藏高原雪冰电导率与降水碱度以及大气粉尘载荷变化的关系

对青藏高原小冬克玛底冰川和古里雅冰帽上的数个雪坑和浅冰芯的观测,得出其碱度(OH-)剖面、雪坑和冰芯的液态电导率(EC)变化与OH-之间呈良好线性相关(r≥0.8).分析表明,无论在季节、年际或百年际时间尺度上,EC与OH-间的相关性以及EC与可溶离子总量(TDS)间的相关程度是大致相当的.EC的波动主要取决于粉尘来源的碱性盐类(尤其Ca2+)的变化.因此,EC参量运用到深冰芯研究中,可反映历史时期大气粉尘载荷的变化,对反演沙漠演化、大气环流有重要意义.古里雅冰芯记录表明,大气粉尘的中、长期变化可能取决于气候参量的组合特征"冷-干"气候阶段粉尘量上升,EC和OH-值高;"暖-湿"阶段粉尘量下降,EC和OH-值低.20世纪初以来,随着藏北高原气候呈现暖湿化趋势,大气粉尘载荷明显下降.因此,EC可作为显示大气尘埃载荷变化的宏观标尺,是气候波动的"指示器".     

青藏高原希夏邦马峰地区雪冰有机质的气候与环境意义

从青藏高原希夏邦马峰达索普冰川海拔 6 4 0 0～ 70 0 0m(相当于对流层的中上部 )雪冰中检测出源于自然生物的有机化合物有C15 ～C3 3 正构烷烃、C6～C18的一元正脂肪酸、C2 4～C3 1的正脂族 2 酮及酯 ,但未能发现在对流层下部存在的稳定性较低的化合物 ,显示了对流层中上部与对流层下部在有机组成上不同的一面 .检出了源于石油残余物的姥鲛烷、植烷、C19～C2 9的长链三环萜、C2 4四环萜、C2 7～C3 5 的αβ型藿烷、C2 7～C2 9甾烷以及叠加于生物源上的正构烷烃 ,表明这一偏远的、处于对流层中上部的希夏邦马峰地区已受到人类活动有机质的污染 .污染源不在中国境内 ,而主要与世界上产油量最高的中东地区有关 ,并记录了海湾战争的影响 .一些有机指标与δ18O有很好的对应关系 ,可明显地划分出夏半年 (季风盛行 )和冬半年 (西风盛行 ) ,对本区乃至青藏高原大气环流有指示意义 .夏季风盛行时 ,正构烷烃nC17>nC2 9,正构烷烃的nC2 9/nC2 7,nC2 2 /nC2 1-,nC2 9/nC2 4,C3 0 酮 /C3 0 酯 ,C2 4四环萜 /C2 4三环萜等比值和CPIn 值降低 .而西风盛行时 ,正构烷烃nC2 9>nC17,正构烷烃的nC2 9/nC2 7,nC2 9/nC2 4,C3 0 酮 /C3 0 酯 ,C2 4四环萜 /C2 4三环萜等比值和CPIn 值升高 .     

雪冰中黑碳的测试分析方法综述

储存在雪冰介质中的黑碳是了解古气候、古环境的变化以及人类活动历史的重要工具．然而，雪冰中黑碳信息的准确提取却不同于一般的常规离子，在测试分析的每个环节（样品采集，预处理，精确测定）都需要特别处理．本文就上个世纪80年代雪冰黑碳开始研究以来已有的测试分析方法进行了综述．     

