雪冰中的黑碳记录研究的历史回顾

黑碳(Blackcarbon)是一类大气气溶胶,也是重要的气候驱动因子之一,它与人类活动密切相关.迄今发现,雪冰是保存和记录历史时期黑碳变化的最好介质.根据前人对南极冰芯、格陵兰冰芯、中低纬度山地冰川冰芯以及雪坑样品中的黑碳记录的研究成果,讨论了不同研究地区雪冰中黑碳含量的变化,黑碳对气候环境突变、大气环流变化的响应,总结了人类活动与雪冰黑碳记录之间的关系.雪冰黑碳记录还可以获得如森林大火这样的特殊事件的信息.     

湖泊沉积有机质的地球化学记录与古气候古环境重建

与深海沉积与冰芯记录相比,湖泊沉积主要反映区域气候变迁史,可以揭示百年、甚至十年尺度的古气候事件,是高分辨率古环境、古气候重建的理想场所.传统的地质地球化学方法主要侧重于宏观物理 /化学特性描述和孢粉学的研究,近 10年来,沉积有机质分子碳、氢同位素地球化学技术的渗入,使研究工作从传统的宏观、微观层次向分子级水平发展,对诸如古生产率估算、C3/C4植被演替史、古二氧化碳分压及古温度计算等深层次问题解决提供了强有力支持.本文评述了湖泊沉积有机质分子与碳、氢同位素地球化学记录及其在区域古环境、古气候研究中的应用前景.     

莲沱砂岩——南华大冰期前气候转冷的沉积记录

湖北宜昌地区出露的莲沱组中上部细屑岩的化学蚀变指数(CLA)介于60～70之间,表明是在寒冷干燥的气候条件下沉积的。比较莲沱组与板溪群中下部沉积岩的主化学成分和 CIA 值表明,板溪群源区遭受过强烈的化学风化,相应的古气候是温暖湿润的,而莲沱组源区化学风化弱,可见两者形成时的古气候环境明显不同。根据 CIA 值推测,地层层序上莲沱组位于板溪群的中上部,莲沱砂岩的 CIA 研究表明南华大冰期前全球气候已经从温暖湿润转变为寒冷干燥,CIA 值继续降低预示着全球性的冰期到表,不久就发生了"雪球地球"事件。     

45a来塔里木河流域气温、降水变化及其对积雪面积的影响

对塔里木河流域19个台站45 a(1958-2002年)的气温、降水序列进行非参数检验,查明其变化趋势及特征,在此基础上,对近20 a(1982-2001年)流域的积雪面积(SCA,%)变化进行趋势与相关分析.结果表明:流域的气温和降水均在20世纪80年代中期发生了阶段式的跳跃增长,气温和降水增加的主要季节分别为冬季和夏季.流域总体的积雪面积呈缓慢增加态势,其中北区和西区增加较为稳定,而南区相对不稳定.在垂直方向上,海拔<2 500 m的区域积雪面积表现缓慢增加,而海拔≥2 500 m的区域则减少.相比较,低海拔区域更易受降水影响,而高海拔区域更易受气温影响.海拔2 500~5 000 m的高度带是对气候变化较为敏感的区域.20世纪90年代与80年代相比,降雪和融雪的速度都更快.积雪与冷季降水呈正相关,但与冷季气温没有明显的相关关系.     

近50年来北极斯瓦尔巴地区冰川物质平衡变化特征

利用长时间序列的冰川物质平衡资料,详细分析了北极斯瓦尔巴地区冰川的物质平衡变化特征以及气候因子对物质平衡的影响。结果表明：近50年来斯瓦尔巴地区冰川物质平衡变化主要呈负平衡、零平衡/略微增长两种状态。冰川净平衡一般为负值,年际变化波动幅度较大且呈负平衡趋势,累积物质平衡表现出长期稳定的负平衡增长态势。除Kongsvegen冰川外,其他冰川不存在短期内的平衡波动。季节变化表现为夏季消融、冬季积累,且夏季消融比冬季积累波动更大,冰川净平衡与夏季消融保持同步变化趋势。冰川净平衡与平衡线高度（ELA）呈负相关（平均相关系数为-0.89）,与积累区面积比率（AAR）呈正相关（平均相关系数为0.84）,该地区大多数冰川AAR减小,说明冰川物质补给处于劣势,冰川物质平衡向负平衡发展。夏季气温升高是斯瓦尔巴地区冰川表面物质加速亏损的直接原因。     

地下水水位时间序列中的混沌特征

利用相空间重构技术、G -P算法以及Wolf提出的从单变量中提取Lyapunov指数的方法 ,分别计算了太原盆地 4组地下水水位时间序列的关联维数和Lyapunov指数。结果揭示在自然状态下 ,太原盆地某些孔隙潜水和孔隙承压水水位变化存在明显的混沌特征。这不仅为以后建立水位预测模型提供了理论依据 ,并且也为运用分形理论研究地质参数的时空变异性以及含水层结构的自相似性提供了进一步的支持。     

