青藏高原冰川氮记录研究进展

近年来,青藏高原冰川持续退缩,显著影响区域气候与生物地球化学循环.作为重要的营养元素,氮在生态系统中的循环备受关注.冰川中含氮化合物的迁移转化是冰冻圈地区氮循环的重要环节.基于青藏高原地区冰川氮记录研究,综述了近年来冰芯氮记录的历史变化,指出不同区域的变化趋势存在差异,认为一定程度上受亚洲地区人类活动排放污染物的影响....     

Late Holocene temperature fluctuations on the Tibetan Plateau

Proxy data of palaeoclimate, like ice cores, tree rings and lake sediments, document aspects of climate changes on the Tibetan Plateau during the last 2000 years. The results show that the Tibetan Plateau experienced climatic episodes such as the warm intervals during AD 800–1100 and 1150–1400, the “Little Ice Age” between AD 1400 and 1900, and an earlier cold period between the 4th and 6th centuries. In addition, temperatures varied from region to region across the plateau. A warm period from AD 800 to 1100 in the northeastern Tibetan Plateau was contemporaneous with cooling in the southern Tibetan Plateau, which experienced warming between AD 1150 and 1400. Large-scale trends in the temperature history from the northeastern Tibetan Plateau resemble those in eastern China more than the trends from the southern Plateau. The most notable similarities between the temperature variations of the Tibetan Plateau and eastern China are cold phases during AD 1100–1150, 1500–1550, 1650–1700 and 1800–1850.     

Holocene temperature fluctuations in the northern Tibetan Plateau

Arid Central Asia (ACA) lies on a major climatic boundary between the mid-latitude westerlies and the northwestern limit of the Asian summer monsoon, yet only a few high-quality reconstructions exist for its climate history. Here we calibrate a new organic geochemical proxy for lake temperature, and present a 45-yr-resolution temperature record from Hurleg Lake at the eastern margin of the ACA in the northern Tibetan Plateau. Combination with other proxy data from the same samples reveals a distinct warm–dry climate association throughout the record, which contrasts with the warm–wet association found in the Asian monsoon region. This indicates that the climatic boundary between the westerly and the monsoon regimes has remained roughly in the same place throughout the Holocene, at least near our study site. Six millennial-scale cold events are found within the past 9000 yr, which approximately coincide with previously documented events of northern high-latitude cooling and tropical drought. This suggests a connection between the North Atlantic and tropical monsoon climate systems, via the westerly circulation. Finally, we also observe an increase in regional climate variability after the mid-Holocene, which we relate to changes in vegetation (forest) cover in the monsoon region through a land-surface albedo feedback.     

Aeolian component records in lacustrine sediments and its atmospheric circulation significance for evolution of Qarhan salt lake,NE Qinghai-Tibetan Plateau

正1 Introduction The Qarhan Playa of Qaidam Basin is located at the northeastern QinghaiTibetan Plateau(QTP),in which thick lacustrine and evaporate sediments deposited since the late Pleistocene(Chen et al.,1985,1986).As surrounded by capacious Gobi and yardang fields and suffered strong westerly-northwesterly wind,abundant aeolian materials were trapped in these sediment sequences in the     

青藏高原气温序列的均一性研究

气象观测资料是气候变化研究的基础, 对气象资料进行均一性检验与订正能够提高气候变化研究的精度和准确性. 利用青藏高原及周边地区1961-2010年65个气象站的逐月平均气温资料, 运用PMFT方法对资料进行均一性检验与订正. 结果表明: 高原平均气温资料均一性状况较差, 有32个站被检测出存在间断点, 占总数的49%. 用订正后均一的气温数据分析得出, 高原1961-2010年年平均气温的升温率为0.32 ℃·(10a)^-1, 春、夏、秋、冬季的升温率依次为0.24 ℃·(10a)^-1、0.26 ℃·(10a)^-1、0.32 ℃·(10a)^-1及0.48 ℃·(10a)^-1, 略小于用原始数据分析得到的结果. 研究还发现, 数据均一与否对高原整体气候变化分析结果影响不大, 但对局地尺度的气候变化分析结果影响较大. 鉴于高原的气候变化具有显著的区域差异性特征, 因此, 未来在对高原进行气候变化的差异性进行研究时, 气象数据均一性的检验与订正工作就显得尤为重要. 为提高数据均一性检验的精度, 未来应加强气候资料均一性检验技术的研究并尽可能详尽地收集台站的元数据信息.     

