中国21kaBP气候模拟的初步试验

本文使用含有陆面过程的９层大气环流谱模式（ＡＧＣＭ＋ＳＳｉＢ）,在地球轨道参数和下垫面边界条件驱动下,对２１ｋａＢＰ的气候进行模拟试验。结果表明,２１ｋａＢＰ时中国东部干旱,西部和青藏高原湿润,全国普遍降温。该模拟结果基本捕捉了由古湖泊资料和孢粉资料重建的气候特征。对模式输出的大气环流场和降水场的分析揭示出,２１ｋａＢＰ东亚夏季风环流明显减弱,而青高原夏季风环流增强;冬季风环流较现在略有增强。该模     

全球晚第四纪湖泊数据库的研究

湖泊水位升降反映了流域降水与蒸发的水量平衡变化,古湖泊变化能够提供晚第四经以来降水和湿度变化的气候信息,区域性湖泊水位的同步变化可以过滤掉个别湖泊受局部地域影响的水面变动,从而反应出较大范围的气候变化,建立区域性乃至全球性的古湖泊数据库反映这样的客观要求,目前,湖泊数据库大陆尺度上恢复晚第四纪以来大气环流类型和在对比全球古大气环流模型中发挥着积极作用,本文通过作者近年来对对欧洲古湖泊数据库的研究,     

东亚中全新世的气候模拟及其温度变化机制探讨

大量地质证据证实了东亚和北美中全新世(6 kaBP)全年和冬夏季气温高于现代.然而,国际上PMIP计划下18个模式的古气候模拟结果未能捕捉北半球大陆中低纬地区冬季升温的气候特征.这些古气候模拟的冬季降温与地质资料揭示的冬季升温存在着巨大差异,反映出仅仅在太阳辐射变化驱动下的古气候模拟存在重大缺陷. 使用含有陆面过程的全球9层大气环流谱模式(AGCM+SSiB),采用现代植被和中全新世植被预置的不同下垫面对6 kaBP气候及其植被影响进行了模拟试验.古植被强迫下的模拟结果表明,中全新世时东亚地区各季均出现升温.尤其是模拟的冬季增温与地质资料重建的气候特征接近,反映了除太阳辐射的变化外,植被的变化对东亚地区中全新世的增温有着重要作用.该模拟结果的意义在于:(1)用具有物理机制的数值化模型并采用实际下垫面边界条件,能够较好地模拟出中全新世气候特征;(2)从动力机制的角度揭示了中全新世气候与现代气候存在巨大差别的原因在于辐射变化和下垫面植被变化;(3)中全新世下垫面植被的改变引起的地表反射率变化使得东亚陆面与西太平洋表面的热力差异随季节发生变化,因而中全新世夏季风环流增强,而冬季风环流减弱,冷空气活动受到抑制,使得中国区域冬季温度增加, 形成暖冬气候特征.     

围垦对鄱阳湖洪水位的影响及防治对策

１９９２年１０月,在江汉平原沔城钻探,取得总长５６．１８ｍ的柱状岩芯。根据Ｍ１孔湖泊沉积岩性及所含文化遗物,＾１４Ｃ年代测定,以及深受人类活动影响的气候与环境指标如孢粉,频率磁化率,化学元素Ｐ等分析,结合该区文化遗址的时空分布,揭示了沔城地区中晚全新世人类活动的时间序列及与古气候,古环境的关系：６．７－３．５ｋａＢＰ该区气候温暖湿润,为河间洼地和浅湖环境;２．５－１．７ｋａＢＰ湖泊稳定,均无人类居     

末次冰盛期中国气候要素定量重建

古气候定量化是古全球变化研究的核心目标之一.重建末次冰盛期时段((18±2)ka14C)气候变化特征,对理解冰期-间冰期地球气候演化规律具有重要的意义.以往古气候要素定量重建,主要基于现代气候条件下孢粉-气候的统计学方法,因难以有效区分过去气候季节性变化和大气CO2浓度降低对植物生长的影响,导致重建结果可能存在不确定性.本研究基于植物生理过程、新一代古气候定量重建的植被反演方法,考虑上述环境因子对植物生长的影响,利用新完善的中国第四纪孢粉数据库,重建了古气候的空间格局.结果表明,在末次冰盛期,大气CO2浓度降低对中国古气候要素重建结果影响不显著;全国年均温比现在低约(5.6±0.8)℃,最冷月温度和最热月温度分别降低约(11.0±1.6)℃和(2.6±0.9)℃,且中国南方降温幅度达到约(5.5±0.5)℃,接近平均值的水平,年均温变化主要归因于冬季温度的降低;全国年降水量比现在低约(46.3±17.8)mm,其中北方降水减少约(51.2±21.4)mm,年降水变化主要源于夏季降水的减少.与古气候模拟结果的对比揭示,虽然现有模式能较好模拟年均气候模态,但是在季节性变化上与重建结果还有较大的差距,指示未来在提高古气候重建精度的同时需进一步加强古气候模式的季节性气候模拟能力.     

