祁连山西段冰川积雪中大气粉尘沉积特征

基于2012 年夏季野外考察、微粒粒度测试和扫描电镜(SEM-EDX) 微观形貌观测研究, 对位于我国青藏高原东北缘的祁连山西段典型极大陆型冰川区老虎沟12 号冰川、野牛沟十一冰川积雪中大气粉尘沉积进行了分析研究。两冰川区积雪中微粒的平均质量浓度分别是3461 μg/kg、2876 μg/kg, 年均沉积通量分别是207.6 μg/cm²、143.8 μg/cm²。将本研究区与其他区域冰川积雪中粉尘浓度对比研究表明, 冰川受周边粉尘源区影响较大。雪坑微粒浓度剖面和离子相关性分析表明, 祁连山西段冰川积雪中污化层富含亚洲粉尘的富Ca²⁺、Na⁺矿物;微粒体积-粒径分布众数介于3~22 μm, 两冰川区的粒径众数分别为12.6 μm和12 μm, 粒径分布均显示了单结构模式, 同时反映了祁连山冰川区与毗邻的天山地区雪冰中粉尘粒径分布模式的相似性和粒径众数的差异性。通过SEM-EDX对粉尘颗粒的微观结构研究发现, 颗粒绝大多数为形貌不规则的矿物粉尘颗粒, 和很少数量的飞灰颗粒等。同时, 对粉尘来源结合Sr-Nd同位素测定和气团后向轨迹分析进行验证, 认为位于研究区北边的巴丹吉林沙漠是祁连山12号冰川区粉尘最可能的源区。     

基于泥炭记录的过去150 a东北山地大气粉尘沉降

为了探究过去150 a来大气粉尘沉降历史及其对季风边缘区和季风影响区的影响差异,利用长白山典型雨养泥炭灰分粒度、成岩化学元素、²¹⁰Pb和¹³⁷Cs年代等指标重建过去大气粉尘变化,并与大兴安岭摩天岭雨养泥炭粉尘记录进行比较。东北山地泥炭灰分主要以粘土颗粒和粉砂颗粒物为主。中值粒径和成岩元素特征也初步揭示东北山地泥炭中矿物灰分主要源于蒙古国和中国北方沙漠和沙地的土壤尘。大气土壤尘降通量自19世纪初至20世纪60年代表现出逐渐增加的趋势,与区域近代化、工业化和战争等人类活动强度增加一致。在过去60 a间具有减小的趋势,与区域自然尘暴的监测数据吻合较好。东北地区长距离传输的大气土壤尘降通量背景基线为(5.2±2.6) g m^-2 a^-1。长白山大气土壤尘降通量（5~38 g m^-2 a^-1）小于大兴安岭（14~68 g m^-2 a^-1）,揭示了大气尘降随着与尘源区的距离增加而递减,对东北地区西部的影响要强于对东部的影响。     

广东省东海岛大岭剖面沉积物粒度、微形态特征与沉积环境北大核心CSCD

沉积物粒度与表面微形态特征是反映沉积环境及源区等信息的重要指征。基于粒度分析和扫描电镜影像,研究广东省东海岛海岸大岭剖面的海岸风沙沉积物石英颗粒与微形态特征,以揭示其沉积环境和沉积过程。结果表明:(1)大岭剖面的粒度特征总体具有典型风成砂的特点。(2)大岭剖面沉积物石英颗粒磨圆度适中,表面具有麻点/麻面、碟形坑、新月形撞击坑、水下磨光面、鳞片状剥落等特征。东海岛大岭剖面石英颗粒先受到流水磨蚀与搬运作用,再受到风力的二次搬运和改造作用,风力作用特征显著。(3)大岭剖面整体上记录了从温暖湿润环境向寒冷干旱环境演变的历史。     