近百年来长江水下三角洲高分辨率洪水沉积记录及其控制机理

夏季洪涝灾害对长江流域社会经济造成了严重的影响,急需开展多时空尺度流域洪水发生规律和控制机理的研究,但因洪水器测数据年限短和缺少有效的古洪水沉积记录研究方法而难以实现。选取长江水下三角洲YEC1701柱状样顶部100 cm进行高分辨率XRF岩心连续扫描（XRFCS）,粒度、有机碳、N元素、δ13C和210Pb定年分析,并与流域洪水器测或历史记录等进行对比研究,以期建立高效的古洪水沉积记录代用指标。结果表明,长江水下三角洲沉积物中Zr/Rb峰值通常对应粒度粗组分高值和较高的C/N值、偏负的δ13C值,所在层位的沉积年龄与流域洪水事件发生年份有很好的对应关系。由此判断,Zr/Rb值可作为判别长江古洪水沉积的重要代用指标。长江流域于1930—2017年间共发生22次洪水事件,利用XRFCS获得的10 mm和2 mm间隔Zr/Rb值可分别识别出其中的11次和18次,识别率为50%和80%。由此推荐XRFCS样品测试间隔要小于年沉积速率一半以内,以提高古洪水事件的识别率。多源洪水和降雨数据分析表明,长江洪水年际至千年尺度发生规律主要受厄尔尼诺-南方涛动和东亚夏季风、南亚夏季风活动的共同影响。但早期长江洪水资料分辨率较低,长江水下三角洲有较连续的洪水沉积记录,运用XRFCS毫米级分辨率的Zr/Rb值可重建全新世高分辨率的长江古洪水发生历史,更精细地分析气候变化对洪水发生规律的控制机理,为预测全球变化背景下长江洪水演变趋势提供依据。     

15世纪中叶火山喷发对青藏高原和北极水热组合的影响

国际耦合模式比较计划第五阶段（Coupled Model Intercomparison Project Phase 5,简称CMIP5）多模式集合平均与过去2000年全球变化网络（Past Global Changes 2k Network,简称PAGES2k）代用记录重建的15世纪中叶全球温度年代际变化特征非常一致,规避了模式和气候代用记录由于各自的不确定性而导致两者的不匹配现象,为揭示自然因素主导气候变化的机理提供了完美时间窗口。而火山喷发作为15世纪中叶气候变化最主要的外强迫,其对区域气候变化在年代际尺度的影响仍不清楚。本文利用通用地球系统模式过去千年集合模拟（Community Earth System Model-Last Millennium Ensemble,简称CESM-LME）,分析了15世纪中叶连续火山喷发对北半球"两极"（青藏高原和北极）温度、降水和水热组合年代际变化的影响。结果表明,15世纪中叶连续的火山喷发对青藏高原和北极夏季气候年代际变化的直接强迫作用,导致青藏高原和北极地区的温度和降水发生年代际尺度的下降和减少、水热组合趋于同向变化,而火山活动的间接作用可能通过影响气候系统内部变率北极涛动（Arctic Oscillation,简称AO）和大西洋经圈翻转环流（Atlantic Meridional Overturning Circulation,简称AMOC）来调控冬季温度和降水的变化。     

