石笋记录年际、年代际极端天气/气候事件研究进展

近年来随着极端天气/气候事件的频发,应对极端天气/气候事件的要求极其紧迫。目前气象资料对极端天气/气候事件的研究相对较短,由此作者提出利用石笋记录重建历史年际、年代际极端天气/气候事件的构想。通过对目前已有的石笋极端天气/气候事件研究实例分析总结,认为洞穴石笋沉积速率相对较快,石笋中标志性结构构造特征的存在,有利于石笋记录到极端天气/气候事件。同时就目前的研究现状,作者提出建立准确年代标尺、选择生长速率相对较快和存在标志性结构构造特征、能记录到极端气候的石笋,以及提高采样分辨率和与其他记录相互验证等作为石笋极端气候研究的工作要求,同时就文石笋研究极端天气/气候事件提出文石笋可能更加容易记录到极端天气/气候事件的个人新认识。     

年代际气候低频变率诊断研究进展

对近十年年代际气候低为率的诊断研究作了综合评述,指出年代际及以上尺度的变率可能就是气候系统数十年尺度低频振荡或气候基本态的自然表征,控制着更小时间尺度ＥＮＳＯ变率,对这一问题的深入研究不公有助于提高气候变率的认识,而且对检测人为因素在全球变暖中的相对贡献也具有重要的意义。     

21世纪初极端天气气候事件研究进展

由于极端天气气候事件的严重影响，越来越多的研究开始关注其变化情况。从观测分析到模拟研究，几乎都发现极端气温、降水事件发生了显著变化，而且在全球变暖的大背景下，未来有些极端事件可能会发生频数更高或强度更强。当然，研究结论也存在一定程度的不确定性，从模式模拟来看，目前模拟结果仍存在不确定性，不同模式的结果间常常存在较大的差异；而从观测分析来看，研究主要局限于20世纪后半叶，如果对更长时间作分析，结论或许会有所不同。文章从最基本的极端天气气候事件的定义出发，结合观测事实和模拟研究两个主要方面来介绍近几年来极端事件研究取得的主要进展，最后简单地总结了这些进展，并提出了进一步研究的思路。      

黔桂地区最近16万年高分辨率石笋记录的气候事件

全球变化研究是当今地球科学最前沿的课题。要了解地球系统长期演变的动力过程 ,预测未来气候变化 ,就必须首先研究和重建最后 2次冰期高分辨率的气候变化历史。本项研究选择中国南方广西、贵州地区几个大型石笋 ,在沉积学研究的基础上 ,采用碳氧稳定同位素、α谱U系法、TIMSU系 (2 3 0 Th/2 3 4U)法等方法提取高分辨率的气候记录。本区 16万年来石笋气候记录可以与海洋记录的16阶段进行对比。末次冰期的起始点及终止点通过石笋记录分别确定为 (130 1± 1 0 )kaB P 及(11 2± 0 1)kaB P ,其准确性大大高于目前其它记录。所揭示的Heinrich型气候波动事件 ,其时限分别为 :H114～ 15kaB P ,H2 2 1～ 2 3kaB P ,H32 5～ 2 7kaB P ,H44 1～ 42kaB P ,另外在 35～ 37kaB P 也存在振幅很大的冷事件 ,与北大西洋沉积及格陵兰冰芯记录可以逐一对比。长周期的气候旋回以及短期的突变事件 ,在时限上所谓存在几千年以上滞后或超前 ,可能是测试方法和测试对象的不同带来的差错 (包括测试误差 ) ;具有全球意义的一些气候突变事件 ,在发生的时间上可能都具有同时性。这种短期突变事件发生的动力机制问题 ,可能也是目前人类尚未识别出来的天文因素的驱动所致。     

