天山博格达峰北坡气象条件与冰川物质平衡的关系(英文)

在东天山冰川上,积累和消融是在暖季同时发生的,故分别对积累量和消融量的测量是困难的。为了单独估算积累和消融,夏天我们在D-5冰川附近进行了气象观测。与地面气温相比较,发现冰川上气温比较低,且具有较小的日变化幅度。由高空天气图的分析可知,降水的主要原因可归结于来自极地的冷槽。固态降水发生的频数(S:%)和地面气温(T:℃)之间的关系对冰川积累很重要,这种关系(S=25T 108)可由观测结果得到。消融(a:厘米水层)和日积温(∑T:日平均气温之和,℃·日)也可由关系式(a=1.5∑T)得到。通过这些关系的应用,我们可以估算冰川上积累、消融和物质平衡。除冰川为具有高反射率的新雪所覆盖面外,计算的物质平衡和观测结果很吻合,气象条件和物质平衡与尼伯尔喜马拉雅山冰川进行了简要的比较。     

喜马拉雅山达索普冰川积累量变化及其对青藏高原温度的响应

利用从青藏高原南部提取的达索普冰芯重建的积累量，研究其与印度夏季风之间的关系，并分析了近百年来积累量的变化趋势。应用子波分析方法对达索普积累量及高原温度变化进行分析，结果表明，积累量与高原温度变化都具有多尺度特征，在10－20a尺度上，高原温度与达索普积累量存在显著的正相关性。通过分析印度季风降水与高原温度之间的相互作用，探讨了达索普积累量对高原温度变化的响应。     

东亚夏季降水与全球海温异常的年代际变化关系

利用1901—2010年GPCC逐月降水、Had ISST月平均海表温度、NOAA 20世纪再分析等资料,采用最大协方差分析(Maximum Covariance Analysis,MCA)、相关、回归等方法研究了东亚地区夏季降水与全球海表温度异常之间的年代际时空变化关系。MCA分析结果表明,东亚地区夏季降水与全球海温异常耦合关系在年代际尺度上主要表现为4个模态,分别受全球变暖、太平洋年代际涛动PDO、大西洋多年代际涛动AMO和北太平洋涡旋振荡NPGO影响,各自解释了27.7%,12.5%,8.9%和7.3%的方差。第一模态由于受全球变暖影响,东亚大部分地区水汽充足,因此东亚大部分地区降水均偏多。第二模态的降水异常表现为东亚中部地区降水偏多而南部和北部偏少的"南北旱中间涝"的三极型分布,其可能原因是太平洋年代际涛动使得东亚夏季风减弱,不利于水汽往北输送,引起水汽在东亚中部聚集,导致该地区降水偏多;同时西风带往南偏移,使得东亚中部地区对流增强,也引起该地区降水偏多。第三模态的降水异常则主要为"南涝北旱"的偶极分布型,可能原因是东亚大槽向东南方向偏移,东亚北部西风带减弱,使得东亚北部对流减弱、降水偏少,而东亚南部地区则对流增强、降水偏多。第四模态降水异常呈现出"南北涝中间旱"的三极型分布特征,其原因是东亚中部地区高层出现异常东风,对流活动减弱,导致东亚中部降水偏少,而南部和北部地区降水偏多。     

南亚季风降水的双极振荡*

文章利用气象资料揭示在印度半岛南部和北部,南亚季风降水变化在10年尺度以上呈翘翘板变化形式;利用更长的季风降水资料,即300年的喜马拉雅山达索普冰芯降水记录和印度半岛南部石笋降水记录,发现印度南部和喜马拉雅山季风降水呈双极振荡行为。自1700年以来,喜马拉雅山,即印度北部(或印度半岛南部)季风降水经历了1700~1764年期间的减小(或增加)趋势,1764~1876年期间的增大(或减小)趋势,1876~2000年期间的减小(或增加)趋势。同时,发现印度半岛南部的季风降水同北半球温度变化具有相同的变化特征,而喜马拉雅山季风降水同北半球温度变化具有相反的变化特征。南亚季风降水的这种南北翘翘板变化形式,与跨赤道气流有密切的联系。     

