大洋碳循环与气候演变的热带驱动

20世纪气候演变研究的最大突破,在于地球轨道变化驱动冰期旋回的米兰柯维奇理论。然而近年来学术界对热带过程和大气CO2浓度变化的研究进展,暴露了传统的轨道驱动理论存在着对低纬区和碳循环在全球气候系统中作用估计不足的严重缺陷。国家重点基础研究发展计划项目"大洋碳循环与气候演变的热带驱动"拟以南海与西太平洋暖池的深海记录为依据,进行全球性对比和跨越地球圈层的探索,通过观测分析结果与数值模拟的结合、地质记录与现代过程的结合,检验和论证大洋碳储库长周期变化机制的假说,对于不同时间尺度上低纬过程如何通过碳循环在全球气候环境演变中的作用,实现理论上的突破。同时简要介绍了该项目的目的、科学意义、关键科学问题及预期目标等。     

南海北部天然气水合物远景区末次冰期以来底栖有孔虫稳定同位素特征及其影响因素

底栖有孔虫碳同位素负偏移是地质记录中天然气水合物释放的重要证据之一.对南海北部西沙海槽和东沙陆坡等天然气水合物远景区XH-27PC和DS-4PC柱状样分别进行顶空气甲烷含量分析、有机碳含量分析、粒度分析和有孔虫氧碳同位素分析.结合碳酸盐含量及AMS 14C测年,揭示研究区末次冰期以来底栖有孔虫的稳定同位素特征.结果显示:西沙海槽BSR区沉积物中甲烷含量较低;底栖有孔虫碳同位素负偏不明显,与顶空气甲烷含量呈弱正相关(R=0.32),与有机碳含量有强负相关(R=-0.82),说明低通量甲烷不足以引起底栖有孔虫碳同位素显著偏移,在无甲烷或甲烷轻微渗漏的环境中有机碳的厌氧氧化是影响底栖有孔虫碳同位素组成的主要因素.东沙陆坡BSR区沉积物中含有大量的甲烷气体;底栖有孔虫氧同位素记录在末次冰期异常偏重,可能与天然气水合物的分解释放有关;同时可识别出多期碳同位素快速负偏事件,其成因很可能是末次冰期海平面下降导致海底沉积物的温度、压力条件发生变化,从而引发水合物甲烷失稳分解,底栖有孔虫吸收富12C的甲烷源碳致使壳体碳同位素负偏移.     

冲绳海槽千年来陆源物质输入历史与东亚季风变迁

为解决近1000年以来东海沿岸地区气候演化及其对南冲绳海槽陆源物质输入的影响, 对取自南冲绳海槽的MD05-2908孔上部(0~810cm) 共78份孢粉样品和199份有机碳同位素样品进行了分析.结果显示, 近1000年以来南冲绳海槽陆源物质输入存在着显著波动, 其中1100~1040aBP、960~880aBP和800~480aBP期间, 陆源物质输入比例增加; 1040~960aBP和480~230aBP期间, 陆源物质输入比例减少.将陆源物质输入指标与陕西佛爷洞δ13C含量记录对比分析, 发现陆源物质输入比例变化与季风的变化密切相关.当夏季风减弱时, 导致降雨带长时间集中在南部地区, 增强的降雨量提高了风化剥蚀以及沉积物向海洋搬运的能力, 使得陆源物质供应量增加.      

东亚季风“2.8ka”事件高分辨率的石笋记录

据湖北省神农架永兴洞一支石笋的8个230Th年龄、648个δ18O数据,建立了晚全新世4.40～ 1.75ka B.P.时段平均分辨率为4a的东亚夏季风演化序列,其中在2.92～ 2.74ka B.P.期间,δ18O发生显著正偏,幅度达2.5‰,指示一个显著的弱季风事件(这里称之“2.8ka”事件).该事件以夏季风缓慢减弱开始,迅速增强结束,事件内部有两个次一级的振荡旋回(两峰三谷结构),在内部细节与转型特征上类似湖北和尚洞石笋δ18O记录的“8.2ka”事件,暗示发生在全新世这两个冷事件的驱动机制基本一致.这两个弱季风事件都发生在太阳活动明显减弱时期,并分别与北大西洋Bond 2和Bond 5冰漂碎屑事件同步,表明百年尺度的东亚季风环流的演化由太阳活动和北高纬气候共同驱动.     

