全新世亚洲季风百年-千年尺度变化的模拟研究进展

气候重建工作的深入开展极大地促进了全新世亚洲季风变化的研究,然而当前重建结果对亚洲季风的演变特征和机理存在很大争议,开展古气候模拟对理解全新世亚洲季风演变的时空特征和成因机制具有重要意义。为此,本文主要从气候模式模拟的角度回顾全新世亚洲季风百年-千年尺度变化的模拟研究工作,并将从外强迫和气候系统内部变率这两个角度对机制进行探讨。主要有以下进展:全新世瞬变模拟试验结果反映早全新世以来亚洲季风降水呈下降趋势,这主要受到地球轨道参数的影响,并通过改变海陆热力差异和半球间温度梯度来影响亚洲季风降水。在百年尺度弱季风事件上,模拟的8.2 ka BP时期的亚洲季风弱事件主要是由冰川融水触发,引起大西洋经向翻转环流AMOC减弱并通过大气遥相关导致季风降水减少;而4.2 ka BP时期模式模拟的亚洲弱季风事件主要是受内部变率所主导而并非外强迫因子影响。亚洲季风百年尺度变化的模拟研究主要集中在过去2 000年时段,中世纪气候异常期季风明显增强,而在小冰期逐渐减弱,太阳辐射和火山活动是影响其变化的主导因子,它们通过影响海陆热力差异、印—太海温变化来影响季风变化。     

中国全新世4.2ka BP气候事件及其对古文明的影响

利用近年来发表的全新世高分辨率古气候记录,如湖泊、泥炭、石笋及其他古气候地质载体记录,对4.2ka BP气候突变事件在中国的表现进行了分析,认为该气候事件在中国普遍表现为干旱,伴随部分地区的降温,体现了东亚地区对全球4.2ka BP气候事件的响应。结合考古学研究成果,认为这一气候事件所导致的中国北部大范围、持续性的干旱,是造成中国北部新石器文化衰落的主要原因;所导致的南部持续干旱、局部频繁洪涝,以及气候剧烈频繁的波动,是造成中国南部新石器文化衰落的主要原因。对于该气候事件的触发机制,洋流变化的贡献很可能小于大气环流变化的贡献。太阳辐射减弱造成的北半球降温所引起的半球间洋面温度梯度的变化,可导致赤道辐合带(ITCZ)南移,并使得北半球中低纬度地区季风减弱;同时季风与厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)间的相互作用可进一步诱发季风突变,造成北半球中低纬度地区大面积干旱。     

石笋记录的西南地区MIS4阶段夏季风的演化

基于重庆市丰都县羊子洞石笋Y-02的12个²³⁰Th年龄和503个氧同位素数据重建了中国西南地区60~73ka B.P.时段夏季风的演化历史。Y-02的δ¹⁸O记录显示中国季风区D/O18、D/O19a和D/O19共3个千年尺度夏季风增强事件与格陵兰间冰阶（GIS）18~19相对应。此外,Y-02记录显示：紧接着D/O18事件以后,夏季风强度突然减弱,而此时北半球高纬度地区正经历着明显的降温过程。Y-02记录捕捉到的这次东亚夏季风突然且短暂的一次减弱过程,可能是H6事件或者是H6事件季风最弱的时段。Y-02的δ¹⁸O记录显示,D/O18事件是一次较强烈的千年尺度季风增强事件,持续时间近千年,而D/O19事件在持续时间和强度上不如D/O18事件,这不同于格陵兰冰芯记录。中国季风区气候变化与格陵兰地区存在着如此紧密的联系进一步支持：东亚夏季风演化受到北半球高纬度地区气候变化的影响,但是对具体的气候事件响应可能存在不同的模式。

     

黄土-红粘土记录的构造尺度气候变化

晚新生代约5Ma以来,全球气候系统发生了一系列的重要转型,地球从单极(南极)常年有冰变为两极常年有冰,新生代从"温室"转为"冰室"的漫长历程至此完成.中国连续的黄土-红粘土沉积覆盖了约8～7Ma以来的时段,提供了完整的Pliocene-Pleistocene转型时期的陆相古气候记录,是研究晚新生代构造尺度气候变化和转型的重要记录.黄土-红粘土记录表明,其构造尺度变化既在相当程度上反映了晚中新世-上新世以来的全球变冷信号和Plio/Pleistocene转折、Mid-Pleistocene转折等重要构造事件,同时也对重要的区域构造和环境演化过程有显著的响应.今后需要通过对黄土-红粘土记录的研究,就上新世-更新世一系列的转型过程中重要气候系统成员的变化特征、高低纬气候系统相互作用特征以及转型机制等第四纪气候变化的根本问题作出有特色的回答.     

