中国冻土地下水研究现状与进展综述

冻土地下水系统不仅在寒区水文循环中扮演着重要的角色,同时也在寒区水文过程和地表过程及其科学研究中起到了集蓄、融冻和泄流等至关重要的作用。近几十年随着全球气候变暖及人类活动（寒区工程量）的增加,冻土退化趋势显著,这一过程改变了寒区的水文地质条件,导致地下水动态特征发生显著变化,从而引起一系列的生态环境变化。近些年,诸多学者通过构建水热耦合模型来研究冻土地下水的运动机理、分布状况和季节动态,促进了寒区地下水理论知识的发展,推动了寒区水文地质知识体系的进步。本文主要针对目前我国多年冻土区地下水的研究现状进行了分析、整理、归纳,为进一步研究气候变化下地下水系统的发展与演变,以及对生态环境的影响提供参考依据。     

Geochemical Characteristic of Charnockites in North Margin of North China Craton: Indicating the Significiant of the Neoarchean Tecnotic Event

The Neoarchean charnockites of North margain of North China Craton(NCC) has become a hot topic into understanding the Early Precambrian basement. Although there is a broad consensus that charnockite is usually related to granulite facies metamorphism, whether its petrogenesis and tectonics characteristics remains controversial. Inclusions within hypersthene and garnet in charnockite are used to identify the peak granulite facies mineral assemblage, with the formation of Magnesian–charnockite attributed to anatexis of the protolith associated with this granulite facies metamorphism. The distribution of major and trace elements in charnockite is very uneven, significant depleted in LILEs(eg. Cs, U, Th) and HFSEs(eg. Nb, Ta, P and Ti), riched in Sr. Raising to the coexistence of Eu–enrichment and Eu–depletion type of REE patterns that influenced by the content of plagioclase and the remnants minerals of zircon and apatite. Comparative the petrography, geochemistry and geochronology data of Magnesian–charnockite indicate that the ratios of mafic pellites and basalts involved in anatectic melting are different by the upwelling of mantle magma, also resulting in the Eu anormals characteristics. The formation of the Magnesian–charnockite is closely connected with the subduction of the NCC oceanic crust(About ～2.5 Ga). However, Ferroan–charnockite may be the formed by the crystallization differentiation of the upwelling of mantle–derived shoshonitic magma(About ～2.45 Ga), with the lower crust material addition.     

商末气候变化对于稻作农业的影响——基于济南大辛庄、刘家庄遗址商代植物遗存观察

气候变化影响着农作物的生长。文章通过对比济南大辛庄遗址中、晚商时期的植物遗存和济南刘家庄遗址商末周初的植物遗存,发现两个遗址主要农作物均包括粟(Setaria italica (L.)Beauv.)、黍(Panicum miliaceum L.)、大豆(Glycine max(L.)Merr.)和小麦(Ttiticum aestivum L.),大辛庄遗址水稻(Oryza sativa L.)绝对数量较多,但刘家庄遗址未发现水稻。综合本地区其他遗址的植物考古研究结果,可以发现山东地区岳石文化时期、商代水稻仍是主要粮食作物之一,但到商末周初水稻数量急剧减少。同时,邻近的中原地区和关中地区,多处商周时期遗址水稻种植也普遍出现萎缩。多项地质记录表明,商末(3000 a B.P.前后)东亚夏季风快速减弱,降水量显著下降。山东地区受东亚季风影响,这一时期降水量减少,难以保证稻作农业所需的持续充足的水源,从而影响到水稻产量和种植规模。因此,商末气候变化很可能是刘家庄遗址商末周初水稻缺失以及山东地区商末周初水稻数量骤降的主要原因之一,也同时影响到整个黄河中下游这一时期的稻作农业。     