2000年以来青藏高原湖泊面积变化与气候要素的响应关系

青藏高原星罗密布的湖泊对气候变化十分敏感,在自然界水循环和水平衡中发挥着重要作用.以MODIS MOD09A1和SRTM DEM为数据源,提取了2000-2016年青藏高原丰水期面积大于50 km²的湖泊边界,从内外流分区、湖泊主要补给来源和湖水矿化度三个方面对2000年以来湖泊面积变化进行分析,并结合青藏高原近36年气象数据,根据气象要素变化趋势分区,初步探讨青藏高原湖泊面积变化与气候要素的关系.结果表明：青藏高原面积大于50 km²的138个湖泊整体扩张趋势显著,总面积增加2340.67 km²,增长率为235.52 km²/a.其中,扩张型湖泊占67.39%,萎缩型湖泊占12.32%,稳定型湖泊占20.29%.内流湖扩张趋势显著,外流湖扩张趋势较明显;以冰雪融水为主要补给来源的湖泊整体扩张趋势明显,以地表径流和河流补给为主要补给源的湖泊也呈扩张趋势;盐湖和咸水湖以扩张为主,淡水湖的扩张、萎缩和稳定三种类型较均衡.在青藏高原气候暖湿化方向发展背景下,湖泊面积变化与气候要素具有显著的区域相关性.气温和降水变化趋势分区结果表明,气温增加、降水增加强趋势的高原Ⅰ区湖泊扩张程度（78.18%）依次大于气温降低、降水量呈增加趋势的Ⅴ区（66.67%）,气温、降水量呈增加趋势的Ⅱ区（60.78%）,气温呈降低、降水量呈增加强趋势的Ⅳ区（58.83%）和气温呈增加、降水量呈减少趋势的Ⅲ区（50.00%）.湖泊面积变化对气候变化响应研究表明,升温引起的冰雪融水补给对Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区湖泊面积扩张的影响显著,加之降水量的增加,湖泊扩张速率明显;Ⅳ区和Ⅴ区湖泊面积扩张主要受降水量增加影响显著.整体而言,气温主要影响以冰雪融水为主要补给来源的湖泊,降水量主要影响以降水和地表径流为主要补给来源的湖泊.     

35年来青藏高原大气热源气候特征及其与中国降水的关系

用１９６１～１９９５年青藏高原及其邻近地区１４８个地面站月平均资料计算了３５年的青藏高原大气热量源汇，并分析了它的气候特征及其和中国降水的关系．结果发现，平均而言，青藏高原大气热源最强在６月（为 ７８ Ｗ／ｍ２）９冷源最强在１２月份（为－７２ Ｗ／ｍ２）；地面感热在高原西南部明显增加，造成 ２月、 ３月份高原西南部热量源汇增加最明显，使得３月份在喜马拉雅山北坡形成热源中心．此后该中心继续加强，并且有两次明显的向西移动，分别出现在４月和６月；东部大气变为热源的时间以及热源最强出现的时间都要比西南部晚１个月．夏季凝结游热成为和感热同样重要的加热因子，也是使夏季东部热源继续增强的主要因子．在年代际变化尺度上，１９７７年前后高原大气热量源汇明显具有突变特征，其后大气热量源汇显著增加．青藏高原春季热源对于随后的夏季中国江淮地区、华南地区和华北地区的降水有比较好的指示意义，而高原夏季热源与同期长江流域降水存在着明显的正相关．     

青藏高原植被变化与地表热源及中国降水关系的初步分析

利用设在青藏高原的5个自动气象站（AWS）近地层梯度观测资料、归一化植被指数（GIMMS NDVI）和中国624个台站月降水资料,初步分析了青藏高原植被变化与地表热源及中国降水的关系．结果表明：青藏高原植被与地表热源之间存在明显的正相关关系．高原西部感热与NDVI的正相关关系较高原东部显著,而高原东部地表潜热与NDVI的正相关关系则好于高原西部．植被改善后,各季节地表热源以增加为主,尤其夏季,热源增量最大;冬、春季感热对地表热源增量贡献较大,潜热贡献相对较小;夏、秋季感热与潜热对地表热源增量贡献同等重要．青藏高原植被与中国夏季降水相关系数从南到北,呈“＋-＋”带状分布．植被变化引起的高原地表加热异常可能是影响中国夏季降水的重要因子之一．     

