新仙女木期沙漠/黄土过渡带高分辨率泥炭记录——东亚季风气候颤动的实例

通过对气候敏感的沙漠/黄土过渡带中湖沼沉积进行高分辨率的~(14)C年代学和气候代用指标的研究,揭示了东亚季风气候存在着干冷(11.2～10.6kaBP)、湿凉(10.6～10.2kaBP)和干冷(10.2～10.0kaBP)的颤动特征。沙漠/黄土过渡带地处欧洲下风区,通过西风带与极地北大西洋气候相联系。晚冰期上述地区大气和海面温度变化引起西伯利亚～蒙古高压强度的变化,进一步影响东西区域性海-陆气压梯度的增强与减弱。因此,这一时期东亚季风气候这种百年尺度的快速颤动可视为高纬极地大陆气团与太平洋暖湿气团相互作用的写照。     

渭河平原全新世气候与季风强度变化

为探讨渭河平原全新世黄土沉积时期的气候、土壤与季风变化,本研究以2.15 m厚度的宝鸡宝陵剖面为研究对象,选取了化学元素、碳酸钙以及土壤微结构作为研究指标,对全新世气候特征、土壤类型以及季风降水与强度变化进行探讨。实验结果表明,S₀发育时期表现为中等化学风化,CaCO₃含量在S₀中下部小于1%,在全新世黄土层中的平均含量为12.14%。S₀以发育新生红色粘土胶膜的致密块状微结构为主要特征,L₀以孔隙发育的团块结构为主要特征。主要结论如下：1)晚全新世L₀黄土堆积时气候相对冷干,年均降水量为500~600 mm,冬季风增强,冬季风与夏季风强度相近,并非冬季风占主导地位;2)晚全新世L₀发育时夏季风带来的降水量占当时年降水量的50%左右,与其他来源的降水量基本相同;3)晚全新世发育的L₀黄土受成壤作用较弱,具有碱性褐色土的特征。中全新世的成壤作用较强,发育的S₀古土壤为湿润条件下的亚热带黄棕壤;4)中全新世气候温暖湿润,当时年均降水量为800 mm左右,夏季风带来的降水量明显多于其他来源的降水量,表明中全新世时期,夏季风确实占主导地位。

     

2008年南海季风爆发前后西沙海域海气通量变化特征

基于2008年4至5月在南海西沙永兴岛进行的海气通量观测试验资料和NCEP资料,应用COARE3.0通量算法计算了海气通量,分析了季风爆发前后西沙海域天气变化特点和海气通量对南海季风爆发的响应。结果表明:2008年南海季风首先于5月第1候在南海南部爆发,受热带气旋等因素的影响,北部海区季风爆发推迟到5月18日。季风爆发和热带气旋活动对西沙海域的风速和海气通量影响较大,其中热带气旋的影响更强烈。热带气旋来临之前,潜热通量、感热通量以及动量通量均较小;在气旋活动及此后的季风爆发时期,大风使潜热通量和动量通量显著增强,感热通量则在降水期间变化明显;动量通量的最大值出现在热带气旋活动期间,其在此过程中的均值是观测初期均值的3倍以上。在整个观测过程中,潜热通量明显大于感热通量,后者是前者的16∶1。不同类型天气过程中,潜热通量的日变化相似,而感热通量的日变化有差异。湍流交换系数与风速有较好的相关关系。     