中更新世转型时期南海北部上层水体结构演化特征——ODP1146站浮游有孔虫稳定同位素记录

文章以南海北部ODP1146站沉积物岩芯为研究材料,利用浮游有孔虫次表层水种Pulleniatina obliquiloculata壳体的氧、碳稳定同位素,结合该站位浮游及底栖有孔虫氧碳同位素数据,分析中更新世以来南海北部上层水体结构的演化。1.2 Ma以来ODP1146站P.obliquiloculata壳体δ^18O的变化可分3个阶段:1)1.2~0.9 Ma,冰期-间冰期变化幅度较小、主导周期为41 ka斜率周期;2)0.9~0.6 Ma,冰期旋回变化幅度逐渐增强、100 ka偏心率周期开始强化;3)0.6 Ma以来,冰期旋回呈现稳定且幅度较大的100 ka周期变化。0.9 Ma以来南海北部上层海水δ^18O的冰期旋回变幅增强,可能反映东亚冬季风在0.9 Ma之后显著强化。其中,表层水体δ^18O只在冰期变幅增强,P.obliquiloculata所反映的次表层水体δ^18O的变化幅度在冰期和间冰期都显著增强。约0.9 Ma浮游和底栖有孔虫δ^18O的100 ka周期几乎同时显现;但在0.9~0.6 Ma时期P.obliquiloculata的δ^18O偏心率周期更为显著、斜率周期的强度也更高。因此,冰期旋回周期转型及幅度变化两方面的证据共同反映温跃层结构演化在南海北部中更新世转型(MPT)气候转变过程中的特殊性。1.2 Ma以来ODP1146站P.obliquiloculata的δ^13C在0.02 Ma、0.49 Ma和0.99 Ma左右呈明显的碳重值,同时表层种-次表层种之间的δ^13C差值减小到近于0,可以解读为碳重值事件期间南海北部生产力相对减弱。     

青藏高原北部冰前湖沉积记录的中晚全新世冰川活动

青藏高原的冰川为亚洲地区大多数人口提供了重要的水资源,研究青藏高原的冰川活动历史有助于预估未来气候变化条件下的冰川响应。本文通过对羌塘腹地布若错沉积物岩芯的粒度、元素以及总有机碳等指标进行分析,重建了该流域中晚全新世以来的冰川活动历史。结果表明,布若错流域在5.2~4.0 cal.ka B.P.期间,冰川退缩,气候相对温暖;然而,4.0 cal.ka B.P.以来环境逐渐变干,印度季风持续减弱;随着3.2 cal.ka B.P.左右大规模的冰川前进,布若错流域进入新冰期,并受到较强西风的影响,气候寒冷干旱;1.3 cal.ka B.P.以来,流域内冰川仍然维持着较大规模,然而湖面却略有升高,可能反映了西风带来了一定的降水。此外,该流域存在4次显著的冰川前进事件,它们分别发生在3.6~3.4 cal.ka B.P.、3.2~2.3 cal.ka B.P.、1.9~1.7 cal.ka B.P.和0.4~0.1 cal.ka B.P.。这4次冷期与青藏高原其他古气候记录对应较好,这种频繁发生的冷事件可能与太阳辐射的长期衰减以及太阳活动的周期性变化有关,热带辐合带的持续南退是季风持续减弱的重要原因;此外,中晚全新世北大西洋的气候变化通过增强的西风环流对该流域产生影响。     

过去千年中国东部持续性严重干旱事件的模拟研究

文章利用CESM1.1(公共地球系统模式)模式过去千年集合试验结果,对模拟的过去千年中国东部持续性严重干旱事件的时空特征及发生机制进行了初步分析。模式模拟出过去千年中国东部发生了7次持续性严重干旱事件,分别为883~910年、951~977年、1253~1305年、1327~1346年、1471~1488年、1587~1610年和1688~1699年干旱事件,其中仅1471~1488年干旱事件与中国东部旱涝指数对应较好,表明模式对中国东部干旱事件的模拟能力较低。这7次干旱事件均与模拟的ENSO(厄尔尼诺-南方涛动)负位相状态相对应,揭示ENSO可能对中国东部干旱事件的发生起了非常重要的作用。模拟分析结果显示,1253~1305年干旱事件前期可能主要受火山活动驱动,后期则可能受到太阳活动和自然内部变率的影响。另外,1587~1610年干旱事件后期可能也受到火山活动的影响;883~910年和951~977年干旱事件则完全受自然内部变率的影响。对1327~1346年、1471~1488年和1688~1699年这3次干旱事件,无法分辨外强迫和内部变率ENSO的各自贡献。     