2012 - 2017年伊犁河谷冬季降水日变化特征

利用2012 - 2017年冬季伊犁河谷10个国家气象站逐小时降水资料, 分析了伊犁河谷不同区域降水日变化特征, 结果表明： 冬季伊犁河谷西部和中部地区降水量日变化呈单峰型, 北京时间09：00 - 12：00是主要的峰值时段; 其他地区降水量日变化单峰特征不显著。伊犁河谷大部分地区降水量与降水频次的关系比降水量与降水强度的关系更为密切。伊犁河谷冬季降水事件以6 h以内的短历时降水为主, 但其对冬季总降水量的贡献率不足30%; 持续12 h以上的长持续性降水事件发生次数虽少, 但它是伊犁河谷冬季总降水量的主要贡献者。短历时和持续性降水事件是伊犁河谷西部地区降水量日变化主峰的重要贡献者; 持续性和长持续性降水事件是伊犁河谷中部及北部地区降水量日变化峰值的重要贡献者; 伊犁河谷西南部地区冬季降水日循环与降水持续性之间的关系不显著。     

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500年来喜马拉雅山达索普冰芯中尘埃含量变化与西、南亚及北非干旱化趋势

本文重建了近500年来喜马拉雅山中段达索普冰芯中尘埃浓度与尘埃沉积通量的变化历史,谱分析结果表明它们的变化均存在较显著的12.3年、9.8年、7.4年、6.1年和5.3 年周期。该冰芯中尘埃含量与净积累量之间不存在任何相关性,说明其尘埃可能主要来源于上风方向的远源地区。基于后向轨迹法,并结合该地区附近已有的气溶胶研究结果,认为西、南亚甚至北非地区可能是该冰芯中尘埃物质的主要源区。近500年来达索普冰芯中尘埃沉积通量的增加趋势,反映了其源区干旱程度的加重趋势。     

西安市潜水埋深与降水量的关系分析

降水入渗是地下水重要的补给来源,研究地下水与降水的关系,可为区域性城市降雨“蓄、渗、用、排”的有机协调提供重要的依据。根据已有的西安市潜水埋深和降水量数据分析了潜水埋深与降水量的关系。从年际间关系来看,1983～2003年洪积平原地区潜水埋深和降水量的相关性最大,相关系数为0．6799,而黄土台塬地区仅为0．228。从潜水变化量与降水变化量间的关系来看,2002～2003年潜水埋深的年变化量与年降水变化量之间的相关性为0．482;对比99组潜水埋深月变化与月降水量变化的数据发现,仅有40组能说明潜水埋深的月变化与降水的月变化有一定的关系。     

北半球季节性冻融区与北半球夏季降水关系的研究

针对冻融过程引起的土壤湿度异常与北半球夏季降水的关系, 基于1981 - 2010年ERA5的月降水和土壤湿度资料, 采用奇异值分解（SVD）方法, 分析了北半球季节性冻融区春季土壤湿度和北半球夏季降水的年际变化特征以及它们之间的相关关系。结果表明： 北半球季节性冻融区春季土壤湿度年际变化的大值区与北半球夏季降水年际变化的显著区之间存在较好的对应关系; 季节性冻融区春季土壤湿度与夏季降水之间存在着指数函数变化关系, 在北美西部、 西亚以及东亚的大部分地区, 春季土壤湿度与夏季降水呈显著的正相关, 表明季节性冻融区春季土壤湿度的增加会引起该地区夏季降水的增加。     

青藏高原春季土壤湿度与中国东部夏季降水之间的关系

应用SVD方法分析了青藏高原地区春季土壤湿度异常和中国东部地区夏季降水之间的关系.结果表明,青藏高原不同地区、不同深度的土壤湿度与中国东部夏季降水的相关特征不同.青藏高原东北部和西北部0~10cm深度(表层)土壤湿度与中国华北、东北地区的夏季降水为正相关,而与华南地区为负相关;青藏高原中部及南部0~10cm表层土壤湿度与华北地区夏季的降水有较强负相关;青藏高原北部及东部10~200cm深度(深层)土壤湿度与华北、东北地区的夏季降水为负相关,而与华南地区夏季降水为正相关;青藏高原中东部10~200cm深层土壤湿度与长江中下游和华南大部分地区夏季降水呈负相关关系.即青藏高原不同地区、不同深度层春季土壤湿度的变化,对中国东部地区的夏季降水具有显著影响.     