新疆阿尔泰山不同泥炭地记录的全新世大气粉尘信息及其影响因素

本文以中国西北阿尔泰山铁力沙汗和哈拉萨孜泥炭地为研究对象,结合AMS14C年代框架,高分辨率测定两处泥炭地柱芯中的微量元素和常量元素,分析中国西北高山区泥炭记录的全新世大气粉尘历史沉降过程及其影响因素。研究发现：铁力沙汗和哈拉萨孜记录的全新世大气粉尘通量分别为22.74～76.92 g/(m2·a)和18.60～198.38g/(m2·a)。与铁力沙汗相比,哈拉萨孜泥炭中矿物元素主要来源于大气沉降,表现为早全新世和早-中全新世时期粉尘通量较高,中全新世后粉尘通量较低,更能代表区域粉尘活动历史变化。阿尔泰地区泥炭记录的全新世粉尘通量高于季风区,且在中全新世后通量下降的特征,与季风区泥炭记录的高粉尘通量的结论相反。粉尘来源和气候环境是导致不同区域粉尘通量变化存在差异的主要原因。中国西北干旱区粉尘源区的湿度和温度通过影响植被覆盖状况,对区域大气沉降过程产生影响,但局地环境和冻土变化差异,也会导致区域内不同载体记录的大气粉尘信息存在明显差异。本研究对更全面更准确地认识区域大气环境变化过程及其主要影响因素,具有科学意义。     

山西公海湖泊沉积物记录的大气粉尘现代过程

湖泊粉尘记录是研究区域大气粉尘演化历史的重要载体,而现代过程研究是定量提取湖泊沉积物中粉尘信号的重要基础。对山西公海湖泊沉积岩芯样品及周边不同类型的表土样品开展了粒度分析,并对岩芯样品进行粒度组分的定量分离。结果表明：全新世湖泊岩芯样品以黏粒（<2 μm）、细粉砂（2～19 μm）和粗粉砂（19～78 μm）为主,粗粉砂组分的粒度特征与湖泊沉积物中的石英颗粒、黄土样品中的粗粒组分及现代大气降尘的粒度特征相似,石英颗粒的表面微形态也具有典型风成特征。因此,公海湖泊沉积物中粒径19～78 μm的粗粉砂组分可用来代表大气粉尘的变化,这与湖泊沉积物中粗粉砂组分是大气尘暴降尘主要组分的认识一致。另外,公海湖泊冰面粉尘样品的平均粒径还具有从西北向东南递减的趋势,表现出与冬季风方向一致的特征,进一步表明公海湖泊沉积物中粗粉砂组分可以代表东亚冬季风强度的变化。因此,公海湖泊岩芯中的粗粉砂组分可用来重建全新世大气粉尘变化以及可能的东亚冬季风强度演化历史。     

天山东部冰川积雪中大气粉尘的沉积特征

对我国天山东部三个研究点乌鲁木齐河源1号冰川、奎屯哈希勒根51号冰川和哈密庙尔沟平顶冰川积雪中大气粉尘沉积进行了分析研究。微粒特征分析表明,自西向东随着研究点地理环境的变化,积雪中不溶微粒的质量浓度、沉积通量和体积粒径分布众数都表现出增高趋势：奎屯哈希勒根51号冰川最小,乌鲁木齐河源1号冰川次之,哈密庙尔沟平顶冰川最大;三个研究点粒径0．57〈d〈26μm微粒的平均质量浓度分别是969μg／kg、1442μg／kg、3690μg／kg,年均沉积通量分别是58．2μg／cm^2、72．1μg／cm^2、73．8μg／cm^2。表明,哈密冰川受粉尘源影响较大．而乌鲁木齐河源与奎屯河源区受影响则相对较小。雪坑微粒浓度剖面和离子相关性分析表明,天山东部冰川积雪中污化层富含亚洲粉尘的富Ca^2＋、Na^2＋矿物;微粒体积一粒径分布众数介于3-22μm．粒径分布显示了单结构模式。研究区最近4年积雪的污化层剖面揭示了春季零星的粉尘浓度峰值以及沉积数量上较大的年际变化,意味着天山东部雪冰中粉尘沉积对大气环境变化的敏感性。     

