基于极地冰芯的历史火山活动序列重建研究进展

火山气溶胶通过反射太阳辐射导致地表降温。重建历史火山活动序列,是评估其气候效应,从而区分人为和自然因子的相对贡献、预测温室气体对全球气候影响的基础之一。此综述简要介绍了火山活动影响气候的作用机理。通过对冰芯研究历史及利用两极冰芯记录重建火山活动序列的研究进展的回顾,阐述了极地冰芯在火山活动序列重建中的作用与优势,以及近期研究在冰芯钻取和数据分析手段、极地火山信号向大气辐射强迫转化方法等方面所取得的成果;同时指出在火山沉积物的空间分布、冰芯定年及高低纬度火山喷发源的确定方面仍存在较大不确定性。因此应结合火山碎屑研究及非质量同位素分馏分析等方法,并钻取更多时间尺度更长且现有冰芯钻取较少的地区的深冰芯,以更精确地重建火山活动序列,从而提高对历史火山活动及其对气候影响的认识。     

极地冰芯中记录的火山作用及其对气候的影响

大多数火山喷发以强酸 (主要是硫酸 )的形式在极地冰芯中留下痕迹 ,通过冰芯连续电导率 (ECM)或各个雪冰样品SO42 - 浓度测定能够恢复历史上的火山作用。极地冰芯中已知年代的火山喷发还可用于冰芯定年。极地冰芯记录的火山信号大小依赖于火山喷发的规模和类型 ,火山喷发的地理位置和酸性气体组成 ,大气气溶胶传输 ,以及沉降地点的年积累率和沉积后生过程等。单个火山喷发通常会导致数月至数年的半球乃至全球范围的气候相对变冷 (这种现象在极区变得更明显 ) ,但过去大规模的爆炸性火山喷发对气候的影响及其与气候变化之间的联系仍有待于进一步研究     

极地冰芯气候及环境记录指标研究现状与展望

冰芯记录了自然和人类活动等各种因子的变化,是研究全球气候变化和环境变化的良好载体。极地冰芯可以将高分辨率古气候记录的时间尺度延长至过去几十万年,具有重要的科学意义。近年来,极地冰芯在气候及环境记录上取得了一系列新的研究进展,但尚缺乏系统的总结。本文对极地冰芯的研究进展进行了梳理,从冰芯物理特性、冰芯氢氧同位素、可溶及不可溶物质理化特征、冰芯气体等方面进行了概述,重点关注了最新分析方法在极地冰芯中的应用。最后对极地冰芯研究的未来发展方向进行了展望,以期为今后深入开展极地冰芯气候及环境记录研究提供参考。     

冰芯流动分析技术研究进展

保存于冰芯中冰川化学信息的完整提取,一直是制约冰芯分析技术发展的瓶颈,离散的样品准备工作大大限制了样品分析的数量和样品分析速度,并且在样品准备过程中样品容易受到污染和破坏,造成样品重要信息的损失。冰芯流动分析技术突破了这一瓶颈,成为最有应用前景的冰芯样品准备技术之一。本文综述了冰芯流动分析技术现状及其近年来应用冰芯流动分析技术开展极地冰芯样品分析的主要进展,并对其前景及发展方向作出展望。     

南极洲乔治王岛柯林斯冰帽冰芯火山喷发记录

矿物和结构分析揭示了南极洲乔治王岛柯林斯冰帽一支 80 .2 m冰芯中的 9层深褐色沉积物的火山灰特征。本文从冰川处于稳定状态的假定出发 ,根据 Dansgaard- Johnsen流动模式断代结果 ,建立了南设得兰群岛火山喷发序列。依冰芯记录判断 ,该区 1 650年以来的 340年间 ,共有 7轮火山喷发。1 875～ 1 92 5年间似为火山活跃期 ,喷发地点可能主要在欺骗岛 ;1 650～ 1 80 0年间为一相对平静期 ;此后一个世纪不太稳定 ;而过去的 1 0 0年间基本平静 ,只是世纪初和 50～ 70年代间各有一段动荡期。冰芯中记载的大多数火山喷发可在该区有关文献中找到记录。没有记录在案的几例喷发事件需进一步调查。冰芯中缺失 1 967～ 1 970年欺骗岛火山灰层位表明 ,研究得到的火山序列仍未包含所有的喷发事件。但本文展示的该区过去 340年间火山活动基本趋势并不因此而改变。     

