中国历史时期气候变化对社会发展的影响*

历史时期气候变化对社会发展的影响与人类适应问题,是当前全球变化领域的研究热点之一。近年来,在利用丰富的历史文献资料研究中国历史时期(特别是过去2000年时段)气候变化与人类社会相互作用的过程机理方面取得了一系列新成果。本文将其归纳为3个方面: 理论上,构建了基于粮食安全的气候影响传递过程分析框架;方法上,实现了服务于气候变化影响研究的、基于语义差异的历史社会经济序列定量重建;科学认识上,总结出“冷抑暖扬”而又福祸相依的宏观韵律。在此基础上,对未来研究需要进一步深化的方向进行了展望。     

祁连山东段童子坝河阶地对气候变化与新构造运动的响应*

通过对祁连山东段童子坝河各级阶地的年代和变形程度进行测定,得到了河流阶地的形成年代和过程,推算出民乐—大马营逆断裂的活动强度和速率,并分析了阶地形成和气候变化之间的关系。童子坝河5级阶地(年龄分别为16.70±1.81 cal,ka BP、 10 092.5±27.5 cal a BP、8127.5±72.5 cal a BP、2900±60 cal a BP、282.5±17.5 cal a BP)均形成于气候由冷转暖的阶段,属于气候成因阶地。基于断裂两侧阶地面的平面几何形态并结合上、下盘阶地横剖面同级阶地的高差,得到T4、T3、T2和T1阶地在民乐—大马营断裂处的垂直位错分别为10.6±3.1,m、5.0±2.6 m、2.0±1.9 m和1.9±1.3 m,推算出全新世以来民乐—大马营断裂的垂直滑动速率为1.05±0.31 mm/a,水平缩短速率为1.02±0.60 mm/a。     

海峡沉积研究进展*

海峡是不同于三角洲、陆架的一类独特沉积环境,具有特殊的沉积作用组合。海峡的形态多样,长度为几千米至数百千米,深度为几十米至上千米; 海峡由狭窄区域向两端逐渐过渡为相对开阔海区,开阔海区大多深度相比海峡更深; 海峡的狭窄区域横截面积小、流体流速最大,通常以侵蚀地貌为特征; 流体流经狭窄区域后,由于海峡横截面积增加,导致流速向两端开阔海区域锐减,并表现为沉积地貌。浅水海峡通常以潮流为最主要的沉积作用,其他的沉积物搬运方式包括单向的海流和重力流; 深水海峡则以海流和重力流为主。海峡高能区沉积以砾石滞留和发育交错层理为特征,低能区表现为泥质沉积并发育流水砂纹; 在低海平面时期,暴露的浅水海峡以河流沉积作用为主; 海平面上升过程中,河流逐渐演化为三角洲/河口湾、海湾和贯通的海峡。     

冲积扇沉积构型研究进展*

冲积扇是发育于盆地边缘的一种重要的沉积相类型。近20年来,在冲积扇分布的控制作用、内部构型及储集层特征研究等方面取得了很大的进展:(1)深化了断层活动、物源岩性条件及不同级次基准面旋回对冲积扇沉积构型的控制作用机理;(2)建立了碎屑流主控、碎屑流与河流主控、河流主控的冲积扇以及末端扇的沉积构型模式;(3)分析了冲积扇沉积机制及沉积构型对储集层质量的控制作用。今后有必要充分应用水槽模拟实验、沉积数值模拟和探地雷达等先进技术,对冲积扇沉积过程、内部构型及储集层非均质性进行更为深入的研究。     

微生物碳酸盐岩的显微结构基本特征*

以前的微生物岩识别和分类只根据裸眼可见的中观结构,而对显微镜下的微观结构未予使用。微生物的显微结构有什么基本特征,是否可以用于微生物岩的识别和分类是本文关注的焦点。作者从微生物岩形成机制和实际材料的观察来探讨这个问题。在诱导钙化实验中观察到,蓝藻鞘丝藻Lyngbya的胶鞘表面有碳酸盐矿物形成: 先是在胶鞘表面形成点状碳酸盐颗粒,后来碳酸盐几乎包裹整个丝体,形成一个矿物壳。微生物岩形成的模式推演表明,微生物岩一般都有微生物留下的孔(模孔)和包围模孔的矿物壳2种基本单元。对3个地点的现代微生物碳酸盐岩和1个地点的古代(寒武纪)微生物岩的观察,发现在显微尺度上都具有模孔,此外还可能有矿物壳或胶结物。模孔的形状、大小、排列方式是微生物碳酸盐岩显微结构研究的核心内容,在今后的研究中可以用于微生物岩的识别和分类,以及作为分析形成机制和形成环境的基础。     