青藏高原东北缘冬给错纳湖全新世湖面波动

青藏高原处于东亚季风、印度季风和西风环流交互作用区.末次冰消期以来,太阳辐射对该地区的古气候环境产生了重要影响,湖泊随着季风系统的变化发生了明显的水位升降,对湖岸阶地的形成起到了直接作用.本项研究重建了青藏高原东北缘冬给错纳湖湖岸阶地记录的湖面波动历史,试图了解青藏高原季风系统演变过程.通过湖泊北岸265 cm厚湖岸阶地沉积物粒度、碳酸盐、矿物、元素和介形虫古环境指标,结合OSL年代模式,分析表明在约10. 2 ka B. P.之前水体较浅;约10. 2~9. 0 ka B. P.湖面开始上升,气候凉湿;9. 0~8. 5 ka B. P.为印度季风强盛期,湖面明显上升,降雨量增高、温度上升;8. 5~7. 9 ka B. P.湖面降低与气候变冷有关;7. 9~7. 0 ka B. P.印度季风开始减弱,气温、降雨下降,但有效湿度较大,湖面降低;7. 0~6. 1 ka B. P.湖面上升可能与低蒸发作用有关,印度季风仍然影响该地区;6. 1~5. 2 ka B. P.,印度季风衰退,气候逐渐变冷、降雨量减小、水体变浅;5. 2~4. 6 ka B. P.气候冷干,有效湿度减小,湖面进一步下降;4. 6 ka B. P.至今气候干冷,东亚季风衰退,湖面下降,期间也可能受西风环流影响而有短暂的降雨增加时期.     

近40年来青藏高原湖泊变迁及其对气候变化的响应

湖泊对气候波动有敏感记录。本文以GIS和RS技术为基础,在野外实地考察的基础上,从20世纪70年代、90年代、2000年前后和2010年前后4期Landsat遥感影像中提取了青藏高原所有湖泊边界信息,建立了青藏高原湖泊空间数据库。分析表明的青藏高原面积大于0.5 km2的湖泊总面积变化：（1）从20世纪70年代至90年代增加了13.42%; （2）从20世纪90年代至2000年前后增加了4.86%; （3）从2000年前后至2010年前后增加了13.04%。可见,近40年来,青藏高原湖泊个数和面积均呈增加的趋势。气象数据分析表明,青藏高原气候出现了由暖干向暖湿的转型,表现为气温升高、降雨量增加和蒸发量减小。笔者选取了研究区内面积大于10 km2的时间上合适做比较的所有湖泊,逐一分析了其在4个时期的动态变化情况,并根据变化结果进行了分区。不同时期的湖泊变迁具有区域差异性：（1）从20世纪70年代至90年代,西藏北部、中部、藏南、青海羌塘盆地和青海东部湖泊呈萎缩趋势; （2）20世纪90年代至2000年,青海北部湖泊萎缩; （3）2000年至2010年,除藏南外,青藏高原其余地区湖泊全面扩张。不同补给源的湖泊对气候变化的响应模式不同：（1）气温主要影响以冰雪融水及其径流为主要补给源的湖泊,如色林错、赤布张错等; （2）降雨量主要影响以大气降雨和地表径流为主要补给源的湖泊,如青海羌塘盆地; （3）蒸发量直接影响湖泊水量的散失,在青藏高原总体蒸发量减小的大环境下,部分地区因升温引起的湖泊蒸发效应超过了降水和径流量增加,湖泊出现萎缩的现象,如羊卓雍错流域。总之,地质构造控制了湖泊变迁的总格局,而短时间尺度的湖泊变迁主要受气候因素的影响。此外,湖泊动态变化还受冰川、人类活动、湖盆形状、补给和排泄区等因素的影响。     

1901~2010年青藏高原土壤温度变化的模拟研究

冻土变化是气候变化研究领域的热点问题之一,而土壤温度是冻土变化研究的重要参量。但目前对百年尺度土壤温度,特别是深层土壤温度变化的认识还存在不足。本研究利用CRUNCEP大气强迫资料驱动最新版本的通用陆面模式（CLM4.5）对过去百年的青藏高原土壤温度变化进行了模拟研究。利用来自气象站和野外钻孔监测站的土壤温度观测资料对模拟结果进行了验证,结果显示：1）通用陆面模式能合理地模拟出观测的青藏高原土壤温度变化,模拟和观测结果的相关系数为0.92,纳什效率系数为0.82,趋势分别为0.27℃/10年和0.28℃/10年。模拟结果明显优于再分析资料;2）1901~2010（1979~2010）年青藏高原15m土壤温度增加率为0.05（0.27）℃/10年,冬季增温高于夏季,土壤增温随深度增加而减弱、随经度增加而减小、随纬度的增加呈先增加后略减小的变化;3）青藏高原土壤温度变化主要受气温控制,1m（15m）深度土壤温度对气温变化的敏感性为0.79（0.37）℃/℃,浅层土壤温度对气候变化较深层敏感,多年冻土温度对气候变化较季节冻土敏感。这些结果从百年时间尺度上深化了对青藏高原土壤温度变化的认识。

