近百年来冷圈波动

本世纪CO_2的增温导致了冷圈波动。中纬度山地冰川的普遍退缩与加速消融引起了海面持续上升。格陵兰冰盖目前尚未处于显著的负平衡状态,边缘区在变薄,中心区在增厚。南极大陆冰盖还在增长,但基底可能发生退缩。北极海冰在1935—1960年期间退缩了10％,南极海冰面积在1973—1980年间减少了2.5×10~6km~2。大陆积雪的变化主要表现在中纬度地区,并呈现出区域性差异。而高纬度地区,大陆冰盖的降雪量有增加趋势。     

始新世-渐新世界线的全球气候事件：从“温室”到“冰室”

新生代以来,全球气候在持续不断的变冷,从两极无冰的"温室地球"变为现今两极终年有冰的"冰室地球",经历了多次冰盖扩张的变冷事件。始新世-渐新世界线（E/O）附近,δ¹⁸O值大幅度正偏,在短期内由 1．2‰迅速增加到 3．0‰,底层海水温度从12 ℃降低为 4．5 ℃。保存在大洋和大陆中的记录表明：E/O界线附近,全球气温大幅降低,海陆生物均有不同程度的灭绝,指示了气候变冷、变干的趋势。始新世-渐新世转换期间,南极洲与澳大利亚之间的塔斯曼尼亚海道和南极洲与南美洲之间的德雷克海峡（DrakeStrait）相继打开,形成环南极洋流,从而阻止赤道地区的热量向南极传送,导致南极大陆"热隔绝",使南极大陆东部为冰川所覆盖。最近的研究显示,E/O事件是与大气CO₂含量快速变化密切相关的瞬时气候变化,其变化速率类似于现今地球由于人类活动引起大气CO₂的变化,表明大气CO₂浓度的变化在这一事件中起了极为重要的作用。     

米兰科维奇冰期旋回理论:挑战与机遇

米兰科维奇理论认为,北半球高纬夏季太阳辐射变化是驱动第四纪冰期旋回的主因。这个理论的核心是单一敏感区的触发驱动机制,即北半球高纬气候变化信号被放大、传输进而影响全球。最近,由于大量高分辨率及精确定年的气候变化记录的获得,从以下4个方面构成了对米氏理论的挑战:1)一些低纬地区并没有明显的10万年冰量周期,而是以2万年岁差周期为主,表明北半球冰盖的扩张、收缩变化并没有完全控制低纬区的气候变化;2)在最近几次冰消期时,南半球和低纬区的温度增高,要早于北半球冰盖的融化,表明冰消期的触发机制并非是北半球高纬夏季太阳辐射;3)大气CO₂浓度在第2冰消期的增加同南极升温相一致,表明该时大气CO₂浓度增加亦有可能早于北半球冰盖消融;4)南半球的末次冰盛期有可能早于北半球。这就说明单一敏感区触发驱动机制已难以圆满解释所有观察事实,天文因素控制下轨道尺度气候变化机制研究正面临理论突破的新需求和新机遇。     

冰雷达探测研究南极冰盖的进展与展望

南极冰盖是地球上最大的陆缘冰体,其物质收支和稳定性对全球气候变化和海平面升高有重要的影响。冰雷达,或称无线电回波探测,是冰川学家调查南极冰盖冰下特征的主要方法。在过去的50年里,冰雷达被广泛用于测量冰盖厚度、内部构造和冰下地貌,这些参数是计算冰盖体积和物质平衡、重建过去冰雪积累和消融率以及冰盖动力和沉积过程的基础。现在,冰雷达测量覆盖了南极绝大部分区域,极大地提升了人们对南极冰盖和全球系统间相互作用的理解。首先,简要介绍了冰雷达及其技术发展,然后着重评述了冰雷达在探测研究南极冰盖厚度和冰下地形、内部反射层、冰下湖和冰下水系、冰床粗糙度以及冰晶组构上的进展。最后,对未来冰雷达探测研究南极冰盖的前景进行了展望,并给出我国的现状。
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南极冰盖研究最新进展

南极冰盖是地球系统的重要组成部分,在全球气候系统中扮演着重要角色.通过对南极冰盖的研究将有助于了解其在全球气候系统中的作用,并为探讨全球气候过去、现在以及未来的演化提供支撑.总结分析了近年来南极冰盖研究的一些重要进展,并在此基础上对南极冰盖研究领域的一些主要结果、观测事实以及未来变化展开讨论,重点介绍南极物质平衡、冰芯研究、冰下水系统、冰盖数值模拟方面最近的进展,评述未来可能的研究方向和应该关注的问题.     

