基于极地冰芯的历史火山活动序列重建研究进展

火山气溶胶通过反射太阳辐射导致地表降温。重建历史火山活动序列,是评估其气候效应,从而区分人为和自然因子的相对贡献、预测温室气体对全球气候影响的基础之一。此综述简要介绍了火山活动影响气候的作用机理。通过对冰芯研究历史及利用两极冰芯记录重建火山活动序列的研究进展的回顾,阐述了极地冰芯在火山活动序列重建中的作用与优势,以及近期研究在冰芯钻取和数据分析手段、极地火山信号向大气辐射强迫转化方法等方面所取得的成果;同时指出在火山沉积物的空间分布、冰芯定年及高低纬度火山喷发源的确定方面仍存在较大不确定性。因此应结合火山碎屑研究及非质量同位素分馏分析等方法,并钻取更多时间尺度更长且现有冰芯钻取较少的地区的深冰芯,以更精确地重建火山活动序列,从而提高对历史火山活动及其对气候影响的认识。     

极地冰芯中记录的火山作用及其对气候的影响

大多数火山喷发以强酸 (主要是硫酸 )的形式在极地冰芯中留下痕迹 ,通过冰芯连续电导率 (ECM)或各个雪冰样品SO42 - 浓度测定能够恢复历史上的火山作用。极地冰芯中已知年代的火山喷发还可用于冰芯定年。极地冰芯记录的火山信号大小依赖于火山喷发的规模和类型 ,火山喷发的地理位置和酸性气体组成 ,大气气溶胶传输 ,以及沉降地点的年积累率和沉积后生过程等。单个火山喷发通常会导致数月至数年的半球乃至全球范围的气候相对变冷 (这种现象在极区变得更明显 ) ,但过去大规模的爆炸性火山喷发对气候的影响及其与气候变化之间的联系仍有待于进一步研究     

极地冰芯中火山记录的研究进展

火山活动产生的硫酸气溶胶是影响气候变化的重要因素,这些气溶胶经大气环流被传输至极区,最后沉降和保存在极地冰盖上.根据火山气溶胶的性质,研究者们提出了冰芯中火山信号的识别方法,并据此重建了不同历史时期保存在极地冰盖不同地点的火山活动记录.这些记录在判别具有全球气候效应的火山事件、冰芯定年以及研究近1000年来火山活动对气...     

极地深层冰川微生物研究的现状与意义

极地冰芯的研究对于揭示过去环境的变化规律和预测未来气候环境具有重要意义 ,我国科学家在此领域取得了一系列丰硕成果 ,跨入了国际领先行列。冰芯微生物的研究在国外近年来才刚刚开始 ,并且日益受到重视。南北极和低纬度地区高山冰川深层冰芯中封藏着几千年甚至几十万年的微生物 ,对它们的研究将为微生物多样性研究、过去环境的变迁、生物基因的进化甚至生命起源的研究开辟新的途径     

天山乌鲁木齐河源1号冰川冰芯记录形成过程及年代划分

冰川冰芯记录了历史时期的气候环境信息.天山乌鲁木齐河源1号冰川位于亚洲大陆干旱半干旱地区的腹地,1991 -1998年在1号冰川钻取的4根深冰芯(To ～T3),用于探究该地区历史时期各项气候环境信息记录.通过化学离子季节变化特征以及δ18O和Mg2+的剖面与树轮重建的温度记录对比,分别对冰芯T2(80.1 m)的32...     

