CMIP5多模式对中国及各分区气温和降水时空特征的预估

利用7个参加耦合模式比较计划第五阶段(CMIP5)的全球气候模式模拟数据,在RCP4.5、RCP8.5两种排放情景下,从年、季、月尺度上对中国以及中国的7个区域的气温和降水进行未来情景预估分析。分析结果表明:2010~2099年,两种情景下中国的气温增加明显,并呈现出春弱秋冬(尤其是一、八、九、十一、十二月)强的特征,北部(N)、西北东部(ENW)、西北西部(WNW)、西藏(Tibet)的升温趋势高于其他地区。RCP8.5情景下的气温线性趋势值大部分都高于RCP4.5情景下的值。在RCP4.5情景下,2060~2099年东北部(NE)呈现降温。两种情景下,全国降水量也呈增加趋势,呈现由东南向西北递减的地理分布,并表现出冬弱春夏强的季节变化特征。西北西部(WNW)在全年降水偏少,春夏季黄河以北降水趋势较小,降水大值中心在长江以南地区,尤其是在五、六、七、八月份。秋季,在RCP4.5、RCP8.5情景下SE降水线性趋势分别低于或等于全国平均水平,东北部(NE)、北部(N)、西北东部(ENW)的降水线性趋势略高。在2010~2039年,在RCP8.5情景下西南(SW)的降水减少。     

CMIP5多模式集合对南亚印度河流域气候变化的模拟与预估

利用印度河流域CRU、APHRODITE和CMIP5多模式逐月气温、降水格点数据集, 评估了CMIP5模式集合对印度河流域气候变化的模拟能力; 对多模式集合数据进行了偏差订正, 并对流域2046-2065年和2081-2100年气候变化进行了预估. 结果表明: 气候模式对流域年平均气温时间变化和空间分布特征有着较强的模拟能力, 时间空间相关系数均达到了0.01的显著性水平, 尤其对夏季气温的模拟要优于其他季节; 模式对降水的季节性波动也有着较好的模拟能力. 偏差订正后的预估结果表明, RCP2.6、4.5、8.5情景下, 相对于基准期(1986-2005年), 21世纪中期(2046-2065年)和末期(2081-2100年)整个流域年平均气温都有一定上升, 且流域上游增幅较大; 除RCP4.5情景下21世纪中期流域有弱减少趋势外, 年降水量都将有一定增长. 未来夏季持续升温将引起源区冰川的进一步消融, 春季降水对于中高海拔地区水资源的贡献将减弱; 流域北部高海拔区域冬季降水的增加有助冰川累积和上游水资源的增加, 东部高海拔区域冬季降水的减少会减少上游水资源. 两时期夏季降水都有一定的增长, 洪涝的发生风险加大; 流域暖事件和强降水事件也将可能增多.     

基于GCM模型的塔里木河流域未来降水与气温变化规律研究

为研究塔里木河流域未来降水、气温变化,提出了GCM下RCP2. 6、RCP4. 5、RCP8. 5三种情景与分布式水文模型SWAT相对接的研究方案。采用气候模式输出的降水、气温等资料作为SWAT模型输入数据,分析未来2020-2050年流域降水、气温变化规律,结果表明:在RCP2. 6情景下,各子流域降水大多表现为增加趋势,在RCP4. 5情景下降水表现出减少趋势,在RCP8. 5情景下降水趋势性不明显;在不同RCP情景下,各子流域温度均呈现明显上升趋势,且升温情况随着RCP情景对应辐射强迫的增加而增加。研究结果为流域水资源规划和管理提供了重要参考。     