     

青藏高原赤布张错介形类反映的近13000年气候变化

了解印度季风和西风对该区环境的影响程度及变化历史对认识青藏高原与全球变化的关系具有重要意义。本研究以青藏高原中部赤布张错湖泊5.48 m沉积岩芯中的介形虫为研究对象,利用介形虫属种和丰度变化以及介壳δ¹⁸O、δ¹³C、Mg/Ca和Sr/Ca等环境代用指标,重建晚冰期末期以来的湖泊环境与气候变化历史。研究表明,赤布张错近13 cal.ka B.P.的环境与气候变化历史分为3个阶段：阶段Ⅰ为13.0~9.2 cal.ka B.P.,白玻璃介出现较多,介壳δ¹⁸O、δ¹³C为高值,具有气候相对温暖、湖泊由降水补给为主转为融水为主的变化特征,其中,12.3~11.1 cal.ka B.P.低水位指示的寒冷干旱反映了本区对Younger Dryas事件的响应;阶段Ⅱ为9.2~4.4 cal.ka B.P.,湖泊由以降水补给为主的相对温暖的浅水状态,转向以冰川融水补给为主的温凉状态,水深逐渐加大,该阶段的4个亚阶段分别为9.2~7.7 cal.ka B.P.、7.7~6.8 cal.ka B.P.、6.8~5.4 cal.ka B.P.和5.4~4.4 cal.ka B.P.,分别具有浅水下的温暖湿润、温凉湿润、温凉干旱和深水下温凉湿润特征;阶段Ⅲ为4.4 cal.ka B.P.~现在,介壳Mg/Ca指示湖区环境出现相对剧烈的波动,总体上为高湖面状态,呈现温暖-寒冷-温暖的变化特征。与青藏高原的其他湖泊环境变化记录相比,赤布张错环境记录反映了西风季风过渡区在晚冰期末期到全新世早期受到季风加强的影响,气候转暖;全新世早期到中期受西风影响更为明显;全新世晚期湖泊水量增加与季风加强下的降水和冰川融水增加均有密切关系。

     

Carbon and oxygen isotopic constraints on paleoclimate and paleoelevation of the southwestern Qaidam basin,northern Tibetan Plateau

We investigate the growth of the northern Tibetan Plateau and associated climate change by applying oxygen and carbon isotopic compositions in Cenozoic strata in the southwestern Qaidam basin. The X-ray diffraction and isotopic studies reveal that the carbonate minerals are mainly authigenic and they do not preserve any evidence for detrital carbonate and diagenesis. The isotope data show large fluctuations in the δ¹⁸O and δ¹³C values in the middle–late Eocene, indicating relatively warm and seasonal dry climate. The positive correlation of the δ¹⁸O and δ¹³C values in the Oligocene and the positive shift of the δ¹³C values from the Eocene to Oligocene suggest that the climate changed to arid in the Oligocene. However, the δ¹⁸O values show negative shift, which is closely related to the global cooling event. During the Miocene, the δ¹³C values vary between –2‰ and –4‰, whereas the δ¹⁸O values show continuous negative shift. The mean δ¹⁸O values decrease from –8.5‰ in the early Miocene to –10.0‰ in the late Miocene. The stable isotope-based paleoaltimetry results suggest that the elevation of the southwestern Qaidam basin was approximately 1500 m in the middle–late Eocene and Oligocene. Subsequently, during Miocene the crustal uplift process started and the elevation reached approximately 2000 m in the early Miocene and 2500 m in the late Miocene, which suggests large-scale growth of the northern Tibet Plateau during the Miocene.     