南半球环状模与南极冰芯中气候信息关联研究综述

冰芯作为气候环境信息的良好载体,在研究过去大气环流异常中具有其他气候代用指标难以比拟的优势。本文重点综述了南极冰芯气候记录与南半球环状模(SAM-Southern Annular Mode)的关联特征:SAM与冰芯记录为同期变化,冰芯中NO-3、海盐组分(以Na+为代表)和水同位素比值δ18O同SAM指数具有较好的关联性;冰芯中SO2-4和MSA同SAM存在一定的关联,但相关性不显著;西南极冰芯记录的积累率同SAM具有较强的关联。需要说明的是,冰芯中各参数与SAM的相关性存在较大的空间差异。     

Dome A冰川学研究进展及深冰芯计划展望

目前,位于东南极冰盖分冰岭中心的冰穹-Dome A已成为深入理解南极冰盖演化、稳定性和找寻地球气候久远记录的研究热点。通过整理总结在Dome A获得的冰川学研究进展,结合国际冰芯科学研究计划(International Partnerships in Ice Core Sciences,简称IPICS)有关寻找最古老冰芯的相关资料,对Dome A的气象要素、地貌、冰厚、冰下地形、冰体流速、冰盖内部结构等环境特征进行归纳分析,讨论Dome A冰川学的最新发展及其对深冰芯钻探计划的影响,并分析概述Dome A深冰芯钻探需考虑的问题和未来发展动向。     

青藏高原冰芯重建古气候研究进展分析

冰芯是重建古气候重要的信息载体,因具有分辨率高、保真性强、信息量大、时间尺度长等优点而成为研究热点。中国自1986 年在祁连山敦德获取第一支冰芯起,相继在青藏高原地区钻取了古里雅、马兰、达索普、普若岗日、东绒布等冰芯。本文重点回顾和总结了利用上述冰芯重建古气候的研究成果,分别论述了冰芯作为信息载体反映古气候的主要指标,包括氧同位素与温度、冰芯积累量与降水、大气气溶胶与古环境、微量元素与古环境、冰芯包裹体与古环境,以及冰芯内微生物与古环境的关系等。青藏高原地区冰芯对过去一些极端气候事件、中世纪暖期、小冰期、冰期—间冰期旋回、厄尔尼诺事件、太阳活动规律,以及工业革命以来的全球气候变暖均有不同程度的响应,但纬度差异导致青藏高原地区的响应机制有别于南北极地区;并进一步对比说明了受不同季风系统影响的冰芯在重建古气候上的异同。最后,基于当前研究状况,就加强多学科交叉与创新、新技术应用与代用指标开发、冰芯记录影响因素评估及量化模型构建等未来需要深入的研究方向进行了展望。     

天山东部冰芯pH值和电导率的大气环境空间差异

冰芯电导率是大气环境变化的替代性指标.对我国天山东部三个研究点奎屯哈希勒根48号冰川、乌鲁木齐河源1号冰川以及哈密庙儿沟平顶冰川粒雪芯中pH值和电导率的近期环境记录进行了分析研究.结果显示,三个研究点粒雪芯反映的近期pH值和电导率变化趋势不同:奎屯电导率随冰芯深度增加表现出升高趋势,哈密庙尔沟平顶冰川和乌鲁木齐河源1号冰川随冰芯深度增加表现出一定下降趋势;冰芯电导率平均值在哈密庙儿沟冰川最大,而其他两个点相对较小,这与矿物粉尘浓度和离子浓度的分布一致;雪冰电导率与粉尘及离子相关性分析表明,电导率主要受中亚粉尘活动影响,同时与Ca2+、Mg2+、Na+等相关性很高.通过比较显示,天山东部与我国西部其他研究点以及极地雪冰电导率的差异可以很好地反映大气环境的空间差异.     