新生代亚洲形变与海陆相互作用

在现今各个大陆中, 亚洲经历的新生代形变最强. 白垩纪到老第三纪时的亚洲大陆, 不仅面积较今为小, 而且形态偏瘦"; 自从始新世印度与亚洲碰撞之后, 亚洲的面积与高度急剧增大. 随着青藏高原隆升和边缘海的张裂, 东亚原来西倾的地势发生倒转, 形成了从大陆中央隆升区向周围辐射的亚洲大河流系. 亚洲隆升有可能是北极冰盖形成与发展的重要因素, 因为隆升不仅改变大气环流、加剧风化作用, 而且还使西伯利亚河系改向北流, 通过注入北冰洋的淡水促使海水结冰、导致冰盖形成. 新生代亚洲形变, 也使得亚洲季风系统在早中新世形成, 又在约8 Ma与约3 Ma时强化. 同时, 西太平洋边缘海系列的形成, 也改变了亚洲大陆与太平洋之间的物质与能量的交换. 流经边缘海的太平洋西部边界流, 对于洋面升降和构造运动极为敏感, 在冰期低海面时边界流位于边缘海之外, 使大洋输向大陆的热量和水分大为减少. 今天, 亚洲与太平洋之间的能流与物流最为活跃, 可惜亚洲在全球气候环境演变中的重要性至今未能获得学术界的充分认识.      

Continuous record of environmental changes in Chukotka during the last 350 thousand years

The comprehensive study of the upper 1283 cm of sediment from Lake El’gygytgyn, which formed nearly 4 Ma ago following a meteorite impact in northern Chukotka, yielded the first continuous record of the extreme changes in the Beringian climate and vegetation from the middle Middle Pleistocene to recent time (equivalent of marine isotope stages of 1–7 and the upper part of isotope stage 8). During this period, the climate was warmer than at present between 8600 and 10 7000 ¹⁴C years and during the Late Pleistocene (isotope substage 5e, 116–128 ka ago). In 2003, the German-Russian-USA expedition continued studying sediments of Lake El’gygytgyn to obtain new evidence of the change in the vegetation cover in the Middle Pleistocene and the first information on the Middle Pleistocene interglacial (isotope stage 9; 297–347 ka ago). Pollen spectra characterizing the Middle Pleistocene interglacial are similar to spectra of the early stage of the Early Pleistocene interglacial and the climatic optimum in the Pleistocene to Holocene transitional period. The climatic history of Lake El’gygytgyn is basic for stratigraphic interpretations and correlations in the eastern sector of the Arctic. These data also expand our understanding of climatic changes that are studied within the framework of the “Pole-Equator-Pole Paleoclimate,” “Past Global Changes,” and other international projects.     

气候变化下新疆及咸海流域河川径流演变及适应性对策分析

 中亚咸海流域地处全球气候变化的敏感中心,生态环境脆弱、水资源紧缺,过去百年来中亚咸海流域气候、人类活动、生态环境均经历了较为显著的变化,分析中亚咸海流域气候-水-生态-人类活动的关系,对自然与人文相近的新疆可持续发展具有重要的借鉴意义。以最新收集的资料为基础,对比研究近50 a来新疆及近80 a来中亚咸海流域的气温、降水和主要河流的径流变化情况,结合二者水资源开发利用的演变历程,分析气候变化与人类活动对研究区生态环境与持续发展的影响,最后借鉴中亚咸海流域气候变化、人类活动、生态环境的综合关系,讨论气候变化下新疆水资源开发利用的适应性对策。结果表明：近80 a来,新疆与中亚咸海流域气候呈现较为一致的变暖趋势,尤其是20世纪80年代以来,二者绝大部分地区气候呈现“暖干”向“暖湿”转型迹象,河川径流也有不同程度的增加,但由于人类活动规模与强度的迅速、持续增强,研究区生态环境呈现尚未得到有效遏制的恶化趋势。立足于有利的气候时期,强化水资源开发利用管理,提高水资源利用效率和效益,加快关键水源工程建设,完善水资源配置网络体系的建设,是未来一段时期内应对气候变化下新疆水资源开发利用的主要适应性对策。     

近45年雅鲁藏布江流域极端气候事件趋势分析

利用雅鲁藏布江流域10个气象台站1961-2005年逐日最高气温、最低气温和日降水量资料,分析了该流域气温和降水等气候极端事件的变化趋势.研究表明:近45年以来,雅鲁藏布江流域夜间和白天极端低温日数分别以1.94和0.97天/10年的趋势在显著减少,夜间极端低温日数减少在冬季最明显,白天极端低温日数在秋季减少最明显:夜间极端高温日数和白天极端高温日数分别以3.03和1.26天/10年的速度显著增加,夜间极端高温日数增加在夏季最明显,白天极端高温日数增加在冬季最明显;日较差以0.11℃/10a的速度在显著减少,主要发生在冬季:最大的1天降水总量和逐年连续无降水天数有减少趋势,最大的5天降水总量、中雨天数、逐年平均降水强度和逐年连续降水天数有增加趋势,90年代以来增加趋势明显,与该地区经向风与水汽通量增加有关.