中国水汽输送年际和年代际变化研究进展

大气中的水汽输送对于全球的水分循环、气候系统、生态环境等具有重要意义。水汽输送是影响中国旱涝空间分布的重要因素，其年际和年代际变化与厄尔尼诺-南方涛动、海温、北大西洋涛动、太平洋年代际涛动等因素对东亚大气环流的调控作用有关。本文就近期关于中国地区水汽输送年际和年代际变化的部分研究工作进行了回顾和评述，包括影响中国东部降水年际和年代际变化的水汽输送机制、影响梅雨特征年代际变化的水汽输送机制、热带海温对中国上空水汽输送的影响机制等问题。此外，本文回顾了近期与青藏高原地区水汽输送机制有关的研究进展。     

中国水汽输送年际和年代际变化研究进展

大气中的水汽输送对于全球的水分循环、气候系统、生态环境等具有重要意义。水汽输送是影响中国旱涝空间分布的重要因素，其年际和年代际变化与厄尔尼诺-南方涛动、海温、北大西洋涛动、太平洋年代际涛动等因素对东亚大气环流的调控作用有关。本文就近期关于中国地区水汽输送年际和年代际变化的部分研究工作进行了回顾和评述，包括影响中国东部降水年际和年代际变化的水汽输送机制、影响梅雨特征年代际变化的水汽输送机制、热带海温对中国上空水汽输送的影响机制等问题。此外，本文回顾了近期与青藏高原地区水汽输送机制有关的研究进展。     

贵州羊子坡石笋记录的历史事件*

文章报道了贵州羊子坡洞一支长约18.6cm、宽约5cm石笋研究的结果。 对石笋分别作了²¹⁰ Pb、铀系质谱测年和显微镜下数沉积年轮方法定年;石笋的灰度和碳同位素结果可相互印证,表明其记录是连续可靠的。测年结果显示此石笋保存了从8629年前至今(1999年) 的气候变化,而发生在大约130年前(1869A.D.)各代用指标数值的大幅度变化尤其引人注目,其石笋的灰度、 同位素和岩性的变化尺度之大以至于不可能单纯从气候变化方面来解释。 进一步的深入研究和野外实地调查揭示出,这些急剧变化是由发生在当时一历史事件所产生的植被破坏及树木灰烬微粒被带入洞中而造成的。能谱扫描电镜的结果也证实了此层树木灰烬微粒的存在。此研究表明洞穴石笋具有记录人类活动的能力。     

末次冰期短尺度气候突变事件:西南地区石笋记录的证据

本文研究了广西和贵州 3个大型石笋的δ1 8O及δ1 3 C记录 ,末次冰期晚期所揭示的 10 2 ～ 10 3 a级的冷跃变事件 ,其时限为 11.4～ 12 .4kaB .P .,14.5kaB .P .,2 0kaB .P .,2 7kaB .P .,36～ 37kaB .P .及 41kaB .P .等。可与北欧和北大西洋的新仙女木及Heinrich型气候波动事件逐一对比 ,这些短周期的气候突变事件 ,时限上的各种记录可能有差异 ,也许是测试方法和测试对象的不同带来的误差 (包括测试误差 )。具有全球意义的一些气候突变事件 ,如果在发生的时间上都具有同时性 ,那么这种短期突变事件发生的动力机制问题 ,是否是目前人类尚未识别出来的天文因素的驱动 ,值得今后进一步研究。     

历史极端寒冬事件研究——1892/93年中国的寒冬

1892/93年冬季中国东部地区严寒。本文依据历史文献记载复原了该寒冬实况, 推演主要的两次强寒潮天气过程, 绘制了雪、冰、冻雨和动植物冻害的地域分布图; 定量推断各地最低温度值, 并与早期器测温度记录相印证, 绘制最低温度等值线图。指出1893年1月苏州、温州的推断最低气温分别为-15℃和-13℃, 上海、汕头和香港的早期器测记录的最低气温分别为-12.1℃,-0.6℃和0℃, 均低于20世纪以来的极端低温记录; 河流封冻南界达 28°N, 北回归线以南地方多次出现严重冻雨, 冻雨南界达21°29'N。 由此认为 1892/93 年冬季是中国最近百余年的首位寒冬——这是在北半球许多地区的小冰期寒冷气候已结束、开始转暖, 而中国仍然寒冷时的极端寒冷事例。此寒冬前后的气候特点是:1892年秋季冷空气活动频繁、初雪日期提前, 1893年中国东部多雨、台风活动较频繁。该寒冬的背景是: 位于第13太阳活动周的上升段; 发生于极强的厄尔尼诺事件结束2年后的非厄尔尼诺年, 对应于赤道中东太平洋海温变冷时段; 寒冬之前全球火山活动较频繁, 有重大火山喷发。     