CMIP5模式对长江和黄河流域极端气温指标的模拟与预估

为研究长江和黄河流域极端气温的变化特征,对耦合模式比较计划第5阶段22个大气环流模式数据进行精度评估、Delta降尺度并计算16个极端气温指标,采用可靠性集合平均方法对两流域历史和未来的极端气温进行预估.结果表明:除四川盆地外,两流域的观测值与REA(ensemble reliability average)值在空间上具有较好一致性;未来三个时期(2020s、2050s、2080s),典型浓度路径(Representative Concentration Pathways,RCP)4.5情景下指标变化趋势依次递减,RCP8.5情景下变化趋势逐渐递增;RCP4.5和RCP8.5情景下指标年际变化在21世纪40年代之前是相似的,但之后变化趋势差异增加;两流域的大多数指标呈现上升趋势,冬季趋势相较于其他季节更显著;两流域之间冷极端指标的差异大于暖极端指标.总的来说,两流域的暖极端事件将更加严重.      

21世纪北半球中高纬度净初级生产力(NPP)变化及其与气候因子之间的关系

基于CMIP5模式模拟的净初级生产力(NPP), 对21世纪初期(2016-2035年), 中期(2046-2065年)和末期(2080-2099年)三种排放情景下(RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5)北半球中高纬度陆地NPP的时空变化进行了预估, 并结合气候因子分析了NPP的变化和气温、降水、辐射之间的关系. 结果表明: 相对于1986-2005年, 21世纪北半球中高纬度陆地NPP呈增加趋势, RCP8.5情景下NPP的增加比RCP2.6和RCP4.5情景下更为明显; 在季节变化上, 北半球中高纬度NPP也以增加为主, 且NPP在夏季, 尤其是6月增加最显著. NPP对气候变化的响应存在明显的区域差异性, 在中低排放情景下(RCP2.6、RCP4.5), 相对于1986-2005年, 21世纪北半球中高纬度地区温度显著影响的范围在逐渐缩小, 而辐射和降水显著影响的范围在扩大. 在高排放情景下(RCP8.5), 21世纪北半球中高纬度地区NPP的变化主要与温度有关.     

气候变化下雅鲁藏布江拉孜以上流域径流过程模拟与预测

西部高寒河源区因冰川积雪冻土等特殊的地理环境,其径流过程的模拟与预测一直是水文学研究的难点和热点问题之一,全球气候变暖为这一地区的水文模拟提出了新的挑战。以雅鲁藏布江拉孜以上流域为研究区域,基于可考虑冰川积雪融水的SWAT分布式水文模型对拉孜站径流过程进行模拟,评估SWAT模型在高寒河源区的适用性。基于未来气候变化情景,统计分析了未来研究区降水、气温的变化趋势,预估了气候变化对区域径流过程的影响。结果表明:SWAT模型在拉孜以上流域径流过程模拟中具有较好的适用性,模型在率定期和验证期月尺度NS系数分别达到了0.78和0.84;未来研究区降水、气温均呈现出增加趋势,且随着排放情景的上升,气温、降水增加幅度有变大趋势;未来研究区不同时段径流量也呈现出不同的增加趋势,在2020～2049年的RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下,相较于基准期径流分别增加了约11.8%、14.0%、16.5%,为下游水资源可持续开发利用带来了更大的挑战。     

东山ZK51孔第四纪地层划分与闽南沿海部分地区地层划分对比

福建沿海全新世地层 ,主要分布在沿海地区 级阶地上。裸露地表一般为晚全新世沉积、洪积、冲积、冲洪积层 ;中、早全新世地层多被晚全新世地层覆盖 ,很少裸露地表。根据东山 ZK51孔揭穿的全新世地层中鉴定的微体古生物、孢子花粉、14 C同位素年龄测试结果 ,结合宏观资料进行分析对比 ,将全新世地层划为晚、中、早全新世。晚、中全新世地层的分界经 14 C同位素年龄测试 ,距今 2 56 0± 90 a;中、早全新世地层分界经 14 C同位素年龄测试 ,距今 896 0± 2 4 0 a。这些测试结果 ,与目前国内外对全新世地层划分十分接近。进将中、早全新世地层均划分为 a、b两段。中全新世地层以小泡虫、泡抱球虫组合和喜暖的底有孔虫组合为特征 ,而且经 14 C同位素年龄测试 ,距今 4 310± 110 a,前者为 Q2 ah 、后者为 Q2 bh ;早全新世以冷水面颊虫组合和小泡虫组合为特征 ,将前者划为 Q1ah ,后者划为 Q1bh 。可与欧洲前北方期、北方期和大西洋期、亚北方期进行对比。     