“中国古湖泊演变及其水汽循环动力学过程”国际会议于1999年4月26-29日在南京召开

在国家自然科。学基金委、中国科学院南京地理与湖泊研究所、中国科学院湖泊沉积与环境开放研究实验室、中国科学院百人计划项目、德国马普科学院生物地球化学研究所的共同资助下,于１９９９年４月２６－２９日在南京召开了“中国古湖泊演变及其水汽循环动力学过程”为主题的国际工作会议会议邀请了中外第四纪地质学、湖泊沉积学、古气候学、大气环流模型、全球水文模型和植被模型等４０多专家学者参加,会议报告３０余篇参加会议的代表来自中国、德国、英国、美国和澳大利亚等国家．为期三天的工作会议介绍中国不同区域的古湖泊研究的最新…     

青藏高原湖泊表层沉积物GDGTs分布特征及其影响因素

过去温度变化的定量记录对于深入探讨气候变化机制非常重要,不仅有助于检验并改善气候模式模拟的准确性,也可以为全球变化背景下的气候变化幅度提供参考.青藏高原由于其特殊的地理位置影响着大气环流格局,研究青藏高原气候变化有助于理解高原对全球气候变化的响应及其与全球气候系统之间的关系.生物标志化合物代用指标在气候变化研究中的应用为定量重建高原过去温度变化提供了可能.湖泊沉积物中甘油二烷基甘油四醚类化合物(GDGTs)来源相对复杂,其分布特征受多种气候与环境因素影响.本文对青藏高原27个湖泊表层沉积物及部分湖泊流域表土样品GDGTs进行分析,探讨湖泊表层沉积物中GDGTs分布特征的影响因素,并建立其与气候要素的定量关系.结果显示:(1)绝大多数湖泊表层沉积物GDGTs以b GDGTs为主,crenarchaeol和GDGT-0含量较低;(2)高原多数湖泊表层沉积物与表土GDGTs分布没有显著差异,表明i GDGTs可能同时来源于湖泊环境和陆源输入;(3)湖泊表层沉积物i GDGTs分布主要受湖水水化学要素(p H和盐度)及近地表大气年均温的影响,对于青藏高原小型湖泊,TEX86可能反映湖水p H的变化;(4)湖泊表层沉积物b GDGTs分布主要受气候要素(温度和降水)控制;(5)利用已发表的转换方程重建高原同一地区温度差异明显,因此利用GDGTs定量重建青藏高原过去气候前必须开展GDGTs的现代过程调查.本研究基于湖泊表层沉积物b GDGTs分布,分别利用代用指标(MBT,CBT)及不同b GDGTs化合物组分丰度(fabun)与湖泊所在地的年均气温(MAAT)建立了适用于青藏高原湖泊古气候研究的转换方程,为高原古气候定量重建提供研究基础.     

从古气候学历史看Nicholas Shackleton的学术贡献

Nicholas John Shackleton生前是英国剑桥大学地球科学系教授.因为在利用氧-碳同位素研究第四纪气候变化方面的奠基性工作,他于1995年获得Crafoord地球科学奖.他的主要学术成就包括:(1)改进了同位素质谱仪,使得小样品测试成为可能,并确立了深海氧同位素可以作为全球冰量的指标;(2)提供了验证米兰科维奇假说的深海氧同位素关键证据;(3)对建立轨道调谐年代序列作出了突出贡献;(4)在古大洋环流及CO2对全球气候的驱动和响应方面做了开创性研究工作.Shackleton教授被誉为"深海氧同位素之父",他的里程碑式的研究影响着20世纪下半叶古气候的发展历程.本文简要介绍Shackleton教授的学习与科研工作经历、主要的学术成就及成功的素质,希望从中得到一些对中国科学家有益的启示.     