末次盛冰期东亚气候的成因检测

在国际古气候模拟比较计划设置的标准试验方案下,首先利用中国科学院大气物理研究所的全球大气环流模式（IAP-AGCM）模拟了末次盛冰期东亚气候状况,然后通过4组数值敏感性试验逐一模拟了大气CO₂浓度、海洋表面温度（SST）和海冰、陆地冰盖和地形、东亚植被变化4项强迫因子的单独气候效应,进而对末次盛冰期东亚气候的成因进行了检测。结果表明,末次盛冰期除华南局部略有升温外,中国年均地表气温显著降低,降温幅度总体上向北增大,青藏高原处存在一个降温中心。其中,SST和海冰变化是华南局部略偏暖的主因,它同时导致了东亚其他区域地表气温的显著降低,特别是在东北亚地区;陆地冰盖和地形变化对于东亚地表气温的显著冷却作用主要体现在东亚的西北部;大气CO₂浓度降低会引起东亚地区0.2～0.9℃的普遍降温;相对而言,东亚植被的降温作用（0.5～1.0℃）主要显现在中国40°N以南的区域。与此同时,SST和海冰变化能引起中国东部年均降水一定程度的减少,而大气CO₂浓度、陆地冰盖和地形、东亚植被单独变化均不会显著影响东亚年均降水的分布状况,然而,上述四项因子的共同变化会通过协同作用引起中国东部年均降水的显著减少,西部地区降水则与现在差别不大。此外,末次盛冰期东亚夏季风的显著减弱源于SST和海冰变化,冬季风变化则可归因于SST和海冰、陆地冰盖和地形的变化。     

南极冰盖与中国风尘堆积

通过南极冰盖消长和风尘堆积物的气候事件对比,说明在4.3—2.5 Ma B.P,间南极冰盖增长和北极冰盖发展,中国第三纪风尘红壤土沉积可能是中国东部季风气候雏形形成的反映。2.6Ma以来,随着北极冰盖的迅速扩展,中国内陆进一步干旱化并促成黄土堆积。南极极锋带北移与黄土区极寒等事件的发生具有同步性,据此建立极寒事件的序列,可能反映大气环流强度变化情况。南极东方站冰岩芯气候曲线说明,黄土高原晚更新世以来的干冷期可能形成于0.115Ma B.P.。我国东部地区转暖大致发生在13000aB.P.,此后不久可能出现欧洲新仙女木寒冷事件。此外,大约在40000aB.P.可能有一寒冷事件。     

基于CryoSat-2雷达高度计数据的南极内陆冰盖高程变化与物质平衡

南极冰盖对海平面影响巨大,高程变化测量是南极物质平衡监测的重要手段。采用欧空局CryoSat-2雷达高度计数据,通过提取卫星升降轨的地面交叉点,监测了南极内陆冰盖的高程变化（物质平衡）。结果表明,后向散射能量对Ku波段的CryoSat-2雷达高度计的高程数据具有一定的影响,经后向散射能量校正后,时间序列上的高程变化变得平缓,高程变化与已有的降雪数据相比,更加符合实际情况。2010年11月至2017年11月南极内陆冰盖高程变化趋势为（-1.1±0.2）cm·a^-1。西南极的Kamb冰流高程变化率为（38.7±1.1）cm·a^-1,Moeller冰流高程变化率为（-10.3±1.2）cm·a^-1,部分Thwaites冰川区域高程变化率为（-13.4±1.8）cm·a^-1,东南极的Wilkes Land出现高下降区,最高达-20 cm·a^-1。Dronning Maud Land虽然出现变化异常的点,但整体并没有显著的高程变化。南极内陆冰盖质量变化为（-10.6±6.2）Gt·a^-1,整体上南极内陆冰盖质量变化平缓,部分区域变化较大,Kamb冰流达到（17.9±0.5）Gt·a^-1,Moeller冰流达到（-3.4±0.4）Gt·a^-1,部分Thwaites冰川区达到（-3.7±0.5）Gt·a^-1。     

南极地区SSM/I微波辐射计亮温时间序列分析

简单介绍了微波辐射的原理与应用现状,利用美国国防气象卫星计划DMSP F系列卫星携带的SSM/I辐射计南极地区极投影网格亮温数据进行了分析与处理。结合微波亮温等温线图和南极等高线图分析了南极地区亮温分布的特点。选取8个特征区域,对1992-2000年的日亮温数据进行了时间序列分析,分析了冰盖和冰架的亮温特性、季节和年度变化、短期波动等特征。研究表明南极大陆外围冰架和南极半岛地区的亮温呈增高趋势,而内陆冰盖地区则保持相对稳定;揭示了近年来随全球气候的变暖,南极冰架和南极半岛的融化正在加剧的趋势。     