过量氘新的定义及其在极地地区的应用综述

水汽中过量氘主要受蒸发过程中非平衡动力分馏控制,而水汽冷凝过程一般认为同位素发生平衡分馏,平衡分馏过程对降水及水汽中过量氘影响较小,因此理论上可以利用冰芯过量氘记录进行水汽源区环境条件的定量重建。在极地地区,较低的温度导致水汽的冷凝程度较高,氢(δD)与氧(δ~(18)O)稳定同位素的斜率受与温度有关的平衡分馏系数显著影响,因此极地降水中过量氘实际上还受平衡分馏系数影响;此外,随着水汽冷凝程度的升高,水汽中δD/δ~(18)O值越来越低,δD和δ~(18)O之间的非线性关系越来越明显,这导致传统线性过量氘(定义为d_(excess)=δD-8δ~(18)O)的值还受同位素值本身的影响。因此,上述线性过量氘定义的不足使得利用极地冰芯过量氘记录进行水汽源区环境条件定量重建的精度受到了很大的限制。为了弥补传统线性过量氘定义的不足,近年来一些研究者提出了过量氘的对数定义和指数定义。本文旨在说明传统线性过量氘定义的不足,详细介绍两种过量氘新定义的基本原理与优势、最新研究进展及其在极地地区的应用前景。     

气候不稳定性的重要发现：对国外冰芯研究进展的综述

冰芯分析使气候环境变化研究取得重大进展。最近格陵兰冰盖顶部的一对冰芯证实了末次冰期出现过多次冷暖时段的快速转换。ＧＲＩＰ冰芯还发现未闪间冰期盛期也为冷期所打断。安第斯山注芯提示了末次冰期热带气候变化之谜。过去被广泛接受的气候稳定的间冰斯和气候多变的冰斯的结论，以及恒温式热带冰期气候运转模式都面临挑战。     

220 ka以来萨拉乌苏河流域地层磁化率与气候变化

 萨拉乌苏河流域滴哨沟湾剖面磁化率变化结果表明:近220 ka来我国北方气候变化极不稳定,存在着不同尺度的频繁变化,特别是寒冷气候阶段变化尤为频繁,其中倒数第二次冰期存在5个气候旋回,末次冰期存在10个气候旋回。这些气候变化与深海氧同位素、极地冰芯反映的全球变化具有良好的对应关系,反映了该区气候变化与全球变化的一致性。控制本区气候变化的主要因素是全球冰量变化及太阳辐射影响的东亚季风变化。     

15万以来极地冰芯,黄土,深海沉积的对比研究与全球变化

由极地冰芯记录、中纬黄土记录和沉海沉积记录的对比可得，１５万年以来全球变化的基本框架为：末间冰期，从距今１４万年开始到约１２．５万年达鼎盛，可分为五个阶段，即冰芯中三次高温期夹两次低温期；黄土中三层古土壤夹两层黄土；深海海积中三次高海面夹两次低海面。末次冰期，距今８万年到１万年，可分为三个阶段，早、晚冰段和中间的间冰段。早、晚冰段盛期气候寒冷程度相当，但晚冰段最低温持续期更长，造成海面比早期更低。     

南极冰川学与全球变化研究新进展

南极冰川学与全球变化是最近举行的“南极与全球变化：相互作用和影响”国际学术研讨会的主题。南极冰盖净物质平衡的观测和估算，冰盖物质平衡与气候变化的预测模型；南极冰雪大气、气候和环境化学；南极深冰芯分析，及其与其它古环境记录的对比研究，是目前南极冰川学研究的几个热点、关键问题。     

祁连山东段全新世与现代水热组合特征研究

位于祁连山北麓的扁都口和哈溪记录了该地区的全新世气候变化。采用磁化率、有机碳含量和碳酸钙含量作为降水指标，其记录的水分变化与冰芯及其他记录的对比，显示了地区全新世水热组合变化的特征。传统的大暖期鼎盛阶段并非本研究的气候最宜期。５．２～４．０ｋａＢ．Ｐ。．本区的环境相当优越，是气候最宜期。４．０ｋａＢ．Ｐ．存在一次比３．０ｋａＢ．Ｐ．明显的气候恶化，地层和剖面记录突出。２．０～１．０ｋａＢ．Ｐ．是低     