海冰在海气交换中的作用及其与海雾的关系

本文用了 1 999年夏季中国首次北极科学考察队对海冰、大气和海洋进行的同步和准同步的综合立体观测所获取的资料 ,研究海冰在海 气相互作用中扮演的角色。发现海冰的种类、分布、冰厚等变化对海气热交换都有重要影响。在浮冰区海洋以潜热的形式向大气输送热量 ,潜热通量与浮冰密集度的大小密切有关 ,浮冰越少潜热通量越大 ,潜热通量约为2 1～ 2 3 .6W /m2 ,潜热通量大于感热通量 ;在冰盖和大浮冰块上 ,大气以感热的形式向冰雪面上输送热量。新生的浮冰区或冰间湖是海气热交换最激烈的地方 ,是气候最敏感的区域 ,是北冰洋蒸汽雾生成的重要条件。用层结大气整体动力学输送法 ,计算了一次大范围的蒸汽雾过程的海气热交换 ,海洋向大气输送的热量总功率约为 1 4 8亿千瓦 ,相当于中国发电能力的 69倍 ,相当于大西洋向北冰洋输送热量平均功率的 1 / 2 0。北冰洋的夏季能够形成各种类型的海雾 :辐射雾、蒸汽雾和平流雾 ,其重要原因就是因为海冰的存在 ,使下垫面的性质复杂化 ,海气交换复杂化。     

热带与南极海域表层海水N2O饱和度异常差异性比较

本文比较了从北纬30?西太平洋至南纬30?东印度洋等热带海域与南大洋至东南极普里兹湾等南极海域的大气和表层海水N2O分压分布特征,表层海水pNO2饱和异常,分析引起异常差异性的主要影响因子。南极海域普里兹湾表层水中N2O分压（pN2O）平均为311.9 ± 7.6 nL/L (14.1 ± 0.4 nM),与大气中N2O混合比（318.5 nL/L）相比显略不饱和,融冰水的输入是导致不饱和的主要原因。海气N2O通量为-0.3 ± 0.8μmol m-2 d-1。而热带海域多数表层海水中N2O饱和度异常值都高于10%,在赤道海域发现最高值达54.7%,次高值为10°N的苏禄海为31%,计算出在赤道和苏禄海的海气通量分别为~12.4 μmol m-2 d-1和~4μmol m-2 d-1。表明高纬度的普里兹湾既不是大气中N2O源也不是汇,而低纬度热带海域表现为大气中N2O的源。造成热带与南极海域海洋N2O饱和度异常的影响因素,可能低纬度的热带海域由于海气间的气体交换较弱、上升流影响强,而高纬度的南极海域由于融冰分层和强偏西风影响;而海表面风速是影响N2O的海气交换N2O通量的重要因素。     

江西南昌横岗“砂山”石英颗粒表面形态特征

长江中下游第四纪砂沉积的成因仍然存在争论。通过对江西南昌横岗"砂山"剖面石英颗粒表面形态特征的研究,分析探讨"砂山"的成因。结果表明:石英颗粒大多呈次棱角状到次圆状,表面具有碟形坑、新月形坑、麻坑等风成特征,还存在贝壳状断口、V形坑、水下磨光面等水成特征,SiO_2溶蚀和沉淀也显著发育。综合分析,横岗剖面是河床砂经风力近距离搬运堆积而成的,是长江中下游第四纪风成砂的一部分。横岗剖面由下而上黄色砂层与褐红色砂层交替出现,褐红色砂层石英砂磨圆度较黄色砂层略好,黄色砂层石英砂表面较为洁净,外动力在石英颗粒表面留下的机械作用痕迹较为清晰,褐红色砂层石英砂表面SiO_2溶蚀和沉淀作用显著发育,部分颗粒表面机械作用痕迹被SiO_2溶蚀和沉淀所遮蔽或改造,颗粒表面凹凸不平,横岗剖面颜色和石英颗粒表面形态的变化记录了该地区由干到湿气候环境的周期性波动。     