历史极端雨涝事件研究——1823年我国东部大范围雨涝

1823年(清道光三年)我国发生大范围、多流域的严重雨涝,这是在小冰期寒冷气候背景下的重大气象灾害和极端气候事件.文章依据历史文献记载复原了1823年的气候实况并绘图显示,指出该年我国华北夏季雨期长、多大雨,北京6～8月雨日53天、降水量663mm超过现代(1971～2000年)平均值5成;长江中下游全年多雨,梅雨期长...     

黄土高原石笋记录的DO25季风增强事件

基于山西龙洞L4石笋4个铀钍年代和110个氧同位素数据（δ18O）,重建了深海氧同位素5d（MIS 5d）期间中国北方地区东亚夏季风强度变化的历史。石笋的L4δ18O序列在113.9±0.6ka B.P.突然负偏1.1‰,指示了Dansgaard-Oeschger（DO）25季风增强事件的开始。在MIS 5d晚期,L4石笋突然停止生长,结合湖北三宝洞δ18O值明显偏重,揭示东亚季风区可能经历了一次显著的弱季风过程。不同纬度相同生长时段高分辨率石笋δ18O记录对比结果表明：在113.9~111.3ka B.P.期间,亚洲夏季风强度明显增强,与减弱的南美夏季风强度呈“镜像”关系;石笋δ18O记录的DO 24与DO 25季风事件的强弱对比表明太阳辐射变化仍是调控千年尺度亚洲夏季风强度变化的主要因素;此外,MIS 5d期间东亚夏季风强弱变化也响应于北高纬地区气温的冷暖波动,表明高低纬气候系统在末次冰期早期仍可能存在遥相关关系。北大西洋热盐环流的周期性变化可能是导致两者耦合的原因之一。     

Mechanism and forecasting method of persistent extreme weather events: review and prospect

Persistent extreme weather is of high disaster causing capability, represents a great threat to the safety of both people and property and results in substantial economic losses. However, the underlying mechanism of such high impact weather remains unclear, and related forecasting methods are quite under studied currently. Based on the comprehensive reviews of the relevant studies about persistent extreme weather, the prediction of such events within the period during 1～2 weeks in advance is believed to be a significant scientific issue. For this scientific problem, the studies of atmospheric low frequency process, the interaction between multi scale systems, the forcing of complicated underlying surface and sea land atmosphere interactions are necessary to be performed. These multi perspective studies will favor the final establishment of the corresponding forecasting theory and method based on the combination of dynamical prediction and statistical predication. It is hoped that the deficiencies in systematic studies about persistent extreme weather may be made up through pertinent studies, which will prolong the time length of forecasting and increase the prediction precision of such high impact events.     

考虑极端天气时港珠澳大桥人工岛设计波浪要素——II.设计波要素校核方法

近年来珠江口海域航道治理、桥梁工程、港口建设等大型水上工程建设项目越来越多,水工建筑物安全的重要性和对台风浪灾害破坏的敏感性是大型工程重点关注的要素之一,采用台风浪数学模型分析计算极端天气条件对港珠澳大桥岛桥结合部人工岛设计波浪要素的影响。分析统计1949—2014年影响广东省沿海地区的登陆台风资料,采用随机模型分析珠江口地区300年一遇的台风气压降和登陆最大风速参数;建立珠江口水域的台风浪数学模型;选取不利台风登陆路径,采用300年一遇台风参数组合计算极端天气条件下珠江口内东西人工岛的设计波浪要素,对原设计波要素进行复核。可为其他海洋工程项目设计提供新的思路和研究方法。     