中国历史耕地变化及其对自然环境的影响*

农业开发已经直接或间接地影响并正在影响自然环境的许多方面,中国农业开发历史悠久,对自然环境造成的影响广泛而强烈,对认识人类活动导致的全球与区域环境变化具有代表性。文中总结了近年来基于考古和历史文献记录的中国历史耕地变化定量重建和耕地开发环境影响的研究成果。主要结论包括: (1)中国在历史耕地变化重建方面具有独特的优势,主要数据源包括田亩、税赋、人口等与耕地数量相关的数值记录,考古遗址点、聚落、路网、行政建制等与农业活动相关的信息,有关土地开发和农业生产的描述性记录等三大类。 (2)对全国尺度的耕地面积推断始于春秋战国时期,过去1000年以来已重建了省(路)域的垦殖率,过去300年基于历史记录重建的东北、华北等区域垦殖率的分辨率已到县,在重建基础上利用分配模型获得的过去300年格网化垦殖率的分辨率可达10 km×10 km甚至1 km×1 km。相比于当前广泛使用的国际数据集,这些区域定量重建结果更为准确。(3)历史时期中国耕地的3次大规模扩张分别主要出现在西汉、两宋和清中叶,与此相对应,植被破坏和水土流失从北方地区扩展到南方地区,从平原低地扩展到低山丘陵、深山地区;过去300年耕地变化导致了碳排放的增加和可辨识的区域气候变化。未来中国的历史耕地变化重建及其对环境影响研究,应与国际过去土地利用/覆盖研究衔接,研究重点为延长历史耕地重建时限、提高重建单元的空间分辨率和改进耕地格网化分配模型。     

年代古地理学: 理论与实践*

古地理学研究和探讨的是地质历史时期的地表环境,是构造—环境(气候)—物质相互作用的产物。传统的古地理学及相应的构造古地理、生物古地理学等对大地构造演化及古大陆重建、油气勘探等起到了重要的作用。随着地球演化的深入研究,在多层圈的相互作用,特别是古气候、古环境等研究基础上,需要有机地把地表环境和构造环境相结合,并且综合考虑深层及浅层地质过程对古地理格局的形成和演化的制约。在传统的古地理学基础上,提出一个新的学科——年代古地理学,用以研究和探讨地质历史时期的地表过程。该学科是精细的同位素年代格架下的不同动力学—运动学—物质迁移—环境变迁形成古地理的研究,或者物质—力学—环境(气候)相互作用下的古地理格局的研究。旨在研究和探讨地表过程,亦即形成地表环境的过程,强调同一时间的多元性、不同空间的差异性和不同尺度的穿时性。文中以近年来研究的台湾、扬子及华北克拉通等地区的精细时间尺度下的古地理环境为例,进一步剖析年代古地理学对于重新理解和认识古构造格局演化的重要性。     

年代古地理学: 理论与实践*

古地理学研究和探讨的是地质历史时期的地表环境,是构造—环境(气候)—物质相互作用的产物。传统的古地理学及相应的构造古地理、生物古地理学等对大地构造演化及古大陆重建、油气勘探等起到了重要的作用。随着地球演化的深入研究,在多层圈的相互作用,特别是古气候、古环境等研究基础上,需要有机地把地表环境和构造环境相结合,并且综合考虑深层及浅层地质过程对古地理格局的形成和演化的制约。在传统的古地理学基础上,提出一个新的学科——年代古地理学,用以研究和探讨地质历史时期的地表过程。该学科是精细的同位素年代格架下的不同动力学—运动学—物质迁移—环境变迁形成古地理的研究,或者物质—力学—环境(气候)相互作用下的古地理格局的研究。旨在研究和探讨地表过程,亦即形成地表环境的过程,强调同一时间的多元性、不同空间的差异性和不同尺度的穿时性。文中以近年来研究的台湾、扬子及华北克拉通等地区的精细时间尺度下的古地理环境为例,进一步剖析年代古地理学对于重新理解和认识古构造格局演化的重要性。     

