高原湿地若尔盖国家级自然保护区景观变化

以1990年和2000年及2007年landsat5 TM影像解译出的景观格局图为主要数据源,应用FRAGSTATS软件对景观斑块数、斑块面积百分比、Shannon多样性指数和Shannon均匀度等7个景观格局指数及景观类型转移矩阵定量,分析近20年来若尔盖保护区景观格局动态变化及其驱动因子.结果表明:17年来,若尔盖国家级自然保护区的斑块数、斑块面积百分比、聚合度、Shannon多样性指数和Shannon均匀度都发生了较大变化,景观尺度下退化沼泽为景观基底占优势的景观类型,2007年占全区总面积比例48.05%,该区在人类活动影响下,景观破碎度和异质性先降低后期增加,优势度增加后降低.1990～2000年,湖沼和河流水面积减少,沙地治理,退化沼泽、草甸和灌木面积分别增加了1 978.60 hm2、2 559.09 hm2和824.27 hm2,2000～2007年,湖沼水面积仍在退缩,退化沼泽、草甸类的草场面积持续增加,沙地显著增加1 945.90 hm2.气候变暖叠加人为排水疏干、过度放牧、无序旅游、管理局的保护管理及基础建设等是保护区湿地景观格局变化的主要驱动因素.     

东南极冰盖Princess Elizabeth地区LGB69冰芯化学记录反映的南印度洋过去300 a大气环流变化

利用2002年中国南极考察期间在东南极冰盖Princess Elizabeth地区钻取的LGB69冰芯, 对其海盐离子与大气环流的关系进行了分析. 结果表明: 冰芯主要化学离子的经验正交函数(EOF)分解的第一特征向量(EOF1)可以作为描述海盐气溶胶的传输强度的代用指标, 可用于表征南印度洋准定常低压带海平面气压(SLP)的变化. 冰芯最近23 a(1979-2001年)的记录与SLP和低层风场的相关模态反映了海平面气压场准半年振荡(SAO)和南极大陆边缘下降风的季节特征. LGB69冰芯很好地记录了1708-2001年间南半球环状模(SAM)的变化特征, Na⁺时间序列呈现的3.5 a周期变化与SAM的周期变化具有很好地一致性. 在1970年SAM转为正位相后, 其与Na⁺的相关关系也由负相关转为正相关. LGB69冰芯的海盐离子可以作为重建过去近300 a海平面气压场和SAM变化的代用指标.     

冰冻圈变化的可预测性、不可逆性和深度不确定性

IPCC第六次评估报告(AR6)第一工作组报告对气候系统各要素的可预测性(predictability)、不可逆性(irreversibility)和深度不确定性(deep uncertainty)给出了新认识.文中基于此对全球冰冻圈变化的上述三方面加以总结和归纳.总体来看,无论何种排放情景,半球和全球尺度上冰冻圈各要...     

格陵兰NEEM冰芯1711~1969年火山事件重建

冰芯作为良好的地质载体,为第四纪气候和环境研究提供了详实的信息。本研究利用连续流动装置对格陵兰冰盖西北部获取的一支90 m浅冰芯（命名为NEEM2009S1：77.45°N,51.06°W;海拔高度2450 m）融化处理,对氧和氢同位素比率（δ¹⁸O和δD,2 cm分辨率）和硫酸根离子浓度（SO₄^2-,10~12 cm分辨率）进行了测试。基于δ¹⁸O和关键的强火山事件对该冰芯进行了定年,结果为1711~1969年（不确定性为±1年）;通过非海盐硫酸根离子浓度（nssSO₄^2-）重建了该冰芯过去1711~1969年期间火山事件的历史。SO₄^2-浓度和通量很好地揭示了不同强度大小的火山事件。评估了强火山事件（VEI≥5）其产生的气候制冷效应;同时,由于该冰芯距离冰岛较近,本研究重点讨论了该冰芯对冰岛火山事件的记录历史,数据结果对了解冰岛历史时期火山信息具有重要的意义;此外,低纬度东亚与阿拉斯加地区的火山也容易传输至格陵兰冰盖。重建结果对于更好的理解火山事件对区域、全球环境与气候的影响具有重要的参考价值。

     