ERA40中北半球高纬地区冬季气候变化和冰-气相互作用特征分析

利用欧洲中期天气预报中心(ECMWF)再分析资料(ERA40)分析了最近几十年冬季北半球高纬地区的气候变化和冰-气相互作用特征。在全球增暖背景下,冬季北半球高纬地区增温幅度更大,但温度变化明显具有区域性特点。20世纪70年代末期开始,格陵兰海、巴伦支海及欧亚大陆大部分区域和北美大陆部分区域在增暖,而拉布拉多海、格陵兰和白令海峡区域却变冷。与此对应,中央北极区及气候冰岛低压中心海平面气压在降低,而再往南区域海平面气压在升高。从20世纪70年代开始,格陵兰海和巴伦支海给大气的感热通量和潜热通量增多,这说明由于气温增加,使得海冰密集度减小,海冰对海气感热通量和潜热通量交换的隔离层作用减小,通量交换大大增加。而在挪威海非海冰区,由于气温增加,海气温差减小,海洋给大气的感热通量和潜热通量减少。在拉布拉多海,由于气温降低,海气温差增大,使得海洋给大气的感热通量和潜热通量增加,有利于拉布拉多海海冰的增多。海平面气压、海冰密集度及表面感热通量和潜热通量之和对大气表面温度 EOF 展开第一模时间系数的线性回归结果均与各自的EOF 展开第一模空间分布特征接近。     

风化成壤对原始粉尘粒度组成的改造证据

对现代粉尘、黄土、古土壤、红粘土全样和对应石英样的粒度分析结果表明,现代粉尘和对应石英样的粒度组成最为相似,而其它经历了风化成壤改造后的全样,粒度组成发生了不同程度的变化,其中以古土壤和红粘土样尤为显著。全样和石英样品的平均粒径比值变化,反映了原始粉尘经风化成壤改造而细化的程度,可能与夏季风强度关系密切。灵台剖面L₆以来的黄土—古土壤序列的磁化率、全样和石英样平均粒径及其比值变化对比表明,在冰期-间冰期旋回时间尺度上,全样和石英样平均粒径记录的冬季风变化特征类似,但在千年时间尺度上,平均粒径比值和石英样的平均粒径变化则揭示出东亚季风具有更高频次的变率特征。     

柴达木盆地北部风速对尘暴事件降尘的影响

通过系统监测柴达木盆地北部冷湖地区的月降尘通量以及尘暴事件降尘量,发现该地区月降尘通量变化在0.57×103～18.12×103 μg·cm–2·month–1之间,并且与月极大风速（Vextr）具有较好的正相关性（r2=0.60, n=23）;该区年内主要粉尘堆积时段为春季和初夏;尘暴事件发生期间的降尘量不仅与尘暴持续期间10 min平均风速具有良好的正相关关系（r2=0.60, n=16）,而且降尘量与10 min风速变化幅度有关:强劲稳定的风力条件在监测地点产生较少的降尘量,强劲且变率较大的风力条件产生较多的降尘量。监测结果显示,风速的变化对粉尘的释放、输送和沉降有重要的影响,有助于理解地质记录所揭示的冰期-间冰期不同的大气粉尘沉降速率。     

Palaeovariations in the East-Asian Monsoon Regime Geochemically Recorded in Varved Sediments of Lake Sihailongwan (Northeast China, Jilin Province). Part 1: Hydrological Conditions and Dust Flux