古高梁河演变及其与古蓟城的关系*

古高梁河对北京城的选址和发展起到了重要作用。以往研究者对古高梁河的名称界定不一致,古河道的年代和规模也比较模糊。借助多年来实地考察的成果,选取古高梁河沿线的典型剖面,用¹⁴C、光释光、热释光等测年方式,结合地貌学、考古学和历史地理学的方法,确定古河道的年代,以此近似地复原古高梁河的演变和分布特征。通过以上分析,得出以下结论: (1)古高梁河的称呼比“三海大河”的称呼更恰当,表达全新世中晚期由石景山经“三海”到亦庄的永定河故道。(2)古高梁河河道发育的年代上限在5000—4000 a BP,下限应在西汉末年至东汉初年。(3)古高梁河规模比古清河和古 水小。(4)古蓟城的选址与古高梁河密切相关,古蓟城选址于古高梁河与古 水故道之间的高地之上,是古高梁河要津上的城池。     

明清时期中国东部高温事件年表重建和分析*

气候变化的背景下,极端暖事件的频率有增加的趋势。通过“语义差异法”识别了明清时期的高温事件,对其高温程度进行分级,建立了1350—1910年中国东部的高温事件年表,并对高温事件的发生时间、年代际特征进行了分析。结果表明: 明清时期有41个年份记录了高温事件,36个年份出现极端高温事件;高温事件发生频率和强度存在一定的阶段性变化,这种阶段性变化与北半球及中国气温的冷暖阶段变化有一定对应,与极端冷事件频率基本呈反相变化,1700—1749年和1800—1859年是明清时期极端高温事件发生频率最高且强度最大的2个时段,分别对应小冰期中期1710—1760年较温暖的时期和小冰期末期,16世纪末至17世纪是小冰期中最寒冷的一个阶段,极端高温事件相对不频繁,极端冷事件则发生频繁;高温事件还具有连年或隔年再发的特点。尝试利用现代器测资料和站点相关的计算方法对高温事件记录点所可能反映的地理范围进行了探讨,长江下游地区和华北平原的案例分析表明,历史时期记录有限,但区域的单点高温记录可能反映了范围比较广的极端高温事件。     

Relationship between social stability and climate change in the Tang Dynasty

This paper quantitatively divides the Tang Dynasty into five prosperous and chaotic social periods,and discusses the relationship between the social division and climate change. The criteria for determining prosperity and chaos is refered to a set of systematic war data. In order to verify the reasonableness of the division,we applied 1-way-ANOVA to test the differences of each variable index between prosperity and chaos periods. The results of social division are as follows: from AD 618 to AD 626,and from AD 743 to AD 784,as well as from AD 860 to AD 907 were the chaotic periods;while from AD 627 to A0 742,and from AD 785 to AD 859 were the prosperous periods. The results of 1-way-ANOVA show that,climate change,general wars,rebellions,offensive border wars,defensive border wars,agricultural harvests,and population growth rates are all significantly different between prosperity and chaos,except the general external wars. War data were used to quantitatively represent the social changes in the Tang Dynasty. In chaotic periods,the main types of wars are rebellions and defensive border wars,while the main type of wars in prosperous periods are offensive border wars. To explore the relationship between climate change and social division means to make clear the relationship between climate change and wars. The results of correlation analysis show the decrease of agricultural harvest due to lower temperature and less precipitation leads to the shortage of resources supply,so that the likelihood of rebellions increase;while during the warm periods with abundant rainfall,increasing agricultural harvest stimulates rapid population growth. Due to the limitations of technology and land resources,offensive border wars for expansion are more likely to occur.     