15万年以来极地冰芯、黄土、深海沉积的对比研究与全球变化

由极地冰芯记录、中纬黄土记录和深海沉积记录的对比可得，１５万年以来全球变化的基本框架为：末次间冰期，从距今１４万年开始到约１２．５万年达鼎盛，可分为五个阶段，即冰芯中三次高温期夹两次低温期；黄土中三层古土壤夹两层黄土；深海沉积中三次高海面夹两次低海面。末次冰期，距今８万年到１万年，可分为三个阶段，早、晚冰段和中间的间冰段。早、晚冰段盛期气候寒冷程度相当，但晚冰段最低温持续期更长，造成海面比早期更低。中间的间冰段，至少可分为７个亚段，即４次暖期（４次弱成土古土壤）夹３次冷期。全新世与末次间冰期对比，总体气候变化较平缓。在上述基本框架中，近几年发现，在末次冰期存在许多短周期、高频快速变化事件。这些事件，温度变化幅度达７℃，变化速率为几年到几十年，对应的环境变化速率可能更快。这些事件的引发机理目前还不清楚，有待进一步研究。     

极地深层冰川微生物研究的现状与意义

极地冰芯的研究对于揭示过去环境的变化规律和预测未来气候环境具有重要意义 ,我国科学家在此领域取得了一系列丰硕成果 ,跨入了国际领先行列。冰芯微生物的研究在国外近年来才刚刚开始 ,并且日益受到重视。南北极和低纬度地区高山冰川深层冰芯中封藏着几千年甚至几十万年的微生物 ,对它们的研究将为微生物多样性研究、过去环境的变迁、生物基因的进化甚至生命起源的研究开辟新的途径     

气候不稳定性的重要发现：对国外冰芯研究进展的综述

冰芯分析使气候环境变化研究取得重大进展。最近格陵兰冰盖顶部的一对冰芯证实了末次冰期出现过多次冷暖时段的快速转换。ＧＲＩＰ冰芯还发现未闪间冰期盛期也为冷期所打断。安第斯山注芯提示了末次冰期热带气候变化之谜。过去被广泛接受的气候稳定的间冰斯和气候多变的冰斯的结论，以及恒温式热带冰期气候运转模式都面临挑战。     

祁连山老虎沟冰芯记录的高山区大气降水变化

冰芯所记录的积累量是恢复高山区过去降水变化最可靠的指标。2006年在青藏高原东北缘祁连山老虎沟12号冰川粒雪盆海拔5040 m处钻取了的一支20.12 m的冰芯,利用其年积累量估算了1960-2006年期间的冰川区降水量,结合2010年实测资料,分析了这一时期降水变化特征并研究其与周边其他地区降水变化的关系。结果表明,在过去50年中,高山冰川区降水量表现出先增加后减少的趋势。在1960-1980年,降水量表现出明显增加趋势,1980-2006年表现出明显减小趋势。重建的冰川区降水量变化与临近低海拔区的肃北气象站降水变化有很好的一致性,二者相关系数为0.619(P0.001),而量级上高山区是低山区的约3倍。祁连山老虎沟冰川区降水与周边的敦德冰芯同期的累积量、树轮重建降水、青藏高原东北部多个气象站点的实测降水,以及临近区域格点PDSI干旱指数变化对应较好。此外,近50年来祁连山老虎沟冰川区及毗邻的青藏高原东北部地区降水变化与ENSO呈正相关关系明显,反映了该地区高海拔大气降水变化很可能受ENSO的影响。     

