小冰期气候变化的影响因素及其对未来气候变化的启示

本文扼要综述了影响小冰期气候变化的因素，小冰期的气候变化是气候系统系统诸因子综合作用的结果，小冰期气候变化的幅度与周期可为未来百年尺度的气候预测提供参考。未来百年尺度的气候变化具有不确定性和复杂性，深入研究了小冰期气候变化中的跃变、不同区域间气候变化的一致性和差异性，并分析其形成的机理，可以为未来气候的变化预测提供科学的依据。     

中更新世气候转型:特征、机制和展望

中更新世转型(mid-Pleistocene transition,MPT)的特征、机理及其影响一直是古气候研究的热点问题之一.通过综合分析全球代表性的地质记录,揭示出海洋和陆地气候变化在中更新世(距今~1.2至~0.7 Ma)多表现为从准4万年到准10万年的主导周期转型,但低纬地区水文气候的周期变化不显著.数值模拟研究表明,地球轨道参数变动引起的太阳辐射变化可能是冰期-间冰期气候旋回的根本驱动,而下垫面和大气CO2浓度变化的反馈机制则触发了中更新世气候周期转型并放大冰期-间冰期的波动.因此,MPT是地球气候系统内外部多个因素共同作用的结果.未来研究一方面应加强中低纬地区水文循环变化研究,关注中更新世气候转型影响的区域差异;另一方面通过整合气候重建和模拟结果,辨析区域气候变化响应差异的主要诱因.     

千年全球气温中的周期性变化及其成因

采用最新重构的千年全球代用与器测气温序列、近400年太阳辐射和北太平洋海温指数序列, 分解了不同时段气温变化的趋势和全时间域上的多时间尺度周期变化, 探讨了气温周期变化的成因. 千年全球气温序列中清楚地存在中世纪暖期(MWP)、小冰期(LIA)和全球增暖期(GWP). 剔除这3个时期的基本气候态后, 气温序列中仍然存在准21年、准65年、准115年和准200年的周期变化. 这4个气温变化的自然周期中, 准65年的周期与海温变化有关, 而其他3个周期与太阳辐射变化有明确的位相滞后关系. 准21年的气温周期变化形成了十年暖期和十年冷期的交替. 21世纪之交形成了过去千年中首次的上述4个周期暖位相的叠加, 也就形成了国际社会关注的全球性增暖和暖平台现象. 根据长期趋势和周期振荡的叠加, 预计全球气温会在21世纪30年代进入一个冷期, 而在21世纪60年代达到一个新的暖期.     

青海都兰地区1835a年轮序列的建立和初步分析

历史时期气候变化研究的一个重要方面,是获取高分辨率的古气候数据资料,弄清气候变化的事实,并建立历史气候的长序列.在我国,竺可桢利用物候资料和历史资料恢复了过去5000a来我国东部地区的温度变化曲线.吴祥定等在拉萨利用不同时期树木年轮资料衔接的方法,恢复过该地区2000a来的气候变化历史.姚檀栋等根据古里亚冰芯资料,给出了青藏高原近2000a来气候和环境变化的证据.本文将根据青海都兰地区树木年轮资料来讨论这一地区1835a间的气候变化趋势.本研究是我国目前在树木年轮气候研究方面资料较为完整和时间序列最长的一个.     

1960～2008年中国二十四节气气候变化

采用非平稳时间序列分析技术——集合经验模分解(EEMD)方法,基于1960~2008年中国549站近地面气温观测的均一化序列,确定了全国平均温度的二十四个气候节气的阈值温度和时间,分析了各节气平均温度及其在季节循环中的时间节点的演变趋势.全国平均而言,小寒、大寒天气减少,近10年(1998~2007年)达到大寒的天数比20世纪60年代减少56.8%;大暑天气增多,近10年达到大暑的天数比20世纪60年代增加81.4%;季节性升温阶段的气候节气显著提前6d以上,其中雨水节气提前最多,达15d;而季节性降温阶段的气候节气则都显著推迟5~6d.这主要是由于在变暖的大背景下整个季节循环趋于整体抬升所致,但在二十四节气中,位于春季位相者的增温趋势普遍大于位于秋季位相者.其中雨水、立春、惊蛰节气的增温最快,全国平均在1961~2007年间分别增暖了2.43,2.37和2.21℃.惊蛰、清明、小满和芒种这4个反映物候的气候节气在全国各地普遍提前,尤其在北方半干旱区均显著提前,分别达12~16,4~8,4~8和8~12d.这些定量化的节气气候变化分析结果,可为适应气候变化、适时调整相应农事活动和节能措施等提供决策依据.     