中全新世以来东亚夏季降水时空演变不一致性的模拟研究

基于一个快速海气耦合模式(FOAM)在轨道强迫下对过去6000年全球气候的瞬变模拟结果,探讨了中全新世以来东亚夏季降水的时空演变特征。研究发现,中全新世以来东亚夏季降水对日射响应具有显著的时空不一致性。相对于现代,中全新世时东亚地区夏季约以 30°N为界,以北地区降水偏少,以南地区降水偏多。自中全新世至今,北方地区夏季降水线性增多,而南方地区夏季降水线性减少,呈南北反相变化。相对于区域平均,局地夏季降水变化趋势则呈多样性,各地极值降水出现在中全新世以来的不同时间。自中国南部地区向北,以及蒙古国南部地区向西南方向,分别推进至华北和东北地区,最高值降水时间由6kaB.P.渐变到0kaB.P.,该特征与一些地质资料反映的全新世适宜期"不等时性"具有相似性。中全新世以来东亚夏季降水的时空不一致性可能源自轨道强迫下的一个南亚夏季风-东北亚夏季风(ISM-NEASM)遥相关,它导致了中国东部地区 30°N南北两侧气压异常的反相变化,从而引起东亚夏季降水量值与演变的差异。     

江汉平原沔城M1孔的沉积特征与古环境重建

通过对江汉平原沔城M₁孔湖泊沉积物进行沉积特征、粒度、14C年代、孢粉分析,重建了晚冰期以来该地区古环境、古气候演化的过程和序列:晚冰期后期有一扩张期,气候温湿并出现湖泊相沉积;晚冰期末期气候温凉偏干、河流环境;全新世初期(10-8.9kaBP),气候转向温湿;全新世大暖期(8.9-3.5kaBP),总体上气候温暖湿润,其中6.8-4.9kaBP是最宜期,4.9-4.8kaBP和4.4-4.2kaBP为两次降温事件,4.8kaBP积水湖盆开始形成,3.9-3.5kaBP为云梦泽鼎盛期;全新世晚期(3.5-1.7kaBP),气温较大暖期有所下降,其中3.5-2.5kaBP温凉偏湿,2.5-1.7kaBP较为温湿,湖泊较为稳定,1.7kaBP开始,云梦泽萎缩,钻孔所在位置出露水面。      

基于HBV模型的太子河流域径流变化情景预估

以太子河流域为研究区域,采用HBV水文模型对流域的水文过程进行模拟,并选取RegCM4.4区域气候模式输出的平均气温和降水数据来驱动HBV水文模型,模拟逐日径流过程,分析RCP4.5排放情景下未来太子河流域径流的演变。结果表明,HBV水文模型在太子河流域模拟效果较好,率定期与验证期Nash效率系数与确定性系数均在0.60以上,模型基本模拟出了洪水对降水的响应过程。RCP4.5情景下,2021 2070年太子河流域年平均气温呈持续升温趋势,流域降水和年径流深度呈微弱减少趋势。相较于基准期,年径流深度将增多9.79%,夏季和秋季径流深度上升明显。径流分位数的变化表明,峰值极端径流和枯水极端径流均较基准期有不同程度的增多,未来太子河流域发生极端洪涝的可能性较高。     

