中国南方湿润区红层地貌及相关问题探讨

我国红层出露面积广大,但地学界对红层关注不足,各学科对红层问题的研究缺乏融合,存在着＂多张皮＂的问题;尤其是对红层这个特殊的脆弱地理单元的土地退化及生态环境问题缺少关注。南方湿润区是我国红层集中分布区之一,大部分红层区存在着严重的地貌灾害和水土流失问题,甚至分布着许多＂红层荒漠＂。红层区的土地退化虽与人的不合理利用关系...     

环礁潟湖沉积物重建南沙群岛小冰期以来的热带气旋活动

热带气旋活动以及由此产生的风暴潮和强降雨对南海及周边沿海地区社会经济构成巨大威胁。对器测记录之前全新世热带气旋的研究有助于准确预测全球变暖背景下热带气旋活动的变化趋势。本文利用南沙群岛安乐礁潟湖沉积物重建了小冰期以来准年分辨率的热带气旋活动,共识别28个风暴事件层。研究表明,小冰期以来,南沙群岛安乐礁热带气旋活动在年代际到百年尺度上频繁变化,发育两个主要的风暴活跃期。在小冰期早期(AD1471—1620)经历了最为强烈的风暴活跃期,另一个风暴活跃期位于现代暖期的AD 1930—1960,风暴活动虽有所加强,但明显低于小冰期早期。与同期永暑礁重建结果的对比表明,热带气旋活动存在明显的时空差异性,更多来自相近区域的高分辨率风暴记录可有效降低古风暴活动重建的不确定性,提高重建记录的准确度。     

中国热带西部的小冰期

中国热带以约105°E为界分为东部和西部。热带西部主要是滇南地区。按照史书记载的25个冷冬降雪年份,小冰期为1498-1896年,期间有3个寒冷阶段(1498-1550年、1694-1826年、1868-1896年)和2个相对温暖阶段。热带西部的小冰期比东部地区历时短,寒冷阶段滞后,影响范围较小。小冰期时水旱灾害频仍。小冰期的寒冷阶段与太阳黑子活动的平静期有一定的相关性。热带东、西部小冰期的差异,主要是由于东部受东亚季风影响,西部受南亚季风影响。     

树轮记录的小冰期以来青藏高原气候变化的时空特征

小冰期气候为评估现代气候变化提供了最直接的背景。本文主要依据树轮资料,同时结合现代仪器观测记录,利用经验正交函数(EOF)方法探讨了青藏高原小冰期以来气候变化的时空特征。首先分析了高原的温度变化。近50年来青藏高原的温度变化基本同相位变化,没有明显的区域差异; 乌兰树轮序列是青藏高原的冬半年(9～4月)温度代用指标; 利用6条指示夏季或暖季温度变化的树轮序列合并形成的新序列可指示高原春季-夏季(3～8月)温度变化; 依据RCS(区域曲线标准化)方法建立的昌都树轮序列,能够反映整个青藏高原的年平均温度变化; 不同季节的温度重建序列均显示17世纪和18世纪20～70年代是高原小冰期气候寒冷的时期,而18世纪初,19世纪后半叶,20世纪中期的气候较温暖,且均显示20世纪末期气候的快速增暖事实。其次,从重建的亚洲区域夏季PDSI(Palmer Drought Severity Index)网格化数据集中提取42个网格点数据,分析了过去700年(1300～2005A.D.)高原的湿度变化。发现前3个特征向量代表了高原过去湿度变化的主要空间模态,与利用器测降水记录展开的EOF模态基本一致,表明主导高原干湿变化时空差异的物理过程是稳定的,不随时间而变化; 近700年来高原南北部湿度变化具有明显的区域差异,最显著的差别是: 自20世纪中期以来高原北部存在明显的变湿趋势,而高原南部却恰恰相反,呈现逐渐变干的趋势; 近700年来高原南部的干湿变化有超前于高原北部的趋势。     

小冰期气候的研究

本文总结分析了近年来国内外对小冰期气候的研究,对亚洲、欧洲、北美、南美、非洲、北极地区及南极洲的各种重建气温序列进行了整理。所有序列均取1000-1989年每50年的平均值（最后一个仅有40年）,并统一对近千年平均求距平。发现17世纪及19世纪的冷期有很大普遍性。平均比20世纪后半低1.0℃左右。火山活动与太阳活动（14C）指数及平均气温序列的相关系数分别为-0.49及-0.73,说明这两个因素可能是小冰期形成的原因。     

中国的小冰期气候及其与全球变化的关系

根据由历史文献资料复原的气候序列和树木年轮、冰芯记录以及冰川、沙漠、湖泊资料,作者认为,我国的小冰期持续至19世纪90年代结束。这期间最寒冷的时段是17世纪20年代—90年代和19世纪20年代—90年代。文中指出小冰期时我国的寒潮、梅雨、尘暴、干旱灾害及降水变率的特点。将我国的资料与欧洲、日本的资料拼图,并与北美的资料对比,可以看出,我国小冰期的气候变化与全球变化一致,其中寒冷时段在欧洲的出现略早于东亚,而我国出现的若干个最寒冷的10年则同时在北美和欧洲出现。     

