工业革命前自然强迫的气候效应的模拟研究

应用MPM-2古气候模式模拟工业革命前800 a间(1000~1800 AD)气候系统对自然强迫的响应, 特别是地表温度的长期变化. 自然强迫主要包括火山爆发和太阳辐射的变化, 二者被认为是工业革命前主要的气候强迫. 研究表明太阳辐射变化决定了气候系统长期变化的基本趋势, 而火山爆发强迫起到了强化或弱化这种趋势的作用, 二者基本上确定了工业革命前气候系统的长期变化, 这一结论无论是与其他模式结果还是重建数据都是高度一致的. 自然强迫很好地解释了小冰期和中世纪暖期的产生. 并且, 研究表明在各个空间尺度上地表温度对自然强迫的响应基本上是一致的. 然而, 模式结果与重建的太阳辐射强迫和火山序列高度相关, 即模拟结果很大程度上依赖于所选择的强迫序列. 因此, 为了更准确地揭示历史气候的长期变化, 必须更加准确地重建过去10000 a, 至少2000 a以来的太阳辐射变化, 以及火山爆发强迫序列. 对太阳辐射突变的敏感性实验表明: 太阳辐射增强除了造成全球各纬度带地表温度的非线性升高以外, 还强化了全球水循环, 对生物圈也产生了较大影响. 太阳辐射突变对气候系统的强迫作用需要进一步研究.     

地球气候与太阳辐射

气候的形成主要取决于太阳辐射。气候的变迁与到达地表的太阳辐射能的变化关系至为密切。引起太阳辐射能变化的条件是多方面的。气候变迁,冰期、间冰期循环的根本原因,被认为是地球轨道和地球自转轴的倾斜度变动使地球上受到的太阳辐射发生改变所致。     

地球内部在进行着什么样的运动?

尽管板块构造学解释了地球的地质情况，但是它仅仅解释了关于地球表层的问题，地球深处正处于什么样的状态？为什么会是这样的状态？这些问题是我们必须解答的：在距地表6300千米深处以下的板块结构主要是岩石和铁，岩石与铁相融和搅动是地球热力发动机的内部情况。构造板块的活动影响着地表，好比是钟表移动的时针和分针在告诉人们时间，它们由默默运行着的机械驱动着。     

活断层中断层泥的显微构造特征及其意义

粘滞滑动和稳态蠕变是断层活动的两种基本方式,前者与地震的发生有着密切的关系。对于地表出露的各种断层,在地质时期经历了什么样的运动方式是评价断层活动习性的重要标志之一。因此,断层活动方式的判断是当前广大地震地质工作者十分关注的问题。Sibson认为断层泥产出于断层带内,是在断裂作用下形成的具有特殊结构构造的变形物质,并认为断层泥的组构至少是在剪切过程中形成的。他根据岩石破裂的三种主要机制提出(1986),     

北京城市气温与下垫面结构

地球上不同的地区有不同的气候,这是太阳辐射、大气环流和不同地区地面的地理因素综合作用的结果。不同地区地面的地理因素从大范围来讲,主要指水陆分布大势和大地形的特点,区域气候就是在这两个地理因素对太阳辐射和大气环流的影响下而形成的。对于小范围的地区来说,地表的地理特性主要指     

太阳驱动地球环境变化研究进展

太阳是地球表层系统最重要的能量来源,地球表层环境变化记录中含有太阳辐射变化或太阳活动的印记,实际观测的太阳辐射变化却被认为不足以引起地球气候系统的剧烈变化,不同学者发展了多种物理模型来解释太阳驱动地球环境变化的机制。本文从地质记录入手,综述了太阳影响不同时间尺度气候变化的地质[CD*2]生物记录,评述了几种放大机制,发现这些物理模型在解释某种气候现象时具有很好的适用性,但在其他方面也往往存在一定缺陷。我们认为：太阳变化是驱动地球环境变化的最根本因素;地球环境变化可能直接响应太阳变化。要么太阳活动引起的辐射量变化在气候系统中的作用被低估,要么还有未被发现的新机制,未来的研究应该针对这两个问题展开。     

触发和驱动第四纪冰期的机制是什么?