基于星载被动微波遥感的青藏高原湖冰物候监测方法

湖冰物候影响着区域及全球气候,是全球变化的敏感因子,青藏高原湖泊众多,冻融现场监测数据缺乏,而微波具有对冰水相变敏感、时间分辨率高、历史存档数据长等特点,这对于长时间序列湖冰物候研究具有重要意义.然而,被动微波遥感空间分辨率低、湖泊亮温的精准定位难.论文通过获取AMSR-E/Aqua和AMSR-2/Gcom-W1的亮温数据,构建了基于轨道亮温数据的阈值判别法,通过对青藏高原不同区域和不同大小的青海湖、色林错、哈拉湖以及阿其克库勒湖进行测试研究:与青海湖现场观测对比,湖泊完全冻结日期与开始融化日期最大误差小于3天;与无云光学遥感判别结果相比,4个湖泊的冻融参数误差为2~4天.结果表明,被动微波轨道亮温数据可实现青藏高原地区亚像元级中大型湖泊冻融信息的获取,历史卫星资料可为湖冰物候的监测提供重要的支撑.     

青藏高原气温降水变化的空间特征

利用青藏高原建站至90年代初期历年各月气温降水资料,分析该区50年代至90年代初气温降水变化和趋势。指出西藏、青海气温普遍呈上升趋势,具有较强的空间一致性。西藏东南部暖期开始最早,可将全区划为5个气温和9个降水变化特征相异的小区,全区温湿组合以增温减湿和增温增湿为主。     

青藏高原雪冰中正构烷烃的组成特征及其环境意义

研究了青藏高原的祁连山七一冰川、东昆仑山玉珠峰冰川、唐古拉山小冬克玛底冰川以及念青唐古拉山羊八井地区古仁河口冰川雪冰样品中自然来源和人类活动排放产生正构烷烃的含量变化及其分子组合特征。结果表明,正构烷烃的含量从青藏高原东北部到南部依次减小,与高原南部的达索普冰川、阿尔泰山的Belukha冰川和Sofiyskiy冰川没有数量级上的差别,但是都高于格陵兰冰芯记录,表明亚洲大陆冰川雪冰中人为来源和自然来源的正构烷烃具有比格陵兰冰芯较高的负载量。正构烷烃的分布特征表明,它们主要来自高等植物蜡和化石燃料燃烧的产物,低等生物贡献很小。生物来源的正构烷烃在总正构烷烃中的百份含量低于人类活动排放产生,表明快速的工业化发展已经影响到青藏高原冰川中有机污染物的组成变化。从青藏高原中南部到东北部,∑nC21^-／∑nC22^＋和（nC15＋nC17＋nC19）／（nC27＋nC29＋nC31）的比值依次降低,正构烷烃的碳优势指数（Carbon Preference Index,CPI）值逐渐升高（玉珠峰受人为影响严重除外）,说明从高原中南到东北部,高等植物和陆生植物的贡献增大,海洋中的菌藻类低等生物和水生生物贡献减小。     

4~6月青藏高原热状况与盛夏东亚降水和大气环流的异常

基于月平均NCEP/NCAR再分析资料和中国测站降水资料, 使用旋转经验正交展开(REOF)方法分析了1958~1999年4~6月青藏高原区域感热加热与7月东亚降水和大气环流异常的关系. 结果表明4~6月期间高原是一个单独的热源, 其感热加热性质与周边地区完全不同. 5月感热加热的第一旋转主成分(RPC1)与7月东亚地区降水场滞后相关的结果表明: 当前期高原主体部分感热加热偏强时, 7月高原及高原南侧、东南侧四川盆地、云贵高原及江淮地区降水明显偏多, 高原北侧、东北侧和高原西侧降水明显偏少, 而且降水场与流场、水汽通量场有很好的配置关系. 进一步的分析指出, 上述相关关系可用热力适应理论和大尺度准定常正压涡度方程予以解释. 因此4~6月高原感热加热可以作为东亚地区、尤其是中国江淮等地7月降水形势的预报因子.     