石笋氧同位素和微量元素记录的陕南地区4200～2000a B.P.高分辨率季风降雨变化

基于陕南祥龙洞石笋XL2的19个230Th年龄、218个氧同位素分析以及896个Sr/Ca分析数据,高分辨率重建了4200～1972a B.P.期间陕南地区季风降雨变化.重建结果显示陕南地区这一时期季风降雨有显著的127～105a和57a周期,可能分别受控于太阳活动、PDO和/或AMO的变化.重建时段有3次百年尺度的干旱事件,分别发生于2200～2100a B.P.,2900～2700a B.P.和3600～3400a B.P.,其中2900～2700a B.P.干旱事件对应于北大西洋地区2.8ka冷事件.对比研究显示,尽管祥龙洞石笋和董哥洞石笋δ18O记录整体一致,但除了2900～ 2700aB.P.干旱事件之外,其他两次干旱事件在董哥洞石笋记录中并不明显.而尽管总体上祥龙洞和和尚洞石笋δ18O记录的差异要大,但XL2的3次干旱事件在和尚洞记录都有明显体现.有精确年代控制的祥龙洞、董哥洞及和尚洞石笋氧同位素记录的差异,揭示晚全新世我国季风降雨在十一百年尺度存在区域差异.     

天然气水合物资源量估算方法及应用

近年大量的勘探与研究成果表明,中国南海海域具有良好的水合物资源前景。根据所掌握的勘探资料,尝试利用“概率统计法”对南海海域水合物资源前景进行了初步预测,在50%概率的条件下,南海海域的水合物资源量约为649.68×1011m3,与众多学者对全球天然气水合物资源量的估算相似。由于目前勘探程度较低和很多评价参数不能准确给定,因此对南海海域天然气水合物资源量的估算是初步的。该项研究旨在探索天然气水合物资源量的评估方法,随着勘探、研究程度的深入和评价资料的增多,水合物资源量的评价精度将会得到进一步的提高。     

从微体化石看西太平洋暖池的形成与演化

通过对南海大洋钻探ODP第184航次的ODP1143站和ODP1146站以及中德合作"太阳号"95航次的南沙海区17957-2柱状样中微体化石进行定量分析,提取了近18MaB.P.以来南海上部海水垂向结构的变化.结果发现11.5～10.6MaB.P.之间和3.6～3.3MaB.P.以来南海温跃层深度的南北梯度明显增大,指示了西太平洋暖池雏形的开始和现代暖池的最终形成,且分别对应于印度尼西亚海道和巴拿马地峡的关闭.此后,南沙海区的温跃层深度自约0.9MaB.P.逐渐变浅,至约0.15MaB.P.又再变深,反映了西太平洋暖池的减弱和再次加强.因而,晚新生代西太平洋暖池的形成和演化呈现阶段性.     

基于激光雨滴谱的双偏振雷达定量降水估测算法应用评估

基于S波段双线偏振雷达资料、雨量计资料及激光雨滴谱数据,在CSU-ICE算法的基础上建立了CSU-LPA算法.以华南地区一次季风暴雨过程为评估对象,对CSU-LPA算法与传统PPS (Precipitation Processing System)算法进行了效果对比,评估该算法在业务中的应用效果.结果 表明,在绝对值相对误差指标上,CSU-LPA算法相对于PPS算法其估测误差减小了约16％;PPS算法在过程累计估测降水分布中存在几个区域的显著高估,且估测散点值分布离散,而CSU-LPA算法的估测结果与实况吻合度较高,估测散点值分布集中,说明新算法稳定性良好;单站小时累计估测降水中,CSU-LPA算法能有效抑制PPS算法的高估效应,尤其在累计雨量较大的时候体现得更为明显.     

新的高原季风指数与四川盆地夏季降水的关系

用NCEP/NCAR逐月再分析资料和中国560站月降水资料,定义了一个高原季风指数IPM2。结果表明:与原有高原季风指数相比,该指数与四川盆地夏季降水的相关性更好,能够较好地反映四川盆地夏季降水的异常变化。当高原夏季风偏弱时,巴尔喀什湖至贝加尔湖低压槽、亚洲东岸高压脊、印度低压均加强,同时西太平洋副热带高压偏北,来自孟加拉湾的西南风水汽输送和源于西太平洋的偏南风水汽输送均加强,这种环流形式有利于四川盆地西(东)部夏季降水偏多(少);当高原夏季风偏强时,情况相反。IPM2弱(强)大(小)年与四川盆地西(东)部涝年环流背景相似,表明IPM2能够很好反映四川盆地夏季降水异常的环流场特征。     

2009年广东前汛期一次连续性特大暴雨的特征及成因

用地面常规站、自动气象站资料,探空资料,卫星云图产品及NCEP／NCAR1°×1°每6h再分析资料等,对2009年5月23-24日广东中西部沿海地区的连续性特大暴雨进行了分析。结果表明：此次强降水持续时间长、强度大、降水落区集中,具有明显的中α尺度特征。由于西太平洋副热带高压稳定维持,南海中尺度涡旋和偏南风低空急流快速北抬;涡旋北侧的暴雨区为强辐合上升区;索马里越赤道气流、孟加拉湾西南季风气流及110°E越赤道气流汇流形成强盛而狭窄的季风涌水汽输送带,为暴雨区提供充分的水汽和不稳定能量。两次中尺度对流云团的强烈发展造成了此次强降水;而高层的环流形势有利于对流云团在珠江口西侧的稳定少动。