温盐环流反转及其对新生代气候的影响

温盐环流是由海水温度、盐度差异驱动的全球洋流循环系统。在气候系统中,它对全球热量输送起到了十分重要的作用。在亚轨道尺度(千年时间尺度)上,温盐环流的改变导致了一系列快速的气候变化,因此备受关注。在构造时间尺度(百万年时间尺度)上,古海洋记录和数值模拟揭示出,温盐环流的反转对新生代气候也产生了非常显著的影响。在新生代,温盐环流由“南大洋深层水主控型”向“北大西洋深层水主控型”反转。这一反转改变了全球的热量输送,使得南半球强烈变冷,并有可能导致南极东部永久冰盖的形成。在这一反转事件中,热带海道的作用更加重要。     

Testing solar forcing of pervasive Holocene climate cycles

The temporal and spatial extent of Holocene climate change is an area of considerable uncertainty, with solar forcing recently proposed to be the origin of cycles identified in the North Atlantic region. To address these issues we have developed an annually resolved record of changes in Irish bog tree populations over the last 7468 years which, together with radiocarbon‐dated bog and lake‐edge populations, extend the dataset back to ～9000 yr ago. The Irish trees underpin the internationally accepted radiocarbon calibration curve, used to derive a proxy of solar activity, and allow us to test solar forcing of Holocene climate change. Tree populations and age structures provide unambiguous evidence of major shifts in Holocene surface moisture, with a dominant cyclicity of 800 yr, similar to marine cycles in the North Atlantic, indicating significant changes in the latitude and intensity of zonal atmospheric circulation across the region. The cycles, however, are not coherent with changes in solar activity (both being on the same absolute timescale), indicating that Holocene North Atlantic climate variability at the millennial and centennial scale is not driven by a linear response to changes in solar activity. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

Atlantic ocean heat piracy and the bipolar climate see‐saw during Heinrich and Dansgaard–Oeschger events

The millennial‐scale asynchrony of Antarctic and Greenland climate records during the last glacial period implies that the global climate system acts as a bipolar see‐saw driven by either high‐latitudinal and/or near‐equatorial sea‐surface perturbations. Based on the results of recent modelling of generic Heinrich and Dansgaard–Oeschger scenarios, we discuss the possibility that oscillations of the deep‐ocean conveyor may have been sufficient to cause this bipolar see‐saw. The bipolar climate asynchrony in our scenarios is caused by the toggle between North Atlantic heat piracy and South Atlantic counter heat piracy. Ocean circulation has an enhanced sensitivity to the northern deep‐water source as the North Atlantic Deep Water (NADW) cannot enter the Southern Ocean at depths shallower than the bottom of the Drake Passage. Any shoaling of the NADW can, therefore, increase the northward incursion of Antarctic Bottom Water (AABW), and trigger an interhemispheric climate oscillation. As hundreds of years are required to warm the respective high latitudes, the observed climate lead and lags between the two hemispheres can be explained entirely by the variability of the meridional overturning and by the corresponding change in the oceanic heat transport. Accordingly, it is entirely feasible for the global climate to work like a pendulum, which theoretically could be controlled by pushing at either of the deep‐water sources. Our model scenarios suggest that it is entirely feasible for the bipolar climate see‐saw to be controlled solely by variations in NADW formation. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.     

Heinrich event 4 and Dansgaard/Oeschger events 5–10 recorded by high-resolution speleothem oxygen isotope data from central China

A 50-yr resolution reconstruction of climate and environment variability during the period 43–14 ka was developed using 26 high-precision U/Th dates and 390 oxygen isotope (δ¹⁸O) data of a stalagmite (SJ1) collected from Songjia Cave in central China, which is close to the northwestern boundary of the Asian summer monsoon (ASM). The δ¹⁸O record in SJ1 displays significant millennial-scale changes that correlate well in timing and duration with Dansgaard/Oeschger (D/O) events 5–10 and Heinrich event 4 (H4) identified in high-latitude regions of the Northern Hemisphere. Four ²³⁰Th dates constrain the H4 event precisely to the period of 39.7 to 38.3 ka. Notable centennial variations of the ASM activity could be observed within the H4 event. The magnitude and duration of D/O event 4.1 recorded in SJ1 are similar to those archived in east China but different from those documented in southwest China, suggesting that the manifestation of this event may be regionally different. The timing, duration and structure of D/O events 5–10 and Heinrich event 4 suggest that temperature changes in both hemispheres have exerted significant influences on the ASM variations in central China.