2017年春季季风间期南海中北部浮游植物生长与微型浮游动物摄食

Phytoplankton growth rates and mortality rates were experimentally examined at 21 stations during the 2017 spring intermonsoon(April to early May) in the northern and central South China Sea(SCS) using the dilution technique, with emphasis on a comparison between the northern and central SCS areas which had different environmental factors. There had been higher temperature but lower nutrients and chlorophyll a concentrations in the central SCS than those in the northern SCS. The mean rates of phytoplankton growth(μ_0) and microzooplankton grazing(m) were(0.88±0.33) d~(–1) and(0.55±0.22) d~(–1) in the central SCS, and both higher than those in the northern SCS with the values of μ_0((0.81±0.16) d~(–1)) and m((0.30±0.09) d~(–1)), respectively.Phytoplankton growth and microzooplankton grazing rates were significantly coupled in both areas. The microzooplankton grazing impact(m/μ_0) on phytoplankton was also higher in the central SCS(0.63±0.12) than that in the northern SCS(0.37±0.06). The microzooplankton abundance was significantly correlated with temperature in the surface. Temperature might more effectively promote the microzooplankton grazing rate than phytoplankton growth rate, which might contribute to higher m and m/μ_0 in the central SCS. Compared with temperature, nutrients mainly affected the growth rate of phytoplankton. In the nutrient enrichment treatment,the phytoplankton growth rate(μn) was higher than μ_0 in the central SCS, suggesting phytoplankton growth in the central SCS was nutrient limited. The ratio of μ_0/μn was significantly correlated with nutrients concentrations in the both areas, indicating the limitation of nutrients was related to the concentrations of background nutrients in the study stations.     

临汾盆地晚冰期至中全新世黄土-古土壤序列的风化特征及指示的气候意义

了解中国北方晚冰期和全新世时期的气候环境变化及其驱动机制,有助于预测未来气候变化的可能情景。基于黄土高原东南缘临汾盆地的黄土-古土壤剖面,在3个AMS14C年代的支持下,通过粒度、磁化率、土壤有机碳以及地球化学元素等指标,重建了临汾盆地晚冰期至中全新世晚期的气候变化历史。结果表明：宋村沟剖面的黄土和古土壤分别处于初等和中等化学风化阶段,而不同地区风成堆积物的化学风化强度存在明显差异,主要受控于东亚夏季风的区域变化。多指标综合分析表明,晚冰期以来临汾盆地的气候演变经历了4个阶段：晚冰期东亚冬季风较强,气候干冷;早全新世东亚夏季风强化,气候向暖湿转变;早中全新世东亚夏季风达到峰值,为最暖湿的适宜期;中全新世晚期东亚夏季风减弱,气候再次转向干冷;临汾盆地的气候变化主要受控于北半球太阳辐射强度和冰量的变化。     

晚第四纪热带西太平洋海气CO2交换影响因素

探究海气CO₂交换有助于解析全球碳循环和全球气候变化。由于海水和大气的直接接触,研究表层海水碳酸盐系统变化成为探究海气碳交换的关键。基于已有热带西太平洋表层海水碳酸盐系统研究成果,本文总结了有孔虫壳体B/Ca和δ¹¹B指标重建碳酸盐系统参数的原理、方法及优缺点。然后,从厄尔尼诺-南方涛动(El Ni?o-Southern Oscillation, ENSO)、东亚季风以及大气桥梁和海洋隧道三方面综述了晚第四纪热带西太平洋海气CO₂交换影响因素的研究现状。结果显示,类ENSO通过横向平流和垂向变化分别影响热带西太平洋东端和西端的海气碳交换。东亚夏季风对热带西太平洋海气碳交换具有较强的调控作用,而东亚冬季风的调控作用较弱或不明显。冰消期南大洋深部流通状况增强,可通过大气桥梁(大气CO₂)和海洋隧道(南极中层水)影响热带西太平洋海气碳交换。然而,为了更准确清晰地了解全球碳循环变化,还需针对指标记录的可靠性、覆盖范围以及海气碳交换在更长时间尺度的变化机理等方面开展更多研究。     

潮汐和风对马六甲海峡海流的影响

基于非结构有限体积法海洋模型FVCOM(Finite-Volume Community Ocean Model), 建立了马六甲海峡及其毗邻海域高分辨率水动力数值模型, 研究了风和潮流作用下的余环流结构以及水体输运特征。结果表明, 马六甲海峡航道中央潮流运动以往复流为主, 边缘存在旋转流; 主要研究区域内落潮流速略大于涨潮流速, 东南窄道处流速最大; 因峡道束窄变浅, 在涨落潮过程中潮流发生汇聚与分离; 主要研究区域东南段存在3个显著的潮致余环流; 东北季风驱动时模型响应为海峡海流整体向西北方向流动, 西南季风时反之; 季风期间潮致表层余环流结构被破坏, 但底层余流仍存在水平环流结构, 且随着风速增加, 底层余环流的数目、大小、形状、位置均会产生变化; 季风过渡期余环流结构也会发生部分改变, 尤其是小潮期间风场影响效果显著。     