晚白垩世(80Ma)东亚气候的数值模拟

利用美国国家大气研究中心(NCAR)的CCSM2全球气候系统模式以及重建的古地理资料研究了晚白垩世(80Ma)东亚的古气候特征。模拟结果表明:80Ma时期东亚地区大范围盛行的风向和气压系统随季节有显著变化,由此可以推断东亚地区当时是存在季风环流的。与现代气候比较,白垩纪时期大陆上空的大气环流系统经向特征更明显,这种特征可能与当时欧亚大陆东西向跨度较小有关。此外,在当时偏暖的背景下,东亚冬季风和夏季风呈现出一致的变化特征,即冬季风和夏季风都比现代强。年平均降水的分布型和现代的情况比较相似,降水最大值出现在10°S～10°N的赤道辐合带中,与西太平洋相邻的大陆东岸降水也较多,其中心超过1200mm,而在中纬度的内陆地区降水则稀少。虽然与现代情况相似,80Ma在30°N附近的西太平洋上也为多雨带,然而在东亚陆地上没有多雨带,这说明了青藏高原隆升在现代东亚夏季梅雨形成中的重要性。此外,模拟的80Ma时期东亚地区气候要比现代温暖,相同纬度的表面气温要高2℃以上,模拟的温度与地质证据估计的温度比较接近。     

晚白垩世(80Ma)CO2浓度对东亚气候影响的数值模拟

利用美国国家大气研究中心(NCAR)的CCSM2.0全球气候系统模式,并结合重建的古地理资料,研究了晚白垩世(80Ma)东亚气候特征以及CO₂浓度变化对东亚气候的影响。模拟结果表明： 与现代气候比较,晚白垩纪时期的东亚大陆冬季风和夏季风都偏强,具有同步变化的特点,并且中高纬度年平均地表气温明显增加,而低纬度地区有所下降,年降水变化的区域性特征明显; 就年平均而言,在 30°～40°N 的内陆地区地面净失去水分、变干燥,而在低纬度、大陆东岸以及高纬度地区,地表获得水分、变湿润。晚白垩纪CO₂浓度变化对大气辐射和大气热状况的影响是复杂的; 降低CO₂浓度可以导致东亚地区气候显著变化,冬季东亚中纬度地区大陆降温比其附近的海洋大,太平洋中高纬度的低压系统加强,因而造成东亚冬季风偏强; 而在夏季,中纬度大陆地区降温幅度大于海洋,西太平洋副热带高压减弱,因而夏季风减弱。对应于较低的CO₂浓度,年降水量在东亚及其沿岸的中、低纬度大部分地区显著减少,在东亚高纬度的大陆和海洋上降水的减少幅度不大,而在 30°N 附近亚洲大陆中部和东部的一些地区降水有所增加; 总体上,地表水分收支在东亚大陆的东部都是以负值为主,地面净失去水分、变干燥,其中 30°N 以南的大陆沿岸最显著; 而在东亚大陆的内陆地区,水分收支差异以0～0.5mm/天的正值为主,东亚大陆的东部是以地面净得到水分、变潮湿为主。     

全新世南亚高压南北移动及其与亚洲夏季风降水的关系

南亚高压是亚洲夏季风系统的重要组成部分,它的强度及位置变化对亚洲夏季风降水有非常重要的影响,对其变化特征和物理机制的研究可以加深对亚洲夏季风演化的认识。论文利用一个海-气耦合模式（KCM）,在轨道参数的强迫下模拟了全新世以来（9.5~0 ka B.P.）的气候变化,分析了全新世南亚高压的南北移动特征,并探讨其与亚洲夏季风降水的关系。研究发现,全新世以来南亚高压持续向南移动,同时也反映了对流层上层西风逐渐向南扩张,响应逐渐减少的夏季太阳辐射。早全新世南亚高压偏北主要是由于夏季太阳辐射增加导致伊朗高原感热加热加强。南亚高压的南北移动与亚洲夏季风降水有显著的关系,它与东亚季风区北部和印度季风区降水呈正相关关系,而与东亚季风区南部和西南季风区降水呈负相关关系。偏北的南亚高压在东亚北部上空产生异常反气旋,有利于对流层低层空气辐合上升,降水增加,此外异常反气旋还可以加强西太副高,使得输送到东亚北部的水汽增加。南亚高压偏北时还会在中低纬地区产生异常东风带,减弱了来自孟加拉湾的水汽输入,从而使得东亚南部和西南季风区降水减少。偏北的南亚高压还在阿拉伯海上空产生异常气旋,有利于印度夏季风降水的增加。南亚高压的南北振荡可以部分解释相同轨道强迫下亚洲夏季风降水出现显著空间差异的原因。