塔里木盆地东部台特玛湖近25.0ka BP以来气候与环境变化

由南疆罗布泊地区台特玛湖沉积物多种地质记录的综合分析表明,近25．0kaBP以来此地区气候与环境演化的过程和特征与新疆其它地区基本一致。多手段的综合研究,揭示了近25．0kaBP以来台特玛湖气候与环境的变化经历了7次相对暖干、5次相对冷湿和1次相对暖湿变化,而且全新世期间历次的气候变化与具有高分辨率的敦德冰芯记录以及北半球气候变化的过程上基本一致,所记录的气候与环境演化过程呈现出明显的西风型环境演变特征。唯一在7．0～6．0kaBP期间出现的相对暖湿的环境特征应该是真正意义上的全新世大暖期最盛期的体现,可能与此时增强的西南夏季风势力影响到本地区有关。     

青藏高原湖泊沉积研究及其进展

青藏高原湖泊沉积研究主要围绕青藏高原隆升和全球变化响应开展的。研究揭示了青藏高原隆升具有整体性、阶段性和后期加速性。中晚更新世以来和末次间冰期一冰期气候演化过程得到重建,并能够与冰芯和深海氧同位素记录对比;同时也存在MIS3阶段强烈暖湿和末次冰盛期冷湿等区域特征;新仙女木事件在湖泊沉积物也有明显记录。全新世研究表明青藏高原早期暖湿并经历冷事件,大暖期普遍出现高水位,后期气候向于冷化方向发展。湖泊沉积环境定量化重建也得到研究。青藏高原湖泊沉积应在高分辨率纹层沉积和环境指标定量分析基础理论方面加强研究。     

近千年来内蒙古岱海气候环境演变的湖泊沉积记录

内陆封闭湖泊是气候环境变化的敏感指示计。通过对内蒙古岱海湖泊岩芯的有机碳同位素、总有机碳、碳酸盐含量和磁化率等多环境指标的综合分析,结合Ｐｂ－２１０测定的沉积速率,讨论了岱海地区近千年来的气候环境演化过程。揭示了本区现代小冰期的前期冷湿,后期冷干的气候特征。记录的最后两次冷期与根据冰芯、树轮、历史文献重建的１０年平均温度推得的１４５０’ｓ～１５１０’ｓ、１７９０’ｓ～１８９０’ｓ两次冷期极相吻合。     

青藏高原湖泊沉积研究及其进展

青藏高原湖泊沉积研究主要围绕青藏高原隆升和全球变化响应开展的。研究揭示了青藏高原隆升具有整体性、阶段性和后期加速性。中晚更新世以来和末次间冰期-冰期气候演化过程得到重建,并能够与冰芯和深海氧同位素记录对比;同时也存在M IS3阶段强烈暖湿和末次冰盛期冷湿等区域特征;新仙女木事件在湖泊沉积物也有明显记录。全新世研究表明青藏高原早期暖湿并经历冷事件,大暖期普遍出现高水位,后期气候向干冷化方向发展。湖泊沉积环境定量化重建也得到研究。青藏高原湖泊沉积应在高分辨率纹层沉积和环境指标定量分析基础理论方面加强研究。     

15万年以来极地冰芯、黄土、深海沉积的对比研究与全球变化

由极地冰芯记录、中纬黄土记录和深海沉积记录的对比可得，１５万年以来全球变化的基本框架为：末次间冰期，从距今１４万年开始到约１２．５万年达鼎盛，可分为五个阶段，即冰芯中三次高温期夹两次低温期；黄土中三层古土壤夹两层黄土；深海沉积中三次高海面夹两次低海面。末次冰期，距今８万年到１万年，可分为三个阶段，早、晚冰段和中间的间冰段。早、晚冰段盛期气候寒冷程度相当，但晚冰段最低温持续期更长，造成海面比早期更低。中间的间冰段，至少可分为７个亚段，即４次暖期（４次弱成土古土壤）夹３次冷期。全新世与末次间冰期对比，总体气候变化较平缓。在上述基本框架中，近几年发现，在末次冰期存在许多短周期、高频快速变化事件。这些事件，温度变化幅度达７℃，变化速率为几年到几十年，对应的环境变化速率可能更快。这些事件的引发机理目前还不清楚，有待进一步研究。