Characteristics analysis of extremely cold weather in the Greater Khingan Mountains region北大核心CSCD

Extremely cold weather has an important influence on winter production and life in the Greater Khingan Mountains region. This paper uses the daily minimum temperature data of ground observation stations during extreme cold weather from 1974 to 2021 in the Greater Khingan Mountains region, monthly circulation index data, the spatial distribution and temporal variation characteristics of extreme cold days and extreme minimum temperature were analyzed by climate statistical method; The abrupt changes and periods of extreme cold days and extreme minimum temperature were tested by Mann-Kendall method and Morlet wavelet analysis; calculating the recurrence period of extreme minimum temperature by empirical frequency method; correlation method was used to analyze the circulation factors which had significant influence on the number of extremely cold days. The results are followed: (1) The spatial distribution of extreme cold days in the Greater Khingan Mountains region was not uniform, and gradually decreasing from northwest to south. The extreme cold days was at most 717 d in Huzhong, and at least 29 d in Gagadaki, the extreme cold days in the whole region mutated in 1979, and the average annual extreme cold days decreased 14.2 d after the mutation compared with that before the mutation, and the annual extremely cold days have a significant cycle of 2 to 4 years. (2) The extreme minimum temperature in the whole region mutated in 1990, before the mutation the extreme minimum temperature was low and after the mutation began to rise, the significant cycle of annual extreme minimum temperature was 4 to 5 years, the extreme lowest temperature was -49.6 ℃ in Mohe, followed by -49.2 ℃ in Huzhong; the extreme lowest temperature occurs once every 2 years, once every 5 years and once every 10 years in Huzhong, while the extreme lowest temperature occurs once in 20 years, once in 50 years and once in 100 years in Mohe. (3) SCAND teleconnection patterm has a good correlation with extreme cold days in winter(January, February and December)in the Greater Khingan Mountains region. Positive growth of the circulation mode, it has great influence on the extreme cold weather in winter in the Greater Khingan Mountains region. © 2022 Science Press (China).     

赣北石笋记录的新仙女木事件

新仙女木事件（Younger Dryas,简称YD）是末次冰消期升温过程中发生的一次北半球急剧降温事件,目前全球范围多个地区的地质记录中均有发现该事件的印记。然而,受限于定年误差或采样分辨率等因素,关于YD事件的精确起止时间、精细内部结构和触发机制仍存在争议。本研究利用江西北部神农宫溶洞内一支文石石笋SN29（总长度426 mm,其中距离顶部220~388 mm用于本研究）,通过高精度²³⁰Th定年和氧、碳稳定同位素测试分析,建立了13614~10811 a B.P.期间平均分辨率12年的石笋氧同位素（δ¹⁸O）变化序列。该记录最为显著的特征是δ¹⁸O值在12851~11575 a B.P.时段偏正1.7 ‰,指示了一次显著的弱季风突变事件,响应于北大西洋YD事件。SN29为高铀含量文石石笋且生长速率较快,精确界定了响应于YD事件的东亚弱季风事件的起止时间和精细内部结构。结果表明：YD期间,SN29记录的东亚弱夏季风事件的开始时间为12851±16 a B.P.,经历了约249年;结束过程开始于11575±19 a B.P.,经历了约146年;整个YD弱季风事件共持续了1276±35年。东亚季风区各石笋δ¹⁸O记录的YD弱季风事件在误差范围内基本一致,且与格陵兰冰芯δ¹⁸O记录和低纬度其他记录的发生时间一致,支持YD时期东亚夏季风减弱事件可能是对大量淡水进入北大西洋导致径向翻转流减弱、北半球变冷、ITCZ南移的快速响应的假说。

     