格陵兰NEEM冰芯1711~1969年火山事件重建

冰芯作为良好的地质载体,为第四纪气候和环境研究提供了详实的信息。本研究利用连续流动装置对格陵兰冰盖西北部获取的一支90 m浅冰芯（命名为NEEM2009S1：77.45°N,51.06°W;海拔高度2450 m）融化处理,对氧和氢同位素比率（δ¹⁸O和δD,2 cm分辨率）和硫酸根离子浓度（SO₄^2-,10~12 cm分辨率）进行了测试。基于δ¹⁸O和关键的强火山事件对该冰芯进行了定年,结果为1711~1969年（不确定性为±1年）;通过非海盐硫酸根离子浓度（nssSO₄^2-）重建了该冰芯过去1711~1969年期间火山事件的历史。SO₄^2-浓度和通量很好地揭示了不同强度大小的火山事件。评估了强火山事件（VEI≥5）其产生的气候制冷效应;同时,由于该冰芯距离冰岛较近,本研究重点讨论了该冰芯对冰岛火山事件的记录历史,数据结果对了解冰岛历史时期火山信息具有重要的意义;此外,低纬度东亚与阿拉斯加地区的火山也容易传输至格陵兰冰盖。重建结果对于更好的理解火山事件对区域、全球环境与气候的影响具有重要的参考价值。

     

First geophysical and shallow ice core investigation of the Kazbek plateau glacier,Caucasus Mountains

First-ever ice core drilling at Mt. Kazbek (Caucasus Mountains) took place in the summer of 2014. A shallow ice core (18 m) was extracted from a plateau at ~4500 m a.s.l. in the vicinity of the Mt. Kazbek summit (5033 m a.s.l.). A detailed radar survey showed that the maximum ice thickness at this location is ~250 m. Borehole temperature of ?7 °C was measured at 10 m depth. The ice core was analyzed for oxygen and deuterium isotopes and dust concentration. From the observed seasonal cycle, it was determined that the ice core covers the time interval of 2009–2014, with a mean annual snow accumulation rate of 1800 mm w. eq. Multiple melt layers have been detected. δ¹⁸O values vary from ?25 to ?5‰. The dust content was determined using a particle sizing and counting analyzer. The dust layers were investigated using scanning electron microscopy and X-ray diffraction analysis. Dust can be separated into two categories by its origin: local and distant. Samples reflecting predominantly local origin consisted mainly of magmatic rocks, while clay minerals were a characteristic of dust carried over large distances, from the deserts of the Middle East and Sahara. The calculated average dust flux over three years at Kazbek was of 1.3 mg/cm² a^?1. Neither δ¹⁸O nor dust records appear to have been affected by summer melting. Overall, the conditions on Kazbek plateau and the available data suggest that the area offers good prospects of future deep drilling in order to obtain a unique environmental record.     

南海北部晚第四纪高分辨率浮游氧同位素地层学及其古气候信息

对南海北部MD05-2904孔45 m的连续沉积物中提取的浮游有孔虫Globigerinoides ruber(白色)进行稳定同位素分析, 得到晚MIS 8以来(时间跨度257 ka, 平均时间分辨率228 a)的高分辨率沉积记录, δ18O和δ13C的频谱分析显示了强烈的岁差(23.4 ka、19.8 ka)、半岁差(11.7 ka、9.9 ka)周期.MD05-2904孔MIS 24时间段的氧同位素记录了格陵兰冰心中发现的Dansgaard/Oeschger和Heinrich事件.与葫芦洞石笋记录及南海邻区浮游有孔虫氧同位素记录的对比显示了受季风控制的区域因素, 如降雨、河流输入导致的盐度变化等对表层海水组成的影响.氧同位素在MIS 3、MIS 6的早期以及MIS 7.4偏轻; 而在MIS 5.5偏重, 这种现象解释为降雨量和蒸发量共同作用的结果.而末次冰盛期高达6570 cm/ka的沉积速率反映了低海平面时孔位离岸距离缩短带来丰富的沉积物源.      