中国酸碱度不同湖泊四醚脂类分布影响因素及对湖泊古环境重建的启示

湖泊沉积物中甘油二烷基甘油四醚化合物(GDGTs)在记录陆地古气候方面有着重要作用.然而,这些化合物,尤其是细菌支链GDGTs(bGDGTs)异构体(5-,6-甲基bGDGTs)在中国不同酸碱性湖泊中的分布及其影响因素仍未可知.本文通过对碱酸度不同的湖泊进行对比,并结合其他环境变量,调查了GDGTs各类化合物在中国中东部湖泊系统和西南酸性青海中的分布特征及其影响因素.结果表明,湖水含氧量能够影响湖泊古菌群落结构,从而影响古菌iGDGTs的分布.GDGT-0/crenarchaeol比值随着含氧量降低而增高,表明厌氧的产甲烷古菌或混杂型泉古菌(MCG)与奇古菌相对含量受控于湖水含氧量.含氧量较低的湖泊奇古菌贡献GDGTs化合物比例较小,四醚指数TEX_(86)不能用来重建表层湖水温度.与土壤不同的是,湖水pH并不会影响古菌iGDGTs和细菌bGDGTs的相对含量,但在单一湖泊,如腾冲青海中,古菌与细菌的相对含量(R_(ilb))与水深相关.虽然这些湖泊中细菌bGDGTs的甲基化指数(MBT')与年均大气温度(MAT)和pH(或年均降雨量)相关,环化指数(CBT)仅与pH相关,但基于5-甲基bGDGTs的MBT'_(5ME)与MAT的关系并不明显,反而是表征6-甲基bGDGTs甲基化程度的MBT'_(6ME)与MAT更相关.与全球土壤相似,湖泊中5-,6-甲基bGDGTs的相对含量也主要受pH影响.因此,6-甲基bGDGTs的相对含量(IR)或CBT'可以作为潜在的湖泊pH计.但在较小pH梯度下,IR和CBT'两个指标可能受其他环境因子,如温度等的影响.     

21kaBP青藏高原有远高于现代降水量的可能性吗?

古气候模拟特别对有关青藏高原的古气候模拟是比较复杂和困难的工作.可喜的是近年国内已有几位同志(陈隆勋等[1],刘晓东等[2,3])开展这项研究,取得了相当进展.本刊本期陈星、于革、刘健3同志《中国21kaBP气候模拟的初步试验》(以下称《陈文》)[4]也是这方面的有益尝试,他们采用改进的9层15波谱的AGCM大气环流模式和简化的陆地植被模型SSiB耦合,进行研究,得出结果,如认为东亚夏季风明显减弱、冬季风增强无疑是合适的,但关于青藏高原的模拟结果,笔者认为和地质记录矛盾较大,前人研究较普遍的认为末次冰盛期时,青藏高原夏季风衰弱,降水少于…     

长江中下游典型湖泊营养盐历史变化模拟

湖泊营养盐变化在自然条件下受到气候水文因素控制,同时受到湖泊生态系统生物群落作用和反馈.作为动力机制探讨,本文试图基于水文和生态动力学方法,分别构建气候-流域水文作用于湖泊营养盐的外源模式和湖泊生物群落作用于湖泊营养盐的內源模式.针对长江中下游典型湖泊,经过控制实验和率定,发现营养盐模拟与观测数据在时间序列上达到90%百分位的正相关,因此用来模拟1640 1840 A.D.期间的营养盐演变历史.研究表明:(1)模拟的湖泊营养盐变化与沉积钻孔揭示的历史营养盐变化基本一致,沉积记录与模式模拟的7个湖泊的营养盐变化均显著相关;(2)气候因素是湖泊营养盐历史演变的主控因子,来自于湖泊生物群落的反馈作用贡献约占40%;(3)在温度和降水因子的驱动下,湖泊营养盐历史变化主要受降水控制,在极端干旱时期,60%的营养盐变化同步响应于降水变化.同时,面积在400 km2以下的湖泊营养盐对气候变化的响应比2000 km2以上的大湖更为敏感.研究结果对长江中下游湖泊营养状态的长期变化机理认识和趋势控制提供科学依据.     