晚新生代地球环境演化的重要事件包括冰期气候和人类起源等,其中,冰期及其旋回问题受到广泛关注,但迄今没有被广泛接受的理论解释.地球构造活动诱发的地表风化强度和大洋环流变化,改变了大气CO_2含量和地表热量传输过程,其与地球运动轨道变化调制的太阳辐射量变化周期,包括地球轨道偏心率、黄赤夹角和岁差等,共同驱动了第四纪大冰期降临及旋回变化.其中,太阳辐射量变化起主导作用.在包括海陆配置、大气CO_2、洋流变化、岩石风化等达到临界点的背景下,太阳辐射量变化驱动着第四纪冰期气候旋回变化.在晚上新世,由于地表化学风化加强、深海沉积埋藏碳增多,使得大气中CO_2含量减少,温室气体效应减弱;加上高纬地区接受太阳辐射量降到临界值,高纬地区冰川发育并形成强大的反馈机制,北半球冰期来临并在之后发生了中更新世冰期气候转型.在上新世-更新世的古气候变化中,存在~400,100,41和23ka等周期,这是太阳辐射量变化驱动的结果;其中,大气CO_2和冰冻圈反馈起到重要的放大作用.近200年以来,人类急剧向大气中排放CO_2气体,增强了温室气体效应,可能改变冰期气候的趋向.     

太阳黑子磁场说

太阳辐射的光能并不是稳定的,科学家目前倾向于认为,太阳辐射是以一较长的周期波动和变化的,即是说时暗时明。有些科学家甚至耽心,这种变动会影响地球的气侯。造成这种变动的原因是太阳磁场的不稳定。美国亚利桑那的一位天文学家最近提出一套新理论以解释太阳磁场的本质。他认为,形成太阳黑子的原因是高强磁场,因为磁力太强大,使高离子化的气体不能辐射出能量。太阳黑子的活动周期为十一年,当黑子面积和数量增加时,太阳的总辐射能量就会减少。这一点已为近年来的研究所证实。但最近的一次活动期内,当太阳黑子活动于1979年达到峰值之后,太阳辐射能并未     

北京北安河地表沉积物的岩石磁学特征及环境意义

地表沉积物的磁性能够记录自然环境变化以及人类活动对环境的影响. 北京北安河地表沉积物的类型为全新世洪积、湖积粉砂和黏土. 岩石磁学研究表明这些沉积物中的磁性矿物以磁铁矿、赤铁矿和磁黄铁矿为主. 该剖面磁参数变化特征和已报道的北京其他区域的典型污染剖面显著不同, 例如, 磁化率和饱和等温剩磁随剖面深度增大而逐渐减小, 表明研究剖面的沉积物中磁性矿物的浓度从地表向深处逐渐降低. ARM/SIRM等指示磁性矿物粒度的磁参数的值从上往下逐渐增大, 表明磁颗粒粒度向下逐渐变细. 磁黄铁矿从22 cm深度处往下突然出现, 指示了沉积剖面中存在氧化-还原界面. 因此, 北安河地区地表沉积物的磁性变化受控于还原成岩作用和成壤作用两种地质过程. 这为在北京地区利用磁性来调查污染状况提供了一个可供参考的“基准点”.     

气温对云量的敏感性

云量的辐射效应可以引起气温较大的变化。这是当今研究气候异常的重要课题之一。为了探讨云量对温度的影响,我们将其他要素(太阳辐射、大气成份、地表性质以及大型涡旋热量输送等)取气候平     

黄土研究揭示温暖气候将持续4万年

中国科学院地质与地球物理研究所郝青振等人根据对我国第四纪黄土的研究揭示,北半球每40万年会经历超长的温暖气候期．认为这与地球运转轨道变化具有40万年周期引起北半球太阳辐射变化幅度减少有关。由于当前地球正开始经历新一轮的太阳辐射变幅最小期．即使不考虑人为增加的大气二氧化碳影响,北半球温暖的间冰期气候可能还会持续约4万年。该研究成果发表在Ⅳn-ture。2012,490：393上。     

垂死火山

间歇泉、喷气孔、温泉 间歇泉、喷气孔、温泉等,是火山活动区域十分常见的自然景观.地表水逐渐向下渗透,其间有可能流经积蓄着熔岩的高温区域.无论此时的熔岩是处于活动或者正逐渐凝固状态,在高温作用下,流到此地的液体水的密度变小,顺着与地表相通的微小缝隙升腾而上,强力喷出地表,成为间歇泉、喷气孔和温泉等.这种现象有时又被视为火山的"垂死"征兆,因为它有可能表明,地底深处的熔岩正在逐渐冷却凝固.     

