黄土高原古气候变化定量重建的新进展

中国黄土- 红黏土沉积是可与深海沉积媲美的陆相沉积载体,记录了晚新生代东亚大陆气候环境变化历史。基于中国黄土的多种理化指标,重建了黄土高原地区构造- 千年尺度东亚季风变化历史,为探讨区域与全球气候的联系提供了关键证据。近年来,黄土高原古气候变化研究逐步从定性描述拓展到定量重建,本文旨在回顾基于中国黄土定量重建古温度和古降雨变化取得的重要进展。首先,梳理了古气候要素定量重建的指标和方法,古温度重建指标包括植硅体、碳酸盐耦合同位素、微生物脂类代用指标等;古降水变化敏感指标包括磁化率、白云石/方解石含量、生物微钙体Sr/Ca比值、有机碳同位素以及10Be等。然后,汇总了典型黄土剖面定量重建的古气候变化序列,分别从构造、轨道及千年时间尺度上探讨了古温度和古降雨的变化特征。结果表明,基于生标重建的不同时间跨度的土壤古温度变化序列,在冰期—间冰期尺度上的波动特征基本一致,但在冰盛期—冰消期时段出现了增温超前现象,说明陆地植被对土壤温度变化有重要调制作用。然而,不同指标重建的降水变化幅度差异较大,主导周期也存在差异,说明定量重建降水变化仍有较大挑战。最后,简要总结了黄土高原古气候定量重建存在的问题,明确了区分温度和降水季节性变化的重要性,指出加强地质记录与模拟结果的对比同化,将有助深化对多尺度季风变化动力学的理解。     

1998年季风爆发期南海大气边界层的日变化

在南海尚未有关于海洋大气边界层结构日变化方面的研究.研究海洋大气边界层,有利于我们更好地研究海洋表层结构变化影响机制,对发生在海洋大气边界层上的过程进行预测预报.因此了解南海海洋大气边界层的结构特征,对于我们进一步了解南海天气尺度海气相互作用有非常重要的意义.通过对1998年在南海南部(6°15′N,110°E)和南海北部(20°29′39″N,116°57′48″E)的南海季风试验中定点科考船释放一天四次的探空观测资料分析得出,季风爆发前海洋大气边界层存在规则的日变化,在中午达到深厚.季风爆发后南海北部大气边界层日变化消失,南海南部依然明显.分析表明对其日变化起重要影响的是短波辐射;潜热输送对大气边界层高度日变化影响不大.与大气边界层厚度日变化相对应,南海南部边界层内水汽日变化明显,而南海北部较不明显.     

2006年台风“碧利斯”与“格美”的降水差异性比较

对2006年7月登陆,西移影响粤东的路径相似、降水过程强度和范围不同的2次台风过程,从环流形势,台风环流本身、结构以及降水性质等方面进行了对比分析.结果表明,"碧利斯"的降水是一典型的和西南季风相结合的降水,而"格美"的降水仅仅是台风本身环流的降水.同时发现两者在登陆2 d内500 hPa平均高度场、水汽通量垂直剖面图,水汽输送时间序列图上均有显著差异.指出水汽输送的强弱,决定了登陆台风的维持时间和降雨强度.     

Seasonal and spatial distributions of phytoplankton biomass associated with monsoon and oceanic environments in the South China Sea

Seasonal variations of phytoplankton/chlorophyll-a （Chl-a） distribution, sea surface wind, sea height anomaly, sea surface temperature and other oceanic environments for long periods are analyzed in the South China Sea （SCS）, especially in the two typical regions off the east coast of Vietnam and off the northwest coast of Luzon, using remote sensing data and other oceanographic data. The results show that seasonal and spatial distributions of phytoplankton biomass in the SCS are primarily influenced by the monsoon winds and oceanic environments. Off the east coast of Vietnam, Chl-a concentration is a peak in August, a jet shape extending into the interior SCS, which is associated with strong southwesterly monsoon winds, the coastal upwetling induced by offshore Ekman transport and the strong offshore current in the western SCS. In December, high Chl-a concentration appears in the upwelling region off the northwest coast of Luzon and spreads southwestward. Strong mixing by the strong northeasterly monsoon winds, the cyclonic circulation, southwestward coastal currents and river discharge have impacts on distribution of phytoplankton, so that the high phytoplankton biomass extends from the coastal areas over the northern SCS to the entire SCS in winter. These research activities could be important for revealing spatial and temporal patterns of phytoplankton and their interactions with physical environments in the SCS.     

青藏高原东部边缘"成都黏土"粒度记录的约500 kaBP的干旱化增强事件

亚洲内陆干旱化是新生代青藏高原隆升和全球气候恶化的重要标志。对位于青藏高原东部边缘的成都黏土粒度记录的研究,及与黄土高原地区粒度记录的对比,表明该地区的粒度记录都在约500kaBP时发生了一次明显的粒度增大、粗颗粒含量增加的变化,表明东亚地区约500kaBP以来发生了一次明显的干旱化增强事件,推测青藏高原在中更新世强烈隆升进入冰冻圈,导致中下层西风环流显著分叉绕流以及随后的进一步强化,是亚洲内陆干旱化阶段性增强的重要原因。     

Phytoplankton dynamics associated with the monsoon in the Sulu Sea as revealed by pigment signature