青藏高原高寒草地植被指数变化与地表温度的相互关系

为了解脆弱的高原生态环境对升温过程的响应, 利用1982-2006年国家标准地面气象站地表温度和GIMMS-NDVI数据集, 探讨了青藏高原高寒草地植被指数和地表温度的变化特征及其相互关系. 结果表明:1982-2006年, 高寒草地NDVI、地表温度整体均呈现增加趋势, 年均NDVI、生长季NDVI、年最大NDVI(NDVI_max)与年均地表温度、生长季地表温度的上升趋势分别为0.007 (10a)^-1、0.011 (10a)^-1、0.007 (10a)^-1与0.60 ℃·(10a)^-1、0.43 ℃·(10a)^-1; NDVI_max与地表温度显著相关的地区达70.49%. 但是高原地形、气候、水文环境的空间差异性导致高寒草地NDVI与地表温度的相关关系十分复杂. NDVI_max与年均地表温度的相关性最为显著; 在返青期和枯萎期, NDVI与地表温度均为显著正相关. 不同的植被覆盖条件下, NDVI对地表温度的响应不同:植被覆盖差以及退化严重的地区, NDVI_max与地表温度呈负相关性; 反之, NDVI_max与地表温度主要表现为正相关.     

青藏高原中部湖泊江错纹层记录的过去2000年降水变化

青藏高原由于其环境的脆弱性容易受到气候变化和人类活动的影响,重建这一地区过去2000年高分辨率的气候变化记录有助于增加我们对气候变化和人类活动之间关系的理解。本文通过对江错湖泊一根长达101 cm的岩芯沉积物纹层分析,重建了青藏高原中部过去2000年的纹层年代序列和降水变化。利用岩相显微镜和电子探针显微分析仪分析发现,沉积物中发育了良好的碎屑-有机质年纹层,纹层层偶主要由粗颗粒碎屑层和细颗粒碎屑层组成,其间极薄的有机质层是鉴定年纹层的标志。江错的年纹层年代序列与独立的核素测年（²¹⁰Pb、¹³⁷Cs和¹⁴C）结果基本一致,证明了年纹层的可靠性。基于对年纹层形成机制的分析,提出粗颗粒厚度百分比（coarse%）作为指示降水的新指标,粗颗粒物质主要由降水产生的径流将外源物质搬运到湖中,降水越多,搬运能力越强,粗粒颗粒物质相对含量也越多。这一指标与当地现代气象观测记录对比发现有较好的一致性。江错过去2000年的降水记录具有78~80 a和112~123 a两个百年尺度的周期波动特征,可能与Gleissberg太阳活动有关。在过去2000年中,该地区呈现出中世纪暖期（公元1000~1400年）降水多,小冰期（公元1400~1900年）降水少,现代暖期（公元1900年至今）降水多的特点,这与该地区其他的降水记录一致。

     

青藏高原近25年来河流、湖泊的变迁及其影响因素

结合20世纪70年代中期的MSS图像和90年代末期的ETM 图像解译,对近25年来青藏高原河流、湖泊的分布现状及其变迁进行了分析。研究表明,青藏高原河流总体上变化不明显,部分地区外流水系个别河段略有摆动,内流水系少数河段发生改道、断流,入湖河流河口段发生延伸、退缩等变化。青藏高原多数天然湖泊变化较大,主要是部分湖泊面积缩小或扩大;少数湖泊解体或归并;有的已干涸的湖泊又重新汇水,有的湖泊则接近干涸。导致河流、湖泊演变的主要影响因素有气温变化、降水变化及冰川变化、气候雪线变化等。     

论青藏高原苔原——成因、分布与分类的研究

通过分析青藏高原形成苔原的综合因素,论证了高原边缘高山和高原本体都发育有苔原,是全球中纬度独特的大陆苔原带.在划分高山苔原与山原苔原的基础上,将山原苔原进一步划分为湿地苔原、草甸苔原、草原苔原和荒漠苔原等4类,丰富了全球苔原结构.阐明青藏高原既有区域环境的独特性,也有适应全球地带性规律的统一性,使高原自然地带的定位更为准确,也有益于高原环境垂直带理论的完善.