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。     

古里雅冰芯气候记录对ENSO事件的响应

ENSO现象是一个产生于大尺度海-气相互作用的全球事件, 它是影响全球中低纬度大部分地区气候年际变化的一个重要的因子. 通过高通滤波法、累积异常法以及非参数检验等方法, 对古里雅冰芯中所记录的气候信息与ENSO事件进行相关分析表明, 在厄尔尼诺年, 古里雅冰芯中记录的降水量显著减少, 但对于δ¹⁸O而言, 虽然也在厄尔尼诺年偏低, 但未达到显著性水平.     

祁连山老虎沟12号冰川浅冰芯记录的气候环境信息

2006年6月在祁连山西段大雪山的老虎沟12号冰川钻取了一支20.12m的浅冰芯,对冰芯中化学组成成分的浓度变化特征和来源分析进行了研究.结果表明,冰芯中δ18 O和可溶性离子含量变化均显示了明显的周期性变化,δ18 O与祁连山西段温度有很好的正相关关系.通过相关分析和HYS-PLIT后向轨迹分析表明,老虎沟12号冰川...     

“8.2ka”事件的湖北神农架高分辨率年纹层石笋记录

基于湖北神农架青天洞1支长179mm石笋的8个 230Th年龄、890条纹层和445个氧同位素数据,建立了早全新世8.8~7.9kaB.P.时段平均分辨率为2a的亚洲季风气候记录。结果显示,8.34~8.10kaB.P.期间石笋 δ18O明显正偏,指示了一次持续约240a的弱夏季风事件。该弱夏季风事件与同期格陵兰冰芯记录的中心事件(在8.21kaB.P.,持续70a)及淡水注入模拟结果基本一致,表明"8.2ka"事件与淡水注入导致的大西洋经向翻转流减弱或关闭有关。然而,"8.2ka"事件发生前约120a,亚洲季风已开始逐渐减弱,与太阳活动明显减弱时间相对应,据此推测太阳活动可能对"8.2ka"事件具有一定的触发作用。     

藏南羊卓雍错近代沉积物碳酸盐氧同位素特征及其环境意义

20世纪80年代以来气候变暖加剧,青藏高原冰川物质负平衡趋势增强,导致众多湖泊水位上升,但位于藏南地区的羊卓雍错,湖泊水位近年来却呈现出显著的波动下降趋势。本研究通过对羊卓雍错YZYC2沉积岩芯(长23 cm)进行²¹⁰Pb活度测定,建立沉积物的年代序列;分析公元1989年以来沉积物全样碳酸盐含量及其氧同位素组成,并结合现代气象及水文观测数据,揭示羊卓雍错沉积物碳酸盐氧同位素(δ¹⁸O)的环境意义及其对气候变化的响应过程与机制。结果表明,YZYC2岩芯碳酸盐矿物以自生成因的文石为主,其含量变化范围为23.3 % ~39.7 %,δ¹⁸O值变化范围为-4.7 ‰ ~-3.2 ‰。沉积物碳酸盐δ¹⁸O值总体呈波动上升趋势,较好地记录了近30年来羊卓雍错湖泊水位变化。1989~2019年羊卓雍错水位变化总体由降水与蒸发共同作用下的湖区有效湿度变化主导,同时也可能受到羊湖电站运行的影响。

     

ENSO事件对青藏高原古里雅冰芯中现代δ18O的影响

对１９５１～１９９２年青藏高原古里雅冰芯中δ＾１８Ｏ与Ｉ（南方涛动指数）,δ＾１８Ｏ与赤道东太平洋ＳＳＴ（海表面温度）的关系进行了分析。在Ｅ１Ｎｉｎｏ年,无论是隆冬还是盛夏,古里雅冰芯中δ＾１８Ｏ均减小。表现为明显的降温,平均降温幅度分别为１．２℃和０．４５。在特强Ｅ１Ｎｉｎｏ年,平均降温幅度分别为２．０３℃和１．４６℃。在ＬａＮｉｎａ年,盛夏古里雅;冰芯中δ＾１８Ｏ增大,表现为明显的增温,平均