Phytoplankton dynamics during the northeast monsoon was investigated in the Sulu Sea from algal pigment analysis. We visited the Sulu Sea in February 2000, a mid period of the northeast monsoon, and in November and December 2002, the beginning of the northeast monsoon. SeaWiFS images showed generally low concentrations of surface chlorophyll a (Chl a) during the southwest monsoon and higher concentrations with several peaks during the northeast monsoon. In the beginning of the northeast monsoon, subsurface chlorophyll maxima (SCM) occurred, where vertical variation in class-specific composition as estimated from pigment signatures was prominent. Prochlorococcus, cyanobacteria, prymnesiophytes and crysophytes were important groups above the SCM, and the contribution of cyanobacteria to Chl a became much lower at and below the SCM. Contributions of chlorophytes and prasinophytes to Chl a generally showed maxima near the SCM. This distribution was accompanied by vertical changes in the concentration of photoprotective pigments relative to photosynthetic accessory pigments. During the mid northeast monsoon, the upward supply of nutrients was probably enhanced at some stations due to vertical mixing, and as a consequence diatoms dominated in the upper 100 m water column of these stations, and other eukaryotic flagellates including prymnesiophytes, chrysophytes and cryptophytes were secondary major components of the community. The elevation of Chl a concentration and changes in phytoplankton community during the northeast monsoon likely influence the variation in biological production at higher trophic levels in the Sulu Sea.     

东北季风期海南岛三亚湾初级生产力分布特征及其影响因素

根据2006年10月和2007年1月的监测资料,对三亚湾在东北季风初始期和盛行期初级生产力的分布特征及其受水体环境的影响因素进行了分析。三亚湾秋、冬季表层潜在初级生产力平均值分别为6.81mgC·m-3·h-1和7.47mgC·m-3·h-1;水柱初级生产力平均值分别为504.96mgC·m-2·d-1和495.33mgC·m-2·d-1。东北季风期间,三亚湾水体垂直混合作用加强,层化现象减弱,水动力过程和营养盐等环境因子是该海湾初级生产力分布特征和季节变化的重要调控因素;其中冬季较高的DIN分布对表层初级生产力有潜在促进作用,而水体扰动增强、真光层深度下降则导致水柱初级生产力低于秋季。三亚河口近岸水域秋、冬季均为营养盐、叶绿素a及初级生产力的高值区,其中表层潜在初级生产力在秋季和冬季分别达到了45.80mgC·m-3·h-1和39.27mgC·m-3·h-1,表明调查期间三亚河营养盐输入对近岸水体浮游植物初级生产过程的显著影响。     

南海南部近50万年来沉积物特点及古环境意义

对南海南部MD05-2897孔沉积物的分析显示,该孔涵盖氧同位素1~12期,底界年龄约为50万年。碳酸钙含量曲线形态基本与底栖有孔虫氧同位素曲线平行,即碳酸钙高值对应氧同位素轻值,呈现典型的大西洋型碳酸钙分布模式。碳酸钙含量在冰消期的高值出现及含量变化均领先于氧同位素,证明低纬海区"碳酸钙泵"对大气二氧化碳浓度和温度的作用。粒度分析显示,3~5μm组分含量曲线的变化与氧同位素曲线基本平行,说明它主要受海平面升降变化控制,可作为海平面变化的间接指标。而1.5~2.5μm粒级颗粒主要通过河流的悬浮搬运,直接受亚洲夏季风及其所带来降雨的影响,可间接反映夏季风的强弱变化。南海南部深海沉积中的季风记录具有0.1 Ma偏心率周期,40 ka斜率周期,20 ka岁差和10 ka半岁差周期等丰富的频谱,显示出低纬度海区气候变化对轨道周期的良好响应。     

基于NLCCA的中国夏季降水与东亚夏季风关系的探讨

运用一种基于人工神经网络的非线性典型相关分析方法(NLCCA),对中国夏季降水与东亚夏季风之间的非线性关系进行了分析。结果表明,夏季降水对东亚夏季风的响应具有一定的非线性,当夏季风较强与较弱时,对应的中国夏季降水异常分布呈现明显的不对称性。夏季降水与夏季风之间的关系可分离为线性响应和非线性响应,其中非线性响应部分占总方差贡献的52.1%,说明我国夏季降水异常分布与东亚夏季风相互之间的关系既有线性特征也有非线性特征,非线性响应略显重要。     

亚洲热带气候态夏季风涌传播特征及其对中国降水的影响

基于1979—2020年逐日的NOAA向外长波辐射资料、NCEP/NCAR再分析风场资料,以及全球CMAP再分析降水资料,探讨了气候态亚洲热带夏季风涌的传播过程及与我国夏季相应的降水联系。分析结果表明,主汛期亚洲热带气候态夏季风季节内振荡(CISO)活动是亚洲夏季风活动的主要特征,随时间北传的亚洲热带夏季风CISO称为亚洲热带夏季风涌,主要有南亚夏季风涌和南海夏季风涌。亚洲热带夏季风涌的传播可分为四个阶段。在亚洲热带夏季风涌的发展阶段,印度洋区域低频气旋与对流活跃,孟加拉湾和南海热带区域被低频东风控制,我国大部分地区无降水发生,降水中心位于两广地区。当进入亚洲热带夏季风涌活跃阶段,孟加拉湾和南海热带地区低频气旋和对流活跃,东亚低频“PJ”波列显著,我国降水中心北移到长江以南的附近区域。亚洲热带夏季风涌减弱阶段,孟加拉湾与南海低频气旋消亡,对流减弱,低频西风加强,日本南部附近为低频反气旋控制,我国长江中下游低频南风活跃,降水中心也北移到长江中下游地区,而华南地区已基本无降水,此阶段的大气低频环流场与亚洲热带夏季风涌发展阶段基本相反。进入亚洲热带夏季风涌间歇阶段时,孟加拉湾和南海热带地区低...