西安发现唐代双峰驼

在西安北郊高陵渭河沙坑中发现骆驼标本,其主要形态特征为前臼齿和臼齿的齿冠分别由2个或4个明显的新月型主尖组成,齿褶简单,无附加的褶、棱、刺等存在。DNA分析表明样本属于双峰驼(Camelus bactrianus)。加速器质谱(AMS)测定其年代结果为1290~1180 aB.P.(660~770 A.D.),这个年代落入了中国历史上的唐朝(618年~907年)。这是丝绸之路起点长安(唐代都城)唐代丝路骆驼的骨骼形态学、生物学、年代学的首次现代综合科学研究记录。

     

An essay on the interactions between climate and society

There has been increasing concern about the lack of involvement by social scientists and humanists in a global change program, although many social scientists are already directly involved in various aspects of research on environmental change, and their research interests are clearly central to a global change research agenda. Based on a historical review, the role of social science disciplines as well as social science institutes in an emerging multidecadal global change program is discussed. Both “plan of action” and “plan of inaction” are suggested to avoid potential pitfalls due to the rush development of a social science program into the existing global climate change problem.     

全球气候变化及其影响

全球气候变化及其对社会与自然系统产生的影响已日益受到全世界各国政府与广大民众的关注。与天气和气候有关的灾害给人类生命财产造成的损失日益增大,社会与生态系统似乎变得日趋脆弱。人们关心刚刚过去的20世纪的天气与气候发生了什么变化,更希望了解未来的21世纪,人类居住的地球会出现什么样的气候情景。根据一些国家和地区的观测记录、研究成果以及科学家们对气候变化的评估与预测展望,对全球气候变化问题进行概括。首先阐明20世纪地区性气候变化的事实;并根据政府间气候变化委员会(IPCC)科学技术报告中关于20世纪全球气候变化进行的总结性评估以及对21世纪全球气候变化的预测,作为阐述过去与未来全球气候变化的主要依据。同时,还介绍了一些科学家对IPCC关于全球气候变化的结论所持的不同观点或质疑。还就气候变化对社会与自然系统可能产生的影响略作论述。     

中国冰川变化对气候变化的响应程度研究

理清冰川变化对气候变化的响应程度、揭示响应度的空间变化规律,是开展冰川变化预估及其对社会经济影响程度量化研究的基础。使用1958-2010年西部地区150个气象站点的夏季平均气温和年降水量资料、中国第一、二次冰川编目数据,通过夏季平均气温和年降水量变化趋势值定量反映气候变化,以冰川面积变化率表征冰川变化,借助GIS技术平台,采用参照对比方法,从宏观层面研究了中国西部冰川变化对气候变化的响应程度。依据等分分类法（Equal Interval）,将响应程度分为极低度响应、低度响应、中度响应、高度响应、极高度响应5级。结果表明：中国冰川变化对气候变化的响应方式与程度不同,对夏季平均气温变化表现为正响应,而对年降水量变化主要表现为负响应,冰川分布区年降水量增加带来的冰川积累量增多不足以抵消因温度升高而增加的消融量,升温是中国西部冰川快速退缩的主导性因素。就整体而言,冰川变化对夏季平均气温变化的响应程度相对较低,但局部地区冰川变化对温度变化高度敏感,响应程度高与极高。不同类型冰川的变化对夏季平均气温变化的响应程度亦不同,海洋型冰川的变化以中高度响应为主,极大陆型冰川的变化主要呈现极低、低响应程度,而大陆型冰川变化的响应程度呈两级化。     