大洋钻探与全球变化(一)——南极地区显生宙晚期气候演变历史及对全球的影响

通过介绍Ｊ．Ｐ．Ｋｅｎｎｅｔｔ为代表的“洋流说”阐述了大洋钻探２５年来约１０个航次研究所揭示的南极地区显生宙晚期气候演变的历史。晚白垩世时南极地区和全球一样暖和无冰，末期变冷，古新世开始后不久又转暖，早始新世－中始新世早期达顶峰，以后变冷。渐新世为主要冷却期，南极东部形成冰盖，中，晚中新世为另一重要冷却期，南极西部以至全部南极在中新世晚期－上新世早期最终形成稳定冰盖。德雷克海峡打开，环南极洋流（Ａ     

国际南极冰盖与海平面变化研究述评

海平面上升是全球变暖的主要后果之一。尽管有少数冰川学家认为,气候变暖并不能确保雪积累量的显著增加,同时可能出现冰流的突然变化,因此南极冰盖在未来海平面变化中的作用存在很大的不确定性。但近几十年来南极半岛气温的急剧上升,已使大量的冰架崩解。冰架崩解并不对海平面产生真正的影响,但反映出南极洲气候与冰川存在急剧变化的可能。     

南极乔治王岛末次冰期以来的环境事件

末次冰期以来环境演变事件为末次冰期冰盖扩张事件。南设德兰群岛当时为一相连的大岛,乔冶王岛上的冰川有可能来自南极半岛。全新世冰退模式和冰进事件表现为由统一冰盖分解成三个小冰帽,然后再逐渐消失。现冰川以每年约1.3m的速度后退。冰退之后地壳存在明显的均衡补偿抬升,表现为沿海地区发育了5—6级上升海岸阶地,现地壳以每年6—10mm的速率在抬升。     

中国西部末次冰期以来冰川、环境及其变化

晚更新世以来,由于青藏高原及其周围山地的上升,中国西部的气候愈来愈干冷,冰川发育受到抑制。末次冰期最盛时,雪线比今日低300—1500m,古冰缘下限比今日低300—1400m,高山带的气温比今日低3—7℃,高原外围地区低8—10℃。青藏高原从13000aB.P.开始气候变暖,6000aB.P.高温期时冰川强烈退缩或消失,4000—3000aB.P.气候又再次变冷进入全新世新冰期和现代小冰期。目前气候又开始变暖,大部冰川又转入后退时期。     

中国西北地区晚更新世以来环境变迁模式

中国西北地区晚更新世以来环境变迁有两种模式,新疆地区服从西风带的一般规律,冰期与雨期同步,即冰川前进与气候冷湿、湖面上升的时期相当。甘肃、青海等地主要受季风影响,冰期干冷、黄土堆积盛行,内陆湖面大幅度降低。另外,在末次冰期的间冰段中气候冷湿,内陆湖面普遍升高;而在全新世的高温期则夏季风十分强大,包括新疆和藏北高原气候均以暖湿为特色。     

Late Quaternary record of sea-level changes in the Antarctic

The Late Quaternary sediment sequence of the continental margin in the eastern Weddell Sea is well suited for palaeoenvironmental reconstructions. Two cores from the upper slope, which contain the sedimentary record of the last 300 ky, have been sedimentologically investigated. Age models are based on lithostratigraphy and are correlated with the stable isotope record. As a result of a detailed analysis of the clay mineral composition, grain size distributions and structures, this sedimentary record provides the first marine evidence that the Antarctic ice sheet extended to the shelf edge during the last glacial.The variations in volume and size of the ice sheet were also simulated in numerical models. Changes in accumulation rate and ice temperature are of some importance, but the model revealed that fluctuations are primarily driven by changes in eustatic sea-level and that the ice edge extended to the shelf edge during the last glacial maximum. This causal relationship implies that the maximum ice extension strongly depends on the magnitude and duration of the sea-level depression during a glacial period. The results of the sedimentological investigations and of the numerical models show that the Antarctic ice sheet follows glacial events in the northern hemisphere by teleconnections of sea level. Correspondence to: H. Grobe     

Volume of Antarctic Ice at the Last Glacial Maximum, and its impact on global sea level change