     

21 ka以来东亚夏季风区南部和北部气候变化的模拟与重建对比

古气候重建和模拟研究相结合可有效揭示气候变化的机制,但针对东亚夏季风区的相关研究还有待深入。文章基于现代观测数据及古气候记录的定量化重建结果,评估过去21 ka气候瞬变模拟（Transient Climate Evolution simulation over last 21000 years,简称TraCE-21ka）对现代东亚气候及古夏季风演变的再现能力,对比分析其异同并探索东亚夏季风区南部（SEASM）和北部（NEASM）特征时期的气候变化及可能的驱动机制。结果表明：TraCE-21ka模拟和定量化重建结果相对一致,即末次冰盛期偏干冷,全新世早中期偏暖湿,但模拟的变化幅度小于重建。相对于SEASM,NEASM变化幅度较显著。同时,SEASM的温度及降水和NEASM的温度在整个全新世期间模拟和重建的结果一致性较高,但NEASM模拟和重建的降水在晚全新世一致而早全新世不一致。相对于重建降水的南部和北部显著不同步变化,即南部降水在早全新世高而北部在中全新世高,模拟降水的南、北差异性较小,且为全新世持续减弱夏季风演变的结果。这种重建与模拟间的不同可能来源于地表过程对气候演变敏感度的区域性差异,也可能来源于粗分辨率模拟所造成的系统性气候偏移。

     

末次冰盛期东亚沙尘循环的季节扩张: 基于CESM-CAM4-BAM模拟试验

作为重要的自然源气溶胶, 东亚地区排放的沙尘气溶胶与天气气候的相互作用引发了科学界的广泛关注。中国黄土、高纬冰芯及北太平洋海洋沉积等众多地质记录显示, 末次冰盛期(LGM)沙尘沉降通量远大于工业革命前时期(PI), 表明该时期东亚沙尘循环显著加剧。然而, 仅根据这些较粗分辨率的有限点状地质记录, 很难全面认识LGM时期东亚沙尘循环的时空变化特征。本研究利用耦合沙尘循环过程的海气耦合模式CESM-CAM4-BAM, 分析LGM时期东亚沙尘循环的时空变化, 特别是季节变化。研究结果表明, 相对于PI, LGM时期黄土高原和北太平洋地区夏季沙尘沉降通量具有最大的增长率, 其绝对数值甚至超过PI时期的春季沙尘沉降通量, 揭示LGM时期东亚沙尘循环从春季向夏季进行扩张。通过对大尺度大气环流的分析表明, 该现象是我国北方地区受到西北风控制的季节延长, 以及北太平洋西风急流南移引起的夏季西风加强共同作用的结果。该结果预示着, 冰期时段夏季沙尘暴可能持续肆虐, 沙尘气溶胶的辐射反馈效应将对亚洲夏季风甚至北半球气候带来更加重要的影响。

     