The varved sediments of the dimictic Lake Sihailongwan (Long Gang mountain area, Jilin Province, Northeast China) represent a palaeoclimatic archive which documents the local precipitation frequency during the summer monsoon, and variations in the aeolian flux of dust with their remote sources in the arid and semi-arid regions of inner Asia. Based on a detailed discussion of sediment genesis in Lake SHL, dust flux rates and palaeohydrological conditions were reconstructed on a decadal scale over the past 220 years. The aeolian influx by dry and wet deposition was quantified and characterised in its chemical composition. Photosynthetic production in the lake is positively correlated with the inflow of nutrient-rich groundwater. The groundwater discharge largely reflects the strength of the summer monsoon. Net accumulation rates for biogenic silica were determined for annually laminated sediments from the centre of the U-shaped lake basin based on sediment data. In a Si-balance model of the modern lake, the depositional flux of biogenic silica could be independently quantified on the base of hydrochemical monitoring data. Comparison of the both estimates allowed to asses the focussing of the particle flux in the lake. Though water retention in Lake SHL is rather high (ca. 30 years), changes in the hydrological conditions are sensitively recorded in the sediments because (i) nutrient-rich groundwater discharges into the productive zone of the lake, (ii) a substantial proportion of the total dissolved Si-inventory of the mixed lake (ca. 30%) is annually consumed by diatom growth, and (3) sediment accumulation is substantially focussed towards the flat bottom of the lake basin. The bulk siliciclastic sediment fraction (ca. 75 wt.%) largely originates from influx of dust of remote provenance. In sediment thin-sections, the dry-deposited dust fraction is microscopically identifiable as seasonal silt layer. Aeolian input by wet-deposition shows a distinctly higher variability than the influx of dust by dry-deposition. As diatom production, wet-deposition of dust is positively correlated with the rainfall during the summer monsoon. The inferred positive correlation between rainfall and dust flux during the summer monsoon implies that dust deposition is determined by the out-wash efficiency of mineral particles for a permanent high atmospheric dust concentration over Northeast China in the last 220 years.     

黄土高原现代天然降尘的组成、通量和磁化率

黄土高原现代天然降尘的季节性变化研究表明，矿物粉尘是天然粉尘的主要组成成分，有机质和污染物以夏季粉尘中含量最高，粉尘的磁化率在80－150单位之间，明显高于冰期黄土，指示着间冰期时原始粉尘的磁化率就已受到气候条件的影响，粉尘沉积通量的季节性变化在高原北部较大，中部和南部变化较小，年累积通量也是北部明显高于基本相当的其它地区，分析粉尘沉积的气候过程认为，黄土坑原的天然防尘主要表现为常态存在的非尘暴降尘，大部分为近距离低空再搬运粉尘，其沉积通量与地表的干燥度密切相关，部分来自内陆远源沙漠，通过高空西风气流转输，冬季风粉尘在大部分黄土高原略高于其它季节粉尘，而在西北部显著增高。     

中国第26次南极考察南大洋碳通量评估

南大洋是大气CO2的重要汇区,而近几十年来这个汇出现了明显变化并成为了研究的热点。利用中国第26次南极考察期间雪龙船绕南极航行所获得的现场碳及相关参数观测数据,分析推导出海水pCO2及其主控因子(叶绿素和水温)之间的经验关系,并结合相关卫星遥感数据建立遥感外推算法,计算南大洋50°S以南海区碳通量分布,评估该海区对大气CO2的吸收能力。计算结果表明,2009年11月从90°E到90°W(顺时针方向),50°—75°S海域为CO2输送大气的弱源,平均输入大气通量为9.482 mol·m-2·month-1,碳释放量为0.001 779 5×1015gC;2009年12月从90°W—90°E(顺时针方向),50°—75°S海域为吸收大气CO2的弱汇,平均碳通量为-12.451 mol·m-2·month-1,碳吸收量为0.026 656×1015gC。将经验关系推导至该月份的50°—75°S整个南大洋的计算中发现,2009年11月南大洋为大气CO2的源,碳释放量为0.002 789 6×1015gC;在2009年12月南大洋为大气CO2的汇,碳吸收量是-0.003 503 5×1015gC。相比之前我们所观测的结果,南大洋的碳汇吸收能力呈现明显下降。     

利用卫星遥感技术估算区域性海-气CO_2通量研究综述

海-气CO2通量的估算是碳循环研究的重要内容。随着卫星遥感技术的发展和外推算法的不断改进,基于海表层水CO2分压的调控影响因子,在不同的海域发展了不同参数的海表p CO2遥感外推算法,获得了区域性多时空尺度长时间序列的海域碳"源-汇"时空变化特征。本文针对单参数算法、双参数算法和多参数算法的发展过程和存在问题,综述了主要海区海-气CO2通量遥感外推算法的研究现状,并评述了在南大洋和北极海域利用遥感算法进行海-气CO2通量研究的应用。