近400年来新疆策勒红柳沙包稳定氧同位素与气候变化

建立红柳沙包沉积纹层年代序列和提取气候环境信息是高分辨率古气候环境变化研究的重要手段。利用策勒达玛沟红柳沙包高度约450 cm沉积纹层红柳落叶的稳定氧同位素数据,结合策勒气象站1960~2011年观测数据,运用移动平均法对稳定氧同位素和气象数据进行平滑处理后,运用相关分析及逐步回归法,定量重建了策勒地区近400年来的4月平均气温和3月降水量序列。研究结果表明:红柳落叶δ^18O平均值为33.96‰,波动范围为27.18‰~44.07‰,波动幅度为16.89‰,δ^18O变化受多个气候要素的综合影响。δ^18O与4月平均气温呈显著负相关,与2月和12月平均气温呈显著正相关;δ^18O与10月、4月、5月、9月、7月以及全年的空气相对湿度呈显著正相关;δ^18O与3月、9月和8月的降水量呈显著正相关,与2月降水量呈显著负相关;δ^18O与2月日照时数呈显著正相关,与9月和10月的日照时数呈显著负相关。策勒地区近400年来气候变化可划分4个阶段:1635~1725年为暖干期,1726~1792年为冷湿期,1793~1897年为暖干期,1898~2009年为冷湿期。     

新生代增温情景下自然火历史的研究

自然火是地球系统的重要组成部分,与气候、植被关系紧密。全球增温情景下,自然火的演化规律和控制因素已经成为学术界的研究热点,通过整理分析自然火实际监测记录、模型模拟结果以及古记录反映的自然火历史,发现还存在一些亟待解决的问题:全球不同增温情景下自然火增多还是减少?其控制因素如何改变?本文选取距今最近的地质历史时期新生代中的典型增温期"中中新世气候适宜期"和"全新世大暖期",对其自然火研究进行分析总结,归纳得出温度是增温情景下自然火的重要控制因素,但是不同地区自然火控制因素有所不同,雨热条件的季节分配、植被类型的演替、雷电和火山活动等因素也对自然火有重要影响。季风区气候变幅大、植被类型丰富,其自然火演化及控制因素具有复杂性,是自然火研究的重要区域,建议在今后研究中,在东亚季风区选择涵盖未来百年可能增温幅度的理想沉积记录,对其记录的自然火历史、增温幅度、植被演替进行系统研究,进而探讨未来增温情景下自然火的演化规律和控制因素。     

Temporal and spatial evolution of surface sediments characteristics in the Dagu River estuary and their dynamic response mechanism

Based on the 39 surface sediment samples collected in the flood season and the dry season in 2012 respectively and the measured hydrological data in October 2012, the sediment grain size characteristics has been analyzed and the response mechanism of surface sediments to estuarine hydrodynamics was revealed by calculating the range of waves and tidal currents. The results show that: (1) The grain size of the surface sediment samples decreased gradually from land to sea in the flood season. The fine sediment was redistributed under marine hydrodynamics in the dry season and the sediments showed coarser tendency ingeneral; (2) tidal current stirring sediment was very obvious in Dagu River estuary area, and wave stirring sediments mainly occurred in the tidal flat area and estuary sand bar area; (3) in the flood season, surface sediment sat the estuary were transported towards south and southeast. In the dry season, surface sediments were transported towards southwest at the north area of Jiaozhou Bay Bridge, and sediments were transported towards northeast area at the south of Jiaozhou Bay Bridge.