中国湖泊古生态研究进展

湖泊古生态学是古湖沼学的一个主要分支学科,主要通过沉积记录中的各种生物化石指标分析,重建不同时空尺度的湖泊生态系统演化过程,回答生态学、全球变化和环境管理应用方面的议题.本文回顾了国内外湖泊古生态研究的发展历程,在介绍湖泊古生态系列指标和研究基本原理基础上,着重评述了过去20 a来我国湖泊古生态研究取得的主要进展和成果,包括:(1)建立了基于多种生物和生物标记化合物指标进行古气候环境要素(温度、盐度、水体总磷等)定量重建的系列转换函数模型;(2)重点揭示了不同地质历史时期和近百年来湖泊生态环境演变的规律,及其对自然和人为驱动的响应特征与机理;(3)利用古生态记录诊断了湖泊生态系统突变模式与早期信号特征,定量揭示了湖泊生物群落演替与生态系统弹性损失的关系.上述成果为湖泊环境管理和治理提供了重要依据.本文最后对我国湖泊古生态研究进行了展望,提出了今后研究的重点方向.     

蒸发和环流因素对湖泊演化的影响——河西走廊猪野泽不同位置全新世沉积物古环境意义探讨

湖泊不同位置沉积物重建的古环境变化过程往往具有差异,而这种差异可能揭示了不同的古环境信息.本文以河西走廊石羊河流域终端湖泊猪野泽为例,探讨湖泊不同位置沉积物所代表的古环境意义.位于湖盆边缘的三角城剖面可能反映了石羊河上游地区的降水及其古径流量的变化,这种变化在千年尺度上对应了北大西洋Bond事件,显示该区域通过季风环流系统与全球气候系统的联系.位于湖泊中部的QTH01、QTH02、QTL-03剖面反映了湖泊演化的信息,显示中全新世期间(约7.0-约3.5 cal ka BP)湖泊水位较高的特征,但是这种特征并不能和该流域的古径流相联系,说明该区域湖泊演化除了受千年尺度大气环流特征的影响外,湖泊表面蒸发可能也起了重要作用.该研究为中亚地区普遍存在的中全新世高湖面问题提供了研究思路.     

中国湖泊地貌与湖泊沉积学研究概况

本文介绍了近二十年来中国湖泊地貌与湖泊沉积学的研究概况,如关于长江中、下游各大湖均形成于人类历史时期的新理论;长江中、下游浅水湖泊及云南断陷湖泊沉积模式和理论;为油气勘探服务的古湖泊环境研究;湖泊沉积与古气候变化关系;湖泊沉积速率测定以及评价湖泊环境的历史、现状及发展趋势等.     

对《21ka BP青藏高原有远高于现代降水量的可能性吗》的回复

施雅风先生在《21kaBP青藏高原有远高于现代降水量的可能性吗》[1](以下简称《可能性》)文章中对《中国21kaBP气候模拟的初步试验》[2](以下简称《21ka试验》)一文提出几点质疑,归纳起来主要有如下三个方面:1)模拟青藏高原的降水量超过了由化石花粉记录和古冰川遗迹推算的降水量.2)虽然青藏高原有4个高湖面记录,但其湿润似应由于低温、低蒸发引起的,而不是如《21ka试验》模拟的由高降水量造成的.3)刘晓东等学者对美国CCM0古气候模拟结果的诊断分析,表明青藏高原的7月降水比现代减少30%,而《21ka试验》模拟了年降水量比现代大大增加.施先…     

古气候模拟进展

古气候模拟对研究古气候变化,检验模式模拟与现代气候状况完全不同的古气候的能力,以及未来气候预测等都具有重要的科学和社会意义.国际古气候对比项目(PMIP,Paleoclimate Modeling Intercomparison Project)开展十多年来,取得了许多成果,我国科学家在古气候模拟方面也做了相当的研究.本文通过介绍古气候模拟的方法,评述PMIP试验和其研究成果以及中国科学家所做的研究工作,以使人们更多地了解古气候模拟研究工作的重要意义.     

用全球大气环流模式嵌套区域气候模式模拟东亚现代气候

将区域气候模式RegCM2与中国科学院大气物理研究所的9层全球格点大气环流模式IAP-AGCM单向嵌套,对东亚现代气候进行数值模拟研究,同时检验和分析该嵌套模式的性能.已完成的10年积分结果表明,单向嵌套RegCM2由于具有较高分辨率和较完善的物理过程,因此对地面气温和降水的空间分布形势和季节变化趋势都有较好的模拟能力,且较与之嵌套的IAP-AGCM的模拟效果有较大改善,如在中国区域,它模拟的年均地面气温与实况的空间相关系数由全球环流模式的0.92提高到0.94,模拟的年均降水由0.5提高到0.7. 这与嵌套RegCM2能模拟出IAP-AGCM所不能分辨的中尺度信号有很大关系.     