TRMM多卫星降水分析资料揭示的青藏高原及其周边地区夏季降水日变化

本文在对比了TRMM多卫星降水分析TMPA(TRMM Multi-satellite Precipitation Analysis)资料和中国643个气象站观测降水量时空分布的基础上,采用2002~2006年夏季TMPA每小时降水量资料,用合成分析和谐波分析的方法研究了青藏高原及其周边地区夏季降水量和降水频率的日变化特征.分析结果表明,平均降水量和降水频率日变化谐波分析的标准振幅显示出青藏高原地区夏季降水具有显著的日变化特征,高原中部地区对流活动日变化最强,其次是高原西南方向的印度半岛地区.谐波分析的位相表明降水量和降水频率最大值出现的时间具有选择性,高原中部降水量最大值多集中在傍晚前后,高原以东的四川盆地通常在夜晚,尤其是在后半夜达到最大值,而长江上游和中下游地区对流活动则分别在上午和下午最为活跃.青藏高原以东地区降水量日变化的位相明显不同于其他陆地地区,也不同于高原中部,具有自西向东传播的信号,四川盆地的夜雨现象可能是高原地区对流活动日变化自西向东传播的结果.     

青藏高原北部马兰冰芯记录的近千年来气候环境变化

根据青藏高原北部可可西里马兰冰芯记录, 重建了该地区1129A.D.以来的气候环境变化. 马兰冰芯中δ¹⁸O记录表明, 近千年来该地区暖季气温呈上升趋势, 20世纪升温在其自然变化范围之内, “中世纪暖期”和“小冰期”在该冰芯记录中均有表现. 在该冰芯记录时段内, 最暖的世纪是17世纪, 最暖的年代是1610 s. 马兰冰芯中污化层厚度比率是沙尘天气发生频率的良好指标, 据此建立了该地区近870 a来沙尘天气发生频率的变化过程, 并发现该冰芯记录的沙尘天气发生频率变化与气温变化之间在10¹~10² a时间尺度上存在显著的负相关关系. 通过对青藏高原北部相关冰芯、树轮等记录的综合分析, 揭示出温湿气候时期沙尘天气发生频率较低, 而冷干气候时期沙尘天气发生频率较高. 近200 a来沙尘天气发生频率呈现明显减少趋势.     

青藏高原东部玉树降水中稳定同位素季节变化与水汽输送

青藏高原东部玉树降水中稳定同位素的季节变化特征与青藏高原南部的西南季风区和北部的内陆地区有显著不同, 降水中δ¹⁸O波动幅度大季节变化特征不明显. 降水中稳定同位素变化的差异反映了水汽来源变化的差异. 通过降水中稳定同位素的空间对比以及结合NCAR/NCEP再分析数据研究了形成该地区降水的水汽来源变化与降水中稳定同位素之间的关系. 研究发现青藏高原东部降水的水汽来源受夏季西南季风直接带来的水汽以及北部内陆与局地蒸发水汽的共同影响; 水汽来源以西南季风为主, 但西南季风的输送强度较青藏高原南部地区偏弱, 而北方的大陆水汽输送与局地水汽增强. 其结果导致夏季玉树降水中δ¹⁸O波动幅度增加, 而季节变化特征减弱.     