季风与西风对青藏高原全新世气候变化的影响:同位素证据

青藏高原气候变化在冰期-间冰期、千年、十年际和季节尺度上受亚洲季风和西风环流的交互影响,表现出显著的区域性特征。然而全新世以来青藏高原气候变化的机制还不甚清楚,主要原因之一是缺少指示意义明确的古气候代用指标。课题组近年来利用叶蜡氢同位素(δDwax)重建了高原东北部的青海湖、中北部的令戈错、中部的达则错、西部的班公错和阿翁错不同时间尺度的大气降水同位素记录,本文对上述工作进行总结,并结合青藏高原全新世以来已发表的其他地点的同位素和古水文记录,揭示全新世以来季风与西风对青藏高原不同区域气候变化的影响。结果表明:1)早全新世青海湖、令戈错、班公错和阿翁错4个湖泊均主要受夏季风影响,夏季风可以影响到青藏高原的大部分地区,此时夏季风在青藏高原的最北界限可能位于青海湖以北、克鲁克湖以南。2)中全新世青海湖、班公错和阿翁错受夏季风影响逐渐减弱;然而令戈错在7.0~4.5 ka水汽主要来源于西风环流。3)晚全新世青海湖和班公错受季风的影响进一步减弱;西风在3.5~1.7 ka和2.0~1.0 ka分别影响到高原中部的令戈错和达则错;晚全新世阿翁错受冰川融水补给影响降水同位素异常偏负。4)本研究表明在中晚全新世季风较弱的时期,西风能够深入到青藏高原内部地区,给高原内部地区带来冷湿的水汽。     

千年时间尺度南亚高压和西太平洋副热带高压关系的时空变化特征

利用全新世的气候模拟结果(KCM)以及1948~2013年NCEP/NCAR 逐月再分析资料, 分析了大型大气环流系统南亚高压和西太平洋副热带高压(以下简称"西太副高")在千年时间尺度上的特征和它们之间的空间位置变化关系以及与东亚夏季风的关系, 并比较了它们与现代气候背景年际时间尺度变化特征的异同。结果表明, 在千年尺度上, 南亚高压的东进(西移)对应西太副高的西伸(东撤)。这与年际尺度上南亚高压与西太副高存在的"相向而行"及"相背而去"的时空特征是一致的。耦合气候模式模拟的全新世9.5ka B.P. 以来东亚夏季风总体呈现振荡减弱趋势。早全新世(9.5~7.5ka B.P.)时期, 东亚夏季风强度较强, 此时南亚高压位置偏东而西太副高位置偏西; 在中全新世(7~4ka B.P.)期间, 东亚夏季风呈现百年尺度大幅振荡, 而此时南亚高压(西太副高)的位置大致位于112°~115°E(145°~155°E)之间; 晚全新世(4~0ka B.P.)期间, 东亚夏季风持续减弱, 对应南亚高压位置向东移动、西太副高位置向西移动。全新世时期(9.5~0ka B.P.), 北半球春季(4月、5月份)赤道地区接收的太阳辐射呈现先减弱,至5~4ka B.P. 期间达到最低值, 之后逐渐增强的变化趋势, 这与南亚高压的位置变化趋势一致, 而与西太副高位置变化趋势相反, 即赤道春季太阳辐射强(弱)时, 南亚高压位置偏东(偏西)、西太副高位置偏西(偏东)。同时, 模拟的全新世热带印度洋-西太平洋夏季温度变化也呈现出与春季赤道太阳辐射一致的变化趋势, 且与南亚高压有显著的正相关关系, 海温的加热作用可以通过激发Matsuno-Gill型大气响应使得南亚高压增强。西太副高主要由哈德莱环流在副热带地区的下沉作用造成, 而热带印度洋-西太平洋夏季的增温可引起哈德莱环流增强, 从而使西太副高的强度增强、面积扩大导致其西脊点位置偏西。因此, 赤道春季太阳辐射可以通过影响热带印度洋-西太平洋夏季温度对南亚高压东脊点和西太副高西脊点的位置产生影响。     