The volume of Antarctic ice at the Last Glacial Maximum is a key factor for calculating the past contribution of melting ice sheets to Late Pleistocene global sea level change. At present, there are large uncertainties in our knowledge of the extent and thickness of the formerly expanded Antarctic ice sheets, and in the timing of their release as meltwater into the world’s oceans. This paper reviews the four main approaches to determining former Antarctic ice volume, namely glacial geology, glacio-isostatic studies, glaciological modelling, and ice core analysis and attempts to reconcile these to give a ‘best estimate’ for ice volume. In the Ross Sea there was a major expansion of grounded ice at the Last Glacial Maximum, accounting for 2.3–3.2 m of global sea level. At some time in the Weddell Sea a large grounded ice sheet corresponding to c. 2.7 m of global sea level extended to the shelf break. However, this ice expansion has not yet been confidently dated and may not relate to the Last Glacial Maximum. Around East Antarctica there was thickening and advance offshore of ice in coastal regions. Ice core evidence suggests that the interior of East Antarctica was either close to its present elevation or thinner during the last glacial so the effect of East Antarctica on sea level depends on the net balance between marginal thickening and interior thinning. Suggested East Antarctic contributions vary from a 3–5.5 m lowering to a 0.64 m rise in global sea level. The Antarctic Peninsula ice sheet thickened and extended offshore at the Last Glacial Maximum, with a sea level equivalent contribution of c. 1.7 m. Thus, the Antarctic ice sheets accounted for between 6.1 and 13.1 m of global sea level fall at the Last Glacial Maximum. This is substantially less than has been suggested by most previous studies but the maximum figure matches well with one modelling estimate. The timing of Antarctic deglaciation is not well known. In the Ross Sea, terrestrial evidence suggests deglaciation may have begun at c. 13,000 yr BP¹ but that grounded ice persisted until c. 6,500 yr BP. Marine evidence suggests the western Ross Sea was deglaciated by c. 11,500 yr BP. Deglaciation of the Weddell Sea is poorly constrained. Grounded ice in the northern Antarctic Peninsula had retreated by c. 13,000 yr BP, and further south deglaciation occurred sometime prior to c. 6,000 yr BP. Many parts of coastal East Antarctica apparently escaped glaciation at the LGM, but in those areas that were ice-covered deglaciation was underway by 10,000 yr BP. With existing data, the timing of deglaciation shows no firm relation to northern hemisphere-driven sea level rise. This is probably due partly to lack of Antarctic dating evidence but also to the combined influence of several forcing mechanisms acting during deglaciation.     

末次冰期以来中国自然环境变迁及其与全球变化的关系

末次冰期我国西部的冰川长度比现代冰川长2—5倍,雪线低300—1080m;东部多年冻土区南界在33°20′—33°40′N,青藏高原多年冻土区东北部的下界在海拔2200—2600m 处;黄、东海海平面下降130—155m;经向环流加强,北方冷空气增强。末次冰期以后冰川阶段性退缩,多年冻土区阶段性缩小,海平面间歇性上升;8000—6000aB.P.为高温期,出现2—5m 高海面,5600—5000aB.P.气温短暂下降,海平面突然回落,冰川有所前进;3000aB.P.的新冰期和15—19世纪的小冰期,气候、冰川和海平面都有显著变化。哺乳动物的绝灭和迁徙是自然和人为双重影响的结果。这些变化都是全球变化的表现。     

三万年前后太湖平原环境变化中的若干问题

根据近400个浅钻（30m）的岩性、岩相及其空间分布规律和¹⁴C年龄、矿物、粒度、微体、孢粉、软体动物化石分析,揭示了组成太湖基底及太湖平原的浅层第四系主要是23000—18000 aB.P.的褐黄色粘土、28000—23000 aB.P.前后的灰色粉砂和亚粘土以及大于33000 aB.P.的暗绿色粘土。上层和下层均属陆相,系海退过程中的泛滥沉积,示干冷环境;中层为海相,反映温湿的季风海洋性气候。区内全新统仅沉积于上层黄土侵蚀沟谷和洼地中,全新世海侵是局部的。     

现代冰川过程与全球环境气候演变

文章从宏观和微观两个方面扼要阐述了现代冰川过程与全球变化之间的关系。南极冰盖和格陵兰冰盖冰川物质平衡值目前还没有确切结论，虽然它与全球海平面的升降密切相关。山地冰川末端进退变化和冰川物质平衡与全球升温对应较好。极地冰盖现代降水中的稳定同位素比率，主要阴、阳离子、生物有机酸、微粒、超痕量重金属元素、宇宙尘埃以及火山灰等杂质的含量，为认识地球现代环境气候状况提供了丰富的资料。极地冰盖冰芯的分析结果为重建过去气候环境提供了大信息量，高保真度和高分辨率的资料为预测未来气候环境奠定了坚实基础，具有其它任何载体无法取代的优越性。山地冰川的现代和过去气候环境记录，对研究全球和区域性气候环境状况与变迁意义重大