三万年来我国气候变迁的研究

四季的气候交替是人们经常遇到的.从统计学的角度着眼,气候有各种时间尺度的变化规律.几年或几十年的气候变化可以由一个人的一生所及,但是那些周期长达百年、千年、万年的气候变迁,超过了一     

东海内陆架泥质沉积记录的全新世快速气候波动

以东海内陆架泥质区中部MZ02孔岩芯沉积物为材料,挑选底栖有孔虫单种Ammonia compressiuscula进行了壳体氧碳稳定同位素和镁钙比值分析,并结合沉积物粒度、磁化率和地球化学等古环境替代指标,讨论了MZ02孔沉积记录所反映的若干气候和海洋环境变化,识别出发生在8.4,7.2和6.2 ka BP的3次千年事件,其中最为显著的是发生在8.4 ka BP的降温事件.本研究揭示的中全新世大暖期内气候波动特征,与相邻陆地的季风记录、热带太平洋的古海洋记录相一致,具有百年尺度的太阳活动周期,其中以200 a周期最为显著,推测太阳活动可能是研究区全新世快速气候变化的主要原因之一.     

气候变化与中国的战争、社会动乱和朝代变迁

人类进化史始终与气候变化有密切的关系,这种观点已被科学家们所接受.尽管人们目前都在 预测气候变化对我们将来社会的影响,但是至今还没有对有历史记载以来气候变化对社会发展和演化 之影响进行系统和定量的研究.利用过去1.15 ka来的古气候记录,对中国唐末到清朝的战争、社会动 乱和社会变迁进行了系统地对比分析.结果发现冷期战争率显著高于暖期,70％-80％的战争高峰期, 大多数的朝代变迁和全国范围动乱都发生在气候的冷期.研究表明,由于冷期温度下降导致土地生产 力下降,从而引起生活资料的短缺.在这种生态压力和一定的社会背景下,战争高峰期和全国范围内的 社会动乱随之产生.在许多情况下,最终导致王朝灭亡和新朝代的建立.进一步分析还发现战争数量与 温度距平有显著的负相关关系.在不同的气候带,由于土地承载力的不同,战争与温度的相关程度也存 在着差别.因此我们认为所谓中国历史的朝代循环,以及大乱和大治的交替,气候的波动变化是决定性 因素之一.     

蒙古北部Gun Nuur湖记录的全新世气候突发事件

对从蒙古北部Gun Nuur湖取得的7.44 m长的连续岩芯样品进行了环境磁学、有机质含量和有机δ¹³C分析, 以获取全新世环境变化的信息. 6个加速器(AMS)¹⁴C年代数据可靠地控制了该岩芯的年代序列. 研究发现蒙古北部全新世气候存在冷(凉)湿-暖干的波动, 并发生多次气候突发事件. 较为显著的突发事件的年代分别为: 1750, 2800, 4000, 5200, 7200和9200 aBP(¹⁴C年龄). 这些事件在该地区表现为气候向冷湿的快速转变, 可以和北大西洋地区的气候突发事件相对应, 说明全新世北大西洋高纬地区的气候变化可能通过对西风的影响与蒙古北部的气候变化密切相关. 西风的强度和位置的变化将改变西伯利亚-蒙古高压(冬季风)的强度, 并进而影响着中国的气候变化.     

气候变化下东北春玉米品种熟型分布格局及其气候生产潜力

利用1971～2000年东北三省101个气象站逐日气象资料以及国家气候中心发布的未来气候变化情景(A1B)下区域气候模式(RegCM3)模拟的东北地区1951～2100年0.25°×0.25°格点气象资料,结合东北玉米生长发育对气候条件的需求,分析了气候变化下东北三省农业气候资源的变化趋势以及气候变化对东北三省玉米品种熟型布局、玉米气候生产潜力的影响,并通过调整播种期来寻求提高玉米气候生产潜力的有效途径.农业气候资源要素包括:≥10℃初日、初霜日、生育期日数、≥10℃活动积温、生育期内总辐射及降水量.结果表明:(1)气候变化使未来100年东北地区≥10℃初日逐渐提前、初霜日延后、生育期日数延长、≥10℃活动积温显著增多、生育期内总辐射有所增加、降水变化不明显.(2)气候变化使东北地区适宜种植的玉米品种熟型由早熟型向晚熟型过渡,不同品种的种植界限不断北移东扩.(3)气候变化使东北玉米气候生产潜力发生了显著变化,其高值区将逐渐向东北方向移动.(4)适当的调整播种期是一种提高玉米气候生产潜力的有效途径.     

近三十年夏季气候变化的大尺度特征

关于十年际气候变化的研究是当今气候学界的一个重要课题。近几十年来北非Sahel地区的显著变干已广泛地引起研究人员的兴趣。对一些局地气候观测的分析表明,可能存在更大范围的变化。但目前对这种气候变化的空间结构的认识还很少。本文基于对全球1950—1980年间气候资料的分析,描绘出这30年夏季气候变化的某些大尺度特征,并指出各地气候在60年代出现较大变化,反映了某种“气候跃变”(climatic jump)的性质。     

现代沙漠对气候变化的响应与反馈:以古尔班通古特沙漠为例

现代沙漠对气候变化的响应与反馈作用是全球气候变化研究中不可缺少的重要组成部分。沙漠对气候变化作出响应，同时在响应过程中以特殊环境的反馈作用影响气候。因内外学者对沙漠气候的研究做过许多工作，但对于旱区现代国家、半固定沙和流动沙漠对气候变化的响应与反馈关系的研究甚少，特别是干旱沙漠区对响应与反作用因子、参数量级变化关系如何一直是研究中的难题之一。根据古尔班通古特沙漠区近４０年气候变化序列以沙漠表层的气     