古湖沼学中的化石硅藻—80年代以来研究进展

化石硅藻由于其丰度高、壳体易于保存,对环境变化敏感、分布范围广等特点,已成为古湖沼学研究中的重要研究手段。80年代以来国际上湖泊硅藻研究在以下几方面得到迅速发展:(1)系统分类;(2)与环境因子的关系;(3)湖泊酸化、富营养化;(4)气候变化;(5)转换函数;(6)再沉积作用和溶解作用;(7)与色素对比分析等。我国湖泊化石硅藻研究起步较晚,80年代以来已积累了一些研究资料,近年来此项研究已开始受到重视和加强。     

欧亚地区夏季大气环流年际变化的关键区及亚洲夏季风的关联信号

本文利用资料分析和数值模拟方法研究了欧亚地区夏季大气环流的相关性及其与亚洲夏季风的关联信号,以期为欧亚地区的气候变异及可预测性研究提供科学依据.结果表明:欧亚区域同期(JJA)500 hPa高度场年际变化的关键区包括热带区、中纬度的贝加尔湖和巴尔喀什湖之间以及欧洲地中海附近地区;表面气温的关键区主要位于热带海洋;海平面气压的关键区包括热带的海洋性大陆区域、印度洋和非洲大陆赤道附近部分区域、中高纬的贝加尔湖与巴尔喀什湖之间的地区.另外,夏季大气环流年际变化的春季关键区明显西移/南退,特别是表面气温(其西太平洋区不再是关键区).公用气候系统模式CCSM4.0的大气模式在给定海温年际变化的情况下对于上述大气环流相关场及其关键区的模拟基本合理,其中500 hPa高度场的模拟结果较好,海平面气压场的结果逊之;对于同期和前期的结果,模式都有夸大西太平洋海温影响的倾向.对于东亚夏季风指数与大气环流的同期年际变化信号而言,其空间分布基本表现为以30°N为界呈西南东北向的波列状分布;其春季前期信号中,30°N以南的显著区几乎都位于海洋,30°N以北主要位于欧洲、巴尔喀什湖与贝加尔湖之间的地区.南亚夏季风指数的前期显著相关区比同期明显西移/南退.总之,模式的模拟结果和观测结果相当吻合,但其同期模拟结果比前期的更好一些.这些结果说明:模式对于大气环流年际变化的耦合变化信息的刻画是基本合理的,这为利用气候模式进行有关可预测性研究和降尺度预测研究奠定了基础.     

欧亚地区夏季大气环流年际变化的关键区及亚洲夏季风的关联信号

本文利用资料分析和数值模拟方法研究了欧亚地区夏季大气环流的相关性及其与亚洲夏季风的关联信号,以期为欧亚地区的气候变异及可预测性研究提供科学依据.结果表明:欧亚区域同期(JJA)500 hPa高度场年际变化的关键区包括热带区、中纬度的贝加尔湖和巴尔喀什湖之间以及欧洲地中海附近地区;表面气温的关键区主要位于热带海洋;海平面气压的关键区包括热带的海洋性大陆区域、印度洋和非洲大陆赤道附近部分区域、中高纬的贝加尔湖与巴尔喀什湖之间的地区.另外,夏季大气环流年际变化的春季关键区明显西移/南退,特别是表面气温(其西太平洋区不再是关键区).公用气候系统模式CCSM4.0的大气模式在给定海温年际变化的情况下对于上述大气环流相关场及其关键区的模拟基本合理,其中500 hPa高度场的模拟结果较好,海平面气压场的结果逊之;对于同期和前期的结果,模式都有夸大西太平洋海温影响的倾向.对于东亚夏季风指数与大气环流的同期年际变化信号而言,其空间分布基本表现为以30°N为界呈西南东北向的波列状分布;其春季前期信号中,30°N以南的显著区几乎都位于海洋,30°N以北主要位于欧洲、巴尔喀什湖与贝加尔湖之间的地区.南亚夏季风指数的前期显著相关区比同期明显西移/南退.总之,模式的模拟结果和观测结果相当吻合,但其同期模拟结果比前期的更好一些.这些结果说明:模式对于大气环流年际变化的耦合变化信息的刻画是基本合理的,这为利用气候模式进行有关可预测性研究和降尺度预测研究奠定了基础.