过去千年东亚与全球百年尺度温度同步性变化的模拟研究

利用美国国家大气研究中心（NCAR）提供的过去千年（850~2005年）集合模拟试验（CESM-LME）资料,在与重建资料、现代观测/再分析资料进行对比验证的基础上,分析了过去千年不同世纪东亚与全球地表温度变化的同步性,并结合单因子敏感性试验结果,分析了造成东亚与全球地表温度各个世纪同步性及变化幅度差异的原因。结果表明：过去千年里,在20世纪以前,东亚地区与全球均经历了中世纪暖期与小冰期,温度变化在百年尺度上整体一致,10世纪、11世纪、13世纪、18世纪和19世纪东亚与全球温度变化同步性较高,差异较小;但在12世纪、14~17世纪中,其变化振幅存在显著差异,东亚地区温度变化幅度总体上小于全球,太阳辐射和火山活动等自然外强迫及内部变率对差异的形成可能起到了主导作用;而20世纪以来,两者变化显示出较大的不同步性,东亚地区温度增长没有全球温度增长剧烈,甚至出现了降温,人为外强迫在这一时期起主导作用。温室气体浓度变化对温度的影响在两极有明显的放大效应,是东亚与全球温度变化差异形成的主要原因,同时,人为气溶胶排放使得东亚地区温度降低也是东亚与全球温度变化不同步的原因之一。

     

科尔沁沙地过去近5000年高分辨率气候演变

选择位于科尔沁沙地东北缘的六户屯剖面为研究对象,利用7个常规14C年龄建立了风沙沉积的时间序列,通过对风沙沉积物粒度、CaCO3含量、有机质含量和环境磁学指标的系统分析,重建了科尔沁地区4300~1000cal.aB.P.的气候演化历史。结果显示,4300~3800cal.aB.P.为全新世大暖期末期,是研究区气候最暖湿的时期,且暖湿程度有不断降低的趋势; 3800~1700cal.aB.P.为冷干气候期,其中3000cal.aB.P.为气候演变的节点,前期气候由暖湿逐步向冷干过渡,后期冬季风持续强盛,夏季风则逐渐恢复; 1700~1000cal.aB.P.为亚暖湿气候期,气候条件相对暖湿,但不及大暖期时期。此外,环境磁学研究发现,磁粒度参数XARM/Xlf和ARM/SIRM可以作为气候代用指标,而常用的磁化率参数在本研究中指示意义不明确。由于原生碎屑磁性矿物已经达到稳定单畴(SSD)粒级,XARM/Xlf和XARM/SIRM与成壤作用表现为反相关。     

渭河盆地末次冰盛期以来沉积环境变化研究

研究过去气候快速变化能为当前极端气候分析和未来环境预测提供自然背景理解。亚洲季风在北半球乃至全球的第四纪气候变化中扮演着重要角色,其演化是全球气候变化背景下的典型区域响应。然而,不同地质载体及不同指标所记录的亚洲冬、夏季风变化存在着较大差异,产生差异的原因及受到的动力机制是值得深入研究的科学问题。渭河盆地位于黄土高原和古三门湖沉积交叠的区域,是研究第四纪亚洲季风演化的理想场所。在盆地西南部西安市户县和长安县获取了两个黄土沉积钻孔,户县ZZC孔长4 m,长安县XFC孔长3 m,两孔的年代均超过25 ka。通过两钻孔的粒度和元素地球化学等代用指标研究,对比分析不同指标对气候变化的敏感度差异,反演了末次冰盛期（LGM）以来的区域沉积环境变化,并尝试探讨该时期发生的气候突变事件及反映的季风强度变化。结果表明,两钻孔的平均粒径从LGM到中全新世逐渐变细,中全新世之后少许变粗,空间上表现出一致性,总体反映了末次冰盛期以来的冬季风强度演化;Ca/Ti反映了与季风降水相关的淋溶强度,从LGM到全新世暖期夏季风逐渐减弱,并记录了若干次气候快速变化。粒度和元素比值变化表明,渭河盆地沉积良好地记录了末次冰盛期至全新世的大幅冷干-暖湿波动及若干次持续时间较短的快速水文变化事件,主要是受到太阳辐射和冰量等因素调控的影响。由于渭河盆地有上千米的新生代沉积,未来开展高分辨率研究有望揭示不同时间尺度季风变化特征及其与区域和全球变化的联系。