青藏高原冻土区冻土与植被的关系及其对高寒生态系统的影响

选择高寒生态系统植被覆盖度、生物生产力和土壤养分与组成结构等要素和冻土环境的冻土上限深度、冻土厚度和冻土地温等指标, 分析了冻土环境与高寒生态系统之间的相互关系, 并基于气温与冻土温度间的统计模型, 建立了高寒生态系统对冻土环境变化的响应分析模型. 通过对青藏高原昆仑山-唐古拉山区域冻土环境要素在人类工程活动与气候变化双重作用下的变化及其对高寒生态系统的影响研究, 表明青藏高原冻土环境变化对高寒草甸和高寒沼泽草甸生态系统影响强烈, 随冻土上限深度增加, 高寒草甸植被覆盖度和生物生产量均呈现较为显著递减趋势, 并导致高寒草甸草地土壤有机质含量呈指数形式下降, 土壤表层砂砾石含量增加而显著粗砺化; 高寒草原生态系统与冻土环境的关系相对微弱; 全球气候变化及其作用下的冻土环境变化导致该区域近15年间高寒沼泽草甸生态系统分布面积锐减28.11%, 高寒草甸生态分布面积减少了7.98%. 在不同气温升高的情景下, 未来50年, 不同地貌单元的高寒草甸生态系统对冻土环境变化的响应程度不同, 其中位于低山和平原区的高寒草甸生态系统将产生较显著的退化, 从植被覆盖度和生物生产量两方面, 定量给出了不同气候变化情境下不同典型地区和地貌单元的高寒生态系统变化特征. 未来在工程活动中采取有效的冻土环境保护措施, 对高原冻土工程稳定性和维护高寒生态系统都具有重要意义.     

基于实测与模拟的青海湖冰厚时空变化特征

湖冰厚度是湖泊在封冻期的重要物理参数,明晰其时空变化特征对于认识气候变暖背景下的湖冰响应规律具有重要的理论价值和现实意义.基于ERA5 Climate Reanalysis气温数据集、MODIS MOD09GQ数据产品和2019年湖冰钻孔测厚数据及雷达测厚数据,重建20002019年青海湖冰厚时间序列并分析其时空变化特...     

青藏高原北缘地区地震波动力学特征量变化与强震关系的研究

利用甘肃河西张掖数字化地震台网观测到的肃南南部地区１９８８年９月至１９９０年４月间的地震记录资料，以及刘家峡，合作，肃南，靖远等地震台观测到的景泰地区１９８９年２月至１９９０年１０月的地震资料，分析研究了这些台站所在的青藏高原北缘地区地震波动力学特征量变化与该区及邻近地区在这些时间段内发生的３次ＭＳ〉５．５级强震的关系。     

青藏高原东南缘高山湖泊藻类响应气候变化和大气沉降的长期特征

高山湖泊远离人类活动直接影响,通常具有面积小、寡营养、食物网单一等特点,对气候变化和营养输入具有较高的敏感性。我国青藏高原东南缘地区氮沉降通量较高、增温幅度显著,已有研究显示该地区可能受湖泊类型、流域特征等影响存在差异性的湖泊响应模式。本研究选择该区域位于树线以下、具有不同水深的3个小型湖泊(盖公错纳、沃迪错、碧沽天池)开展沉积物调查和对比研究,通过钻孔样品测年、理化特征和藻类(硅藻群落、藻类色素)等多指标分析,结合区域气候定量重建和氮沉降等数据收集,评价了过去300年来藻类演替模式的异同特征及湖泊水深的调节作用。结果显示,3个湖泊中硅藻的优势物种与群落组成差异明显。深水型湖泊盖公错纳(最大水深39.4 m)的硅藻群落以浮游种为主(占比达82%),优势种为眼斑小环藻(Pantocsekiolla ocellata)、科曼小环藻(Pantocsekiella comensis);深水型湖泊沃迪错(最大水深20.7 m)的硅藻群落中浮游种和底栖种约各占50%,优势种为眼斑小环藻(Pantocsekiella ocellata)、连结脆杆藻(Saurosira construens);浅水湖...     