过去600年中国西南地区极端旱涝事件的重建与分析

以历史文献为主要资料,采用百分位阈值法重建了过去600年（1400~2000年）中国西南地区发生概率为10%的极端旱涝事件序列,发现：1700年是西南地区极端旱涝事件的转折点,之前极端干旱年份多于极端洪涝年份,之后极端洪涝年份多于极端干旱年份。现代暖期,极端旱涝事件发生频率与强度偏高,但皆未超过历史时期的峰值。在偏暖湿时,极端旱涝事件偏少,极端洪涝年多于极端干旱年;在偏冷干时,极端旱涝事件均较多,极端干旱年发生概率高于极端洪涝年;在小冰期和现代暖期内极端旱涝事件有不同的冷暖对应模式。西南地区极端旱涝事件的发生与亚洲季风有着密切的关系,且南亚夏季风的影响更为突出,1700年前后极端旱涝事件的转折对应了南亚夏季风的转折。南亚夏季风偏强时,极端旱涝事件偏少且极端洪涝事件发生概率高于极端干旱事件,南亚夏季风偏弱时则反之。ENSO在年际尺度上对极端旱涝事件发生有重要影响。PDO在年代际和多年代际尺度上通过影响亚洲季风,进而影响到西南地区极端旱涝事件。

     

近500年西沙群岛海面温度年际变化的珊瑚记录及其环境意义

在南海西沙群岛（15.76°~17.13°N,111.18°~112.90°E）5条年分辨率的滨珊瑚生长率（即每年生长宽度,mm/a或cm/a）序列和4个U-Th年龄的基础上,根据珊瑚生长率与器测海温的显著正相关关系特征并建立的转换方程,定量重建了近500年（1520~2007 A.D.）连续的年分辨率的西沙海温历史。这一时期的海温变化可以分为两个主要阶段：1）1520~1825 A.D.以小幅波动为主,略有下降（-0.21±0.07 ℃）。2）1826~2007 A.D.整体呈上升趋势（0.93±0.15 ℃）,其中1826~1899 A.D.快速上升（1.0±0.13 ℃）;1900~1971 A.D.小幅波动,略有下降（-0.16±0.19 ℃）;1972~2007 A.D.再次上升（0.55±0.30 ℃）。同时,近500年来西沙海温具有显著的年际、十年际和多年代际周期,分别对应于ENSO、太阳活动和太平洋多年代际涛动（PDO）。珊瑚生长率记录的西沙海域持续升温始于1820年代后期,与西太平洋暖池区的升温起始时间相当,但略早于全球其他区域,体现了南海海域对赤道海域海洋环境变化的敏感响应。

     

欧亚大陆中世纪暖期与小冰期温度变化的区域差异分析

根据集成多来源代用资料新建的欧洲过去1500年和亚洲过去1200年温度变化数据集,采用旋转经验正交函数分解方法将欧亚大陆划分为11个温度变化区;分析了各区在中世纪暖期和小冰期期间的显著温暖、寒冷时段和温度变幅以及中世纪暖期以来各区的百年最大升温速率。结果显示：1）在800~1350年间欧亚大陆各区均存在显著的温暖时段,但其起讫时间及暖峰出现年代和温暖程度却存在显著差异;其中欧洲、亚洲中部各区多始于9世纪前期,亚洲东部各区则多始于10世纪中前期,印度南部最迟（始于13世纪）,且多数区域曾被其间的多年代际转冷而分割为2~3个温暖时段;偏暖区域最多的时段为1001~1020年,11个区域中有9个显著偏暖;温暖程度最显著的区域出现在欧洲北部和亚洲中部及东亚东部,其暖峰的年代温度距平皆达相应区域20世纪最暖10年的一半以上。2）在1400~1900年间欧亚大陆各区均存在显著的寒冷时段,尽管其起讫年代也存在差异,但各区寒冷时段出现的时间较中世纪暖期更为同步,其中1581~1610年所有11个区均显著寒冷,1830s也有10个区域表现为气候寒冷。寒冷程度最显著的区域出现在欧洲西部、亚洲中部及东亚,其冷谷年代的温度皆比过去千年各区平均温度低1.5倍标准差以上。3）20世纪增暖在欧亚大陆的所有区域几乎同步,且多数区域现代暖期的百年最大升温速率高于此前至中世纪暖期。上述区域差异可能是因历史冷、暖期主要受太阳、火山活动和气候系统内部变率等自然因素驱动,而20世纪暖期则受人为导致的温室效应增强主控。然而,受代用资料对温度变化响应的时空敏感度不一和时空分布不均等影响,现有研究结果仍存在显著不确定性。

     

重建与模拟中过去500年厄尔尼诺和东亚夏季风关系的年代际变化

在厄尔尼诺衰减年夏季,西北太平洋上通常会激发异常反气旋,并加强东亚夏季风。基于过去500年的重建数据,分析发现厄尔尼诺和东亚夏季风的关系并不稳定,而是存在年代际震荡。特别是在17世纪的小冰期,在厄尔尼诺衰减年的夏季,西北太平洋上空的环流表现为气旋异常。通过EOF分解发现,厄尔尼诺引起的东亚夏季风异常的年代际变化有两种主导模态：第一种是偶极子模态,表现为中南半岛和菲律宾群岛的负降水异常,以及中国东部降水增多;第二种是东亚地区表现为一致变化的均一模态。在厄尔尼诺衰减年的夏季,西北太平洋异常反气旋的年代际变化主要是由偶极子模态控制,且与有效太阳辐射呈正相关。在小冰期,太阳辐照度剧烈减少,从而导致衰减年的夏季西北太平洋出现气旋型异常。模式模拟可以重现重建资料得到的偶极子和均一模态,并且反气旋的年代际变化同样也是由偶极子模态引起的。从内部变率的视角来看,偶极子模态与类厄尔尼诺型的太平洋气候平均态有关。当关注于外部强迫的响应,尽管模式集合平均与有效太阳辐射表现为负相关,但是集合成员之间并不是完全一致的年代际变化,存在较大的方差。说明对于外强迫的响应,模式与重建资料仍存在一定的差异。