水伏科学与技术的召唤

正水覆盖了约71%的地球表面,占人体重量约70%,在细胞里的含量可达80%.水与能量相生,维持着大至地球系统的能量循环,小至生物体的温度平衡,是天然的吸能器、储能器、换能器和传能器.水吸收了太阳辐射到达地表能量的近70%,在地球上动态吸纳释放能量的年平均功率高达60万亿千瓦(10~(15)瓦),比全人类目前年平均能量消耗功率高3个数量级.     

地表能量平衡与古温度脉动

在文献[1]中,曾给出地史上地表温度变化公式。本文将给出这一问题的推导和观测的详细比较。地球表面的能量过程主要是地表和大气不断吸收太阳辐射和地球内部来的热流又不断向宇宙空间发射辐射的过程。     

修补臭氧空洞ABC

世界各国科学家对地球臭氧层的耗竭早已忧虑重重,研究大气层中臭氧的工作从50年代末开始有计划地进行,特别认真地研究工作是在70年代末。众所周知,臭氧层对于我们地球具有特殊意义,因为它在很大程度上决定着地球上一切生物的命运。臭氧层几乎能完全阻挡住太阳辐射。保护地球生物圈免遭紫外线辐射的致命破坏,臭氧层在吸收辐射时会强烈升温,从而明显影响地球气候。科学家们认为,臭氧主要是被人类经济活动排放的氯所破坏。根据各工业大国达成的国际     

真实的神话

<正>科学家说,如果进行足够的发掘,就能找到传说和神话故事中的一些真相数千年来,神话传说一直激发着人类的想象力。绝大多数的神话传说,仅仅是人们一代代传下来的故事而已。但也有一些根植于过去真实的地质事件,它们向现代人提示着潜在的危机,述说着自古以来人类对地球力量的极大敬畏一些地球物理学家认为,这些传说故事实际上是地质事件目击者对这些事件的记录、评     

核酸,能否主宰我们生老病死

人们在发现核酸之前,曾认为蛋白质是生命的基础,因为生命活动中的新陈代谢、免疫功能等,都是通过蛋白质的不同作用体现出来的.然而,当人们发现核酸以后才知道,在复杂的生命活动中,需要合成哪些蛋白质来参与新陈代谢或免疫功能,是根据带有遗传信息的脱氧核糖核酸(DNA)所发出的指令,由核糖核酸(RNA)具体参与合成过程来完成的.     

上海初冬的城市热岛

城市中由建筑物、道路等构成的特殊下垫面,对太阳辐射的吸收与反射都异于乡村.城市中人类的活动使大气中烟尘增加,一方面减少了到达地面的太阳辐射,另一方面烟尘又能直接吸收太阳辐射而使空气增温.烟尘的增加使地面有效辐射减少,增强了大气边界层内的温室效应,地面降温速率减小.城市建筑物比乡村的土壤有更大的热容量和高的热传导性能,利于热量的蓄积.此外,还有城中大量的工业炉窑、     

东亚季风气候的历史与变率

东亚季风的变迁可视为太阳辐射条件下, 全球大气、海洋、陆地和冰系统相互作用在东亚地区的表现. 干冷冬季风和暖湿夏季风优势期的相互交替反映了东亚季风的历史. 高分辨率的黄土高原风尘序列研究揭示了东亚季风至少自7.2 Ma前开始建立. 青藏高原的脉动对东亚季风变迁有重要影响, 数值模拟实验说明, 高原隆升对东亚冬季风的影响远大于对夏季风的影响. 末次冰期旋回气候记录显示了东亚季风气候千年或更短时间尺度的变率和不稳定性的特征. 北半球高纬冷空气活动、穿越赤道的气流和ENSO活动影响着东亚季风气候的变率. 有必要加强高分辨率季风气候记录的年代学和古气候替代性指标的研究,将东亚季风环境整体系统置于全球变化框架中,研究各因子相互作用或相互耦合的过程, 以深入认识东亚古季风变迁的规律和变化机制.     

封面说明

正水是生命之源,也是地球上最重要的能量载体.水吸收了太阳辐射到达地表能量的近70%,并在水循环过程中演化为蒸发能、雨滴能、流动能、落水能、波动能等丰富形式.纳米材料可通过与水的相互作用将各种形式的水能转化为电能,相关现象称为水伏效应,它比传统水能利用技术更具发展潜力.近年来,基于纳米碳材料的水伏科学与技术发展迅速,所