社会-生态弹性视角下的历史气候变化影响社会发展机制

过去全球变化（PAGES）研究高度关注的热点领域之一是各个时间尺度上的气候变化如何影响人类社会发展,其目的不仅是为了尽最大可能地还历史本真,更重要地是为了揭示具有一般意义的过程与机理并以史为鉴。社会-生态弹性是人类社会的内在属性,可以理解为人类社会忍受各种环境变化、社会、经济与政治动荡冲击的能力,弹性理论能够很好地阐释历史气候变化影响的过程与机制。本文尝试以此为视角,结合中外历史案例,对"历史气候变化如何影响社会发展"问题进行探讨,主要结论如下：1）气候变化对人类社会的影响与社会-生态弹性状态有关,如果气候变化影响仅突破人类社会某一子系统的弹性阈值,整个人类社会仍可通过其他子系统的适应性调整继续维持稳定;2）历史气候变化影响的5种表现形式与社会-生态弹性状态的关系是,人类社会对气候变化敏感但未突破弹性阈值时表现为周期波动或脉冲式变化,适宜性转型或崩溃发生在气候变化影响突破人类社会的弹性阈值的情况下;而迁徙-替代不论气候变化影响是否突破弹性阈值均可发生;3）人类社会可通过适应气候变化过程中的社会学习和创新增强甚至在更高水平上重构社会-生态弹性。     

中亚干旱区咸海面积变化与人类活动及气候变化的关联研究

咸海是亚洲仅次于里海的第二大内陆咸水湖, 20世纪60年代以来湖泊面积急剧萎缩。基于1960 - 2018年咸海的面积数据、 CRU气温和降水数据以及咸海流域灌溉面积、 水库容量等资料, 定量分析了1960年以来咸海湖泊面积的变化情况, 并从气候变化与人类活动两方面探究了咸海面积变化的主要影响因素。结果表明： 1960 - 2018年咸海的面积由6.85×10⁴ km²持续萎缩至（8.32±0.19）×10³ km², 共减少了（6.02±0.02）×10⁴ km²（约87.85%）, 其中1960 - 2009年面积萎缩了（5.94±0.02）×10⁴ km²（约86.77%）, 而在2009 - 2018年其面积萎缩速率明显放缓, 减少了740.04 km²（约8.17%）。统计结果显示, 1960年以来强烈的人类活动（主要表现为灌溉用水和水库储水量的持续增加）是导致咸海面积急剧萎缩的主要因素, 其对咸海面积变化的影响远大于气候变化。在中亚地区气候继续向暖湿变化的背景下, 咸海流域应尽快调整以农业灌溉为主的用水结构, 否则在上游冰川融水达到峰值后, 咸海可能面临干涸的危险。     

中国天山地区降水对全球气候变化的响应

天山地区的降水变化及其对全球气候变化的响应是近年来研究的热点。利用中国天山地区40个气象站1951-2014年的月降水数据,运用线性倾向估计、相关分析等气候诊断方法,分析了该区域的降水变化,探讨了主要气候指数与降水同步变化的相关关系。结果表明：年降水呈现出"西多东少,北多南少,高山多外围少"的特征,年降水变化率为6.0 mm·（10a）^-1。SASMI与年降水表现为显著正相关,PDO、PNA和AO与年降水表现为弱正相关,且有局限性。在枯水期,SASMI与天山北坡及部分中高山地带的降水表现为弱正相关,而在西天山南坡表现为弱负相关,ENSO与中、西天山南北坡的中低山带的降水变化相关性较高。在丰水期,SASMI与天山南坡和高山区降水变化相关性较高,PDO与中、西天山南北坡的低山带部分站点的降水变化相关性较高。     

Estimations of climate change impacts on crop production in the Republic of Moldova

Statistical methods for assessing crop sensitivity and vulnerability to climate change in Moldova were demonstrated and the following procedures were discussed: (1) projections of likely agroclimatic change; (2) assessments of crop sensitivity to climate change; and (3) assessments of the impact of climate change on crops. In order to predict the future agroclimate, key meteorological variables were transformed statistically to correspond to changes in plants' heat and water supply characteristics. Sensitivity of crop production was examined for corn and winter wheat. By combining the agroclimatic changes with crop response, possible impacts have been estimated and form a basis for possible adaptation strategies. It was shown that regional climate change can result in elevated aridity of Moldova's territory, especially during periods of crop growth. Cultivation of cereal crops in new agroclimatic conditions without adaptation measures will negatively affect yields, especially of winter wheat, whose yield decrease may be 18–39% by 2020s and 22–50% by 2050s. Corn yields may increase by 0–3% and 1–6%, respectively. As an example of adaptation, it is shown that the use of an increased number of late hybrids results in a 25–35% increase in corn yields. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.