极地浮游病毒的研究进展

本文对极地海洋病毒的国内外研究现状进行了扼要阐述,尤其是海冰融化对病毒的生态影响。内容包括极地海域的浮游病毒丰度、多样性及在碳循环中的作用研究,以及我国在极地科考中所进行的与浮游病毒相关的工作。并提出了今后在极地海域要解决的与病毒相关的科学问题。     

极地雪冰中过量~(17)O研究进展

过量~(17)O是当前水体稳定同位素研究的前沿领域,在极地雪冰研究中备受关注。本文系统地介绍了水循环过程中过量~(17)O研究的基本原理和实验方法,在此基础上,重点评述了极地雪冰中过量~(17)O研究的最新进展,包括过量~(17)O的影响因素、空间分布特征、季节变化、末次冰盛期-全新世过量~(17)O演化特征,并针对极地雪冰过量~(17)O研究尚未解决的科学问题对未来的工作进行了展望。     

极地冰雪环境地球化学指标及其指示意义

极地冰雪中可以反映气候环境的环境地球化学指标主要是可溶性杂质和不可溶性微粒。可溶性杂质主要包括H+、Na+、Mg2 +、Ca2 +、NH4+、Cl- 、NO3- 、SO42 - 、CH3SO3- 等。本文在概述冰雪中的这些化学杂质的来源影响因素和时空分布特征的基础上 ,概述了冰雪中NO3- 沉积的主要来源 (即闪电作用和高层大气光化学作用产生的含氮化合物等 )及其影响因素 (包括太阳活动、火山活动、超新星活动、核爆炸试验和沉积后的蒸发及迁移作用等 ) ,SO42 - 的主要来源 (即海洋生物释放和火山喷发等 )、影响因素 (包括源区温度、ENSO事件及海冰面积等 )和它们的时空变化特点 ;讨论了南、北极地区冰雪中微粒沉积的主要源区和变化特征。。     

极地冰盖冰雷达探测技术的发展综述

分三个阶段,即早期冰雷达系统(20世纪60至80年代)、第二代冰雷达系统(20世纪8O年代至2000年)和新冰雷达系统(2ooo年之后),综述了极地冰盖冰雷达探测技术的发展。最后,展望了冰雷达探测技术未来的发展趋势。     

极地雪冰中表征大气浊度的微粒和各类污染物

全球气候变化和环境问题是当代人们共同关注的热点。两极地区在地理上具有特殊性 ,其大气和冰芯的微粒记录包含了火山 ,沙尘暴以及人类活动等特殊事件的信息。本文在总结前人研究的基础上 ,重点讨论了硫化物、碳黑、氮氧化物及硝酸盐、有机污染物以及重金属等大气中与人类活动密切相关的微粒物质     

南极冰盖表面冰流速研究综述

冰川表面流速作为南极冰盖物质平衡估算的一项重要内容,对于研究全球变暖背景下的海平面上升具有重要意义。随着技术的进步,南极的冰流速监测方法已经从传统的花杆测量、光学仪器边角测量,发展到先进的GPS测量和遥感观测。南极冰盖冰流速总体特征是:海岸带冰流速快于内陆冰流速,冰架冰流速快于陆地冰流速,西南极冰流速快于东南极冰流速。未来加强对数据稀疏地区的冰流速监测,扩大冰流速研究的时间尺度,开发冰流速研究的新方法以及构建冰流速波动与气候变化相互关系模型等,成为南极冰流速研究的新热点。     

中国极地微生物学调查研究进展

中国自行组建的极地微生物学调研起始于上世纪80年代初,迄今20余年来,中国极地微生物学研究取得了丰硕的成果,调查范围涉及南北极,包括南极长城站、中山站及其附近区域土壤、空气、水体和南大洋水域,及从中取得的生命和非生命材料、白令海和楚科奇海、波弗特海、加拿大海盆等北冰洋海区,及青藏高原等等。对极地微生物的种群、含量、多样性、生长特征、生理生化特性、系统发育等作了广泛而有深度的研究分析,并就其中的一些菌株的活性物质开发利用进行了有意义的探索。最后对今后中国极地微生物学的研究提出了一些建议。