东亚季风气候对Heinrich2事件的响应:来自石笋的高分辨率记录

据湖北省神农架天鹅洞一支石笋11个230Th年龄和254个δ18O数据,建立了28.5～22.0kaB.P.同位素分辨率平均约30a的东亚季风气候变化序列。该石笋δ18O曲线与南京葫芦洞石笋记录在重叠时段基本一致,说明本区石笋δ18O反映了区域性东亚季风经向环流特征。在24.3kaB.P.左右,石笋δ18O明显正偏,持续时间近1ka,指示一次显著的弱夏季风事件,与北大西洋倒数第二次冰漂碎屑事件(Heinrich2)同步发生,可视为东亚季风气候对H2事件的响应。高分辨率的δ18O序列揭示了H2事件的内部结构特征:(1)事件发生的突变性,石笋δ18O记录指示事件发生时在100a内δ18O从-8.59‰迅速正偏为-6.75‰,振幅达1.84‰;(2)事件结束的渐变性,δ18O正偏到-6.75‰后便以阶梯状缓慢负偏到-8.86‰至事件结束,持续时间近900a。这一过程与末次盛冰期东亚季风气候H1事件表现的季风强弱转换方式基本一致,说明末次盛冰期东亚季风气候H型事件具有共同的内部结构特征。研究表明,末次盛冰期东亚季风气候H事件的突变可能受北大西洋驱动并经青藏高原冰川变化放大。     

柴达木盆地晚中新世河湖相沉积物粒度组成及其古环境意义

本文应用沉积物粒度端元分析模型对柴达木盆地怀头他拉剖面开放湖相沉积物进行分离,得到4个具有现实环境意义的端元组分,分别代表 4种动力过程。端元1为河流沉积,端元2、3都为湖相沉积,端元4为三角洲沉积。这些成分含量在晚中新世的变化趋势不明显但变化幅度相对较大,表明柴达木盆地这套地层记录了沉积环境或气候的快速变化。尽管怀头他拉粒度变化趋势总体不明显,然而平均粒径在约8.3~7.0Ma期间有所降低,指示当时亚洲季风可能发生了增强,导致柴达木古湖面积扩大,到达研究站点沉积物的粒度变细。东亚和南亚地区古气候数据合成支持这一推论,由此我们推断亚洲大陆在约8.3~7.0Ma期间气候相对较湿润,是青藏高原隆升的一个直接反应;而7Ma以后气候变干可能反映了大气CO₂含量下降的驱动。轨道尺度研究表明柴达木盆地气候在约8.3~7.0Ma期间发生了较大幅度的变化,支持青藏高原隆升是气候变化放大器的观点。

     

内蒙古中东部查干淖尔湖流域7000年以来的气候演变

内蒙古中东部处于亚洲季风与西风带的过渡带上,对于季风强弱以及全球气候变化响应敏感。本文以内蒙古中东部查干淖尔湖为研究对象,采用该湖沉积剖面的AMS ¹⁴C测年、烧失量、粒度及端元组分等指标的分析,重建了近7000年以来内蒙古中东部地区的气候演变序列。结果表明,千年尺度上,7000年以来研究区气候逐步变干,但6900~5800cal.a B.P.和4500~2000cal.a B.P.期间气候相对湿润,5800~4500cal.a B.P.和2000~0cal.a B.P.时期气候干旱。中晚全新世以来千年尺度上的气候总体变干,与太阳辐射的逐步降低引起的东亚季风的减弱有关。百年尺度上,查干淖尔湖经历了5次较为明显的干旱事件,分别发生于5800~4700cal.a B.P.、3500~3100cal.a B.P.、2600~2100cal.a B.P.、1700~1200cal.a B.P.和560~370cal.a B.P.,这些干旱事件的发生,在定年误差范围内,与太阳活动减弱事件和北大西洋冰漂碎屑事件基本一致,表明百年尺度上东亚季风强度的变化受北半球高纬气候和太阳活动的共同影响。