RegCM3模式在西北地区的应用研究I:对极端干旱事件的模拟

为了检验区域气候模式RegCM3在西北地区的模拟能力,对2001年夏季西北地区极端干旱事件进行了模拟.结果表明:模式能很好地再现西北地区主要的环流特征和温度及降水的变化情况,主要的偏差在于高原上低压中心的模拟偏低,对西北东部对流层低层位势高度的模拟偏高.区域平均的温度模拟存在着1~3℃的冷偏差,偏差产生的原因与地表净辐射的负偏差有关.月降水量模拟远远偏大,最小的百分比偏差也达到了30%.模拟结果同时表明,由于受模式初始场的影响,6月降水和气温的模拟效果最差.RegCM3的模拟中还存在着许多问题,必须开展进一步的工作来提高模式的模拟效果,减少偏差.     

中国历史极端干旱研究进展

中国现有抗旱相关法规、规划、标准和制度等均是按常态干旱考虑的,几乎没有考虑大范围、长历时极端干旱的问题。一旦发生类似崇祯大旱和光绪大旱等极端干旱,将对中国经济社会产生深刻影响。从历史旱涝序列重建、极端干旱事件复原和重演3个方面论述了相关研究进展,发现重建方面缺乏重建方法对比研究、重建序列时空分辨率较低等,复原方面缺乏干旱灾害双重属性的考虑等,重演方面缺乏对抗旱减灾能力以及全球气候变化的考虑等。对未来研究重点和实践需求进行了展望,指出需在不同重建方法交叉检验、高时空分辨率旱涝序列重建、基于自然灾害双重属性的历史极端干旱事件复原、历史极端干旱事件定量化重演和干旱巨灾风险应对战略等方面取得突破性进展。     

Evidence for an extreme climatic event on Achill Island,Co. Mayo,Ireland around 5200–5100 cal. yr BP

A range of detailed palaeoenvironmental analyses carried out on a series of three peat profiles from Achill Island, Co. Mayo, western Ireland, reveal evidence for an extreme climatic event, probably a storm or series of storms, around 5200–5100 cal. yr BP that caused the deposition of an extensive layer of silt across blanket peat. This event followed a period of relatively dry climate during which Neolithic communities expanded in the region. There was a subsequent period of continuing dry conditions allowing extensive colonisation of the peat by Pinus before a shift to wetter conditions characteristic of the later Holocene. The extreme climatic event is possibly linked to human abandonment of the area comparable to that observed from the work on the internationally significant Céide Fields in the same region. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

1929—1930年中国极端冷冬事件的重建*

气候变暖背景下,极端寒冷事件仍有发生且常伴随严重的经济、社会影响,需要更为深入的研究。1929—1930年极端冷冬事件作为增暖背景下的极端冷事件,对其研究相对缺乏。通过收集并分析民国时期的气象器测资料和报刊资料,对1929—1930年中国极端冷冬事件进行探讨。结果表明: (1)本次冷冬的空间范围包括华北地区、长江流域(重庆至入海口段)和北疆地区,西北地区可能存在冷冬;寒冷的核心时段为1929年12月到次年1月。(2)本次冷冬时空范围内的地区月平均气温极端性强,华北、长江流域的12月份均温都超过十年一遇的冷事件水平,长江流域、北疆地区的1月份均温均超过五十年一遇水平;但月最低气温的极端性较弱,大部分站点月的最低温达到五年一遇水平,部分站点月超过十年一遇水平。(3)本次冷冬至少经历了7次区域性或全国性的降温事件,其中有3次降温事件达到全国性寒潮事件标准,时段分别为12月1—5日、12月16—20日和1月1—5日;其中第1次和第3次是影响中国的典型中路寒潮路径,第2次降温过程的时空特征不显著。(4)综合本次冷冬前旱后涝气候特点、该时段内ENSO(厄尔尼诺-南方涛动)指数的变化以及前人对ENSO和中国气候变异的关系研究,推测1920s末到1930s初期的气象灾害很大程度受影响于ENSO事件。