极地系统变化及其影响与适应新认识

地球北极和南极部分地区正在经历着以变暖和冰冻圈退缩为主要特征的显著变化,不仅深刻影响着当地生态环境和社会经济,而且具有半球乃至全球效应。IPCC在2019年9月发布的《气候变化中的海洋和冰冻圈特别报告》（SROCC）第三章对极地系统变化及其影响与适应做了系统评估,主要呈现了IPCC第五次评估报告（AR5）之后极地冰冻圈、海洋、生态和社会系统相互作用的最新科学认知,探讨了降低脆弱性和风险、增强适应性和恢复力的路径。文中对SROCC第三章进行扼要解读,主要内容包括：(1)极地海洋、海冰、积雪/冻土/淡水冰、冰盖与冰川等极地系统要素过去和未来变化及其影响以及极地与中低纬度天气气候之间的关联;(2)人类响应极地系统变化的策略和不足以及应对未来变化的不确定性;(3)当前加强极地恢复力建设的主要行动及其实施进展。     

过去2000年北极地区气候变化特征及其对AMO的响应

北极地区对全球变暖十分敏感,分析北极地区过去2000年历史气候对揭示全球气候变化极其重要,也是国际过去全球变化计划（Past Global Changes,简称PAGES）的重要目标。然而,过去2000年北极不同区域的气候随时间变化是否存在一致性仍有待检验。文章基于北极地区及其3个子扇区（北大西洋扇区、阿拉斯加扇区和西伯利亚扇区）的温度序列,对过去2000年北极的气候变化进行了趋势分析与频谱特征分析,初步探讨了大西洋多年代涛动（Atlantic Multi-decadal Oscillation,简称AMO）作为驱动因子对北极地区温度的影响。结果表明,公元1~1800年间北极地区存在着普遍的降温过程（-0.47℃/ka）,但温度变化区域差异显著,其中北大西洋扇区与北极地区整体温度间呈现显著的相关性（0.82）。北大西洋扇区温度呈现"平稳-下降-陡升"的趋势,阿拉斯加扇区温度呈现"下降-缓升-下降-陡升"的趋势,西伯利亚扇区温度呈现"平稳波动-陡升"的趋势。在过去200年间北极地区及其3个子扇区气候均出现了快速变暖。频谱分析表明,北极地区温度存在着准14年、准26年、准62年、准75年和准186年周期,其中北极地区温度的LFV谱在准62年与准75年周期和AMO周期大致吻合。综合交叉谱与小波分析的结果,公元1100年后,AMO以准74年的周期影响北极的气候变化,其中,北大西洋扇区受影响最为明显。阿拉斯加扇区与西伯利亚扇区虽然存在着显著的年代际周期特征,但可能与AMO的关联并不显著,这些区域气候变化的影响机理需要进一步深入研究。     

基于机器学习方法重建的过去1000年北半球环状模（NAM）指数

基于机器学习方法重建的过去1000年北半球环状模受限于观测资料的短缺,关于北半球主要大气环流模态（Northern Annular Mode,简称NAM）的演变规律和机理还很不明确。运用树轮、冰芯、沉积物等代用指标重建时间序列更长的NAM指数有助于加深对其演变规律和驱动机制的认识。本文通过评估多种机器学习模型在古气候重建中的适用性,基于PAGES 2k的气候代用指标重建了过去1000年高分辨率（1年）的NAM指数。研究结果表明相比普通线性回归模型和随机森林等模型,CatBoost、极端随机树和主成分回归模型可以有效地避免过拟合,模型具有更高的稳定性和可靠性,其中CatBoost模型的重建结果与器测时段内NAM指数的相关系数最高（R=0.93,p < 0.01）,能够更好地拟合NAM指数的量级和峰谷变化。分析过去1000年NAM指数的变化特征,发现NAM具有显著的百年际周期（167.5年）和多年代际周期（32.3年）波动,1950~2000年NAM由负位相转向正位相的速率在过去1000年中前所未有。进一步探究NAM与温度和海冰的关系发现,1850年之前,暖期对应NAM增强,冷期对应NAM减弱;而在1850年之后NAM的多年代际变化与巴伦支-喀拉海海冰范围的变化趋于一致,1950年之后NAM向正位相快速转变可能是温度和北极海冰异常共同影响的结果。