东南极Lambert冰盆-Amery冰架区域雪面相对高程变化的精确监测

采用自动气象站对东南极冰盖Lambert冰盆-Amery冰架雪面相对高程(SSH)变化进行了连续监测, 通过Argos卫星传输的逐时数据精确分析了冰盖LGB69地点和Amery冰架G3地点SSH的年内变化过程. 2002年2月至2003年1月一个整年资料得出, LGB69全年积累量为0.68 m, 与花杆网阵所得结果接近. 10月至次年4月南极夏季为主要积累期, 占全年SSH变化量的101.6%; 5~9月南极冬季期间雪面高度几无变化, 雪层密实化作用使之略有下降, 为全年SSH变化量的−1.6%. LGB69和G3雪面上升主要由雪面突升事件导致, 而且在LGB69较G3更频发. G3点每年有2~3次雪面突升事件, 均发生在夏季, 1999~2002年共发生8次明显突升事件. 2002年LGB69点4次突升事件均伴随空气湿度增加和太阳总辐射下降, 说明因降水过程导致. 下降风对LGB69点SSH变化有正向作用, 主要积累期风速的增大伴随着积雪增加, 大于7 m/s的吹雪临界风速引起表面高程的显著增加. 因大风天气有时伴随降水过程, 目前尚难于精确计算吹雪再堆积在全年物质积累中的百分比, 但估计其贡献率在35%以上.     

青藏高原现代地壳运动与活动断裂带关系的模拟实验

本文以GPS观测、大地热流测量、较高精度地形数据、全球板块相对运动的REVEL模型为基础,建立了以青藏高原现代构造活动为主要研究对象的东亚地区构造形变场有限元模型.数值模拟结果显示,青藏高原内部和周边地区走滑断裂带的活动对东亚地区地壳运动速率和方向有较大的影响,特别是对青藏高原物质向东南方向运动有显著影响;不同构造块体岩石圈强度的差异直接影响了川滇菱形地块边界断层错动性质.在考虑青藏高原地形附加重力作用和周边板块汇聚作用对现今大型断裂带运动特征控制作用的同时,岩石圈之下的橄榄岩软流圈至转换带物质对流对岩石圈的拖曳力也是必须考虑的底部边界条件.     

青藏高原东南缘深部多参数属性变化与中强震孕育响应关系

本研究通过反演294,777高质量纵-横波震相走时数据对,获得了青藏高原东南缘地壳及上地幔的高分辨率P波、S波速度和泊松比多参数三维结构图像,同时结合多参数的梯度场,分析了深部多参数属性变化与近50年来强震（震级≥ 5.0,M5+）孕育之间的响应关系.研究表明：（1）青藏高原东南缘多参数结构呈现出明显的横向不均性,松潘-甘孜块体的中下地壳为低速和高泊松比异常,反映了具有塑性特征的物质存在,该属性特征对强震的触发具有较显著的影响;（2）通过对过去50年内发生在青藏高原东南缘的强震（M5+）空间分布特征研究发现,绝大多数强震发生在地震层析成像边界带（Tomographic Edge Zone,TEZ）.本研究结果表明,63.3%~78.4%的强震事件发生在P波速度和泊松比TEZ上,而8.4%~20.1%和11.7%~16.7%的强震事件分别发生在参数高异常带（High-Value Zone,HVZ）和参数低异常带（Low-Value Zone,LVZ）上.S波速度参数的TEZ孕震构造特征比例与P波相比有一定的下降（45.7%~46.3%）,相应的HVZ和LVZ孕震构造特征比例稍有上升趋势（36.4%~36.7%、17.3%~17.6%）.以上两个特征表明,在青藏高原东南缘,强震触发的主要控制因素可能是块体间的强烈的相互作用,同时,孕震区流体侵入在地震诱发中扮演了重要的角色.根据本次及作者前期的研究认为,青藏高原东南缘区域内绝大多数强震事件与TEZ之间的正相关的响应关系并不是一个偶然现象,可能是地震孕育和地壳构造之间存在的某种关联性.本研究所揭示的地震孕育特征为青藏高原东南缘乃至整个青藏高原的中长期防灾减灾以及重大工程建设等提供了重要的参考信息.