神农架大九湖孢粉气候因子转换函数与古气候重建

利用在神农架地区采集的121个表土样品孢粉鉴定得出的结果,结合对应的采样区7个相关气象站30年来(1971年1月至2000年12月)连续观测的气象资料库,选取55种常见孢粉,采用空间拟合与逐步回归方法建立了神农架地区孢粉气候因子年平均温度的转换函数:T=7.649-2.33097X冷杉属-0.10873X桦属-0.17352X菊科-0.13176X十字花科 0.13356X大戟科-0.83069X桔梗科 1.96494X石韦属 0.38411X凤尾蕨 2.77741X卷柏属 0.04439X厚壁单缝孢属,并利用大九湖297cm厚的全新世泥炭剖面的孢粉百分比含量数据对上述函数做了检验,重建了大九湖15.753kaBP以来的年平均温度变化序列.该温度序列较好地反映了晚冰期以来的气候变化特征,对最老仙女木期、老仙女木、新仙女木、8.2kaBP等极端冷气候事件和博令阿勒罗德暖期及气候波动都有准确的指示,还揭示了全新世适宜期、晚全新世温干气候、及近1ka以来大九湖的气候变化特征.研究表明,神农架大九湖地表和地层剖面孢粉样本同样具有重要气候意义,其温度转换函数和重建的温度序列对研究末次冰期以来的气候变化有着重要参考价值.     

新生代全球变冷背景下北部青藏高原变冷和干旱化事件:西宁盆地早第三纪沉积物中正构烷烃和孢粉的记录

位于青藏高原西北部的西宁盆地沉积了年代序列跨度非常长的连续的新生代地层. 这些地层序列记录了有关青藏高原隆升历史及其相关气候变化的丰富信息. 本研究获得了西宁盆地谢家剖面较高分辨率的正构烷烃生物标志化合物和孢粉记录. 整合正构烷烃和古孢粉记录揭示: 在50.2~28.2 Ma 之间, 西宁盆地经历了长期的降温过程, 明显的生态事件发生在 37.5~32.7 Ma 之间. 自此盆地中的植被呈现显著的垂直地带性变化: 较低海拔处生长旱生灌草类植物, 中海拔地带生长亚热带阔叶树, 高海拔带生长针叶林. 这些植被和气候的变化有可能是对始新世早期气候最适宜期之后长期的全球降温事件和早新生代北部青藏高原周围山地隆升事件的共同响应.     

北京颐和园昆明湖近代沉积物的环境磁学初步研究及意义

全球变化的研究,是国际科学联合会(ICSU)组织的国际地圈-生物圈计划(IGBP),为国际性的一个重大的科学计划,也是现今及未来十几年中自然科学领域的一个最为活跃的前沿项目.显然,过去全球气候变化的研究应是现代科学研究中的热点课题,它的首要任务就是重建历史时期的气候变迁序列,其意义不仅是认识过去气候演变的基础,也是预测21世纪未来气候变化趋势的钥匙.最近两年中,我们对颐和园昆明湖近代沉积物的一个剖面系统采样进行了环境磁学初步测定,本文就是报道这些结果,并展示它们的一些磁学参数与北京历史时期气候变化的对应关系.     

亚洲古季风变率和机制的洞穴石笋档案

洞穴石笋气候档案具有深海沉积等长尺度记录和树轮日历年两种不同气候载体的特征,开启了研究轨道尺度、千年尺度和年际气候变化三者联系的新窗口.本文主要回顾了近20年来亚洲季风区石笋的高精度定年和气候代用指标等研究进展.精确定年的石笋气候序列为米兰科维奇"轨道假说"解释低纬气候变化奠定了基础,并有可能深入了解突变气候事件的驱动机制.在此基础上,讨论了目前学术界普遍关心的"中国石笋d~(18)O信号解释"问题,认为在千年尺度以上,石笋同位素序列反映了季风气候控制下的干/湿变化过程.跨越中布容事件的石笋记录有可能联系低纬岁差尺度水文循环与高纬冰盖过程,将冰盖、季风、温室气体和生物地球化学过程置于高精度年代框架下,研究其驱动与响应关系.最后指出,精确定年的石笋气候序列有可能成为大陆同位素气候层型,并在解决当代全球变暖机制问题上发挥重要作用.     

典型陆地生态系统对气候变化响应的定量研究

森林、农田和草地生态系统对气候变化响应定量研究进展的综合分析表明:近一个世纪以来的森林、农田和草地生态系统对气候变化有很强的响应,诸多生态系统类型的组成、结构和分布已发生了显著变化;由于病虫害、极端气候频发,植物物种的死亡率增加、生产力出现下降趋势;典型陆地生态系统对气候响应的未来情景分析结果表明,高海拔地区和高纬度地区的生态系统类型的结构、分布、物种和生产力将发生较大变化;然而,由于生物群落的相互作用,各种生态系统对气候变化的响应很复杂,目前人类对典型陆地生态系统变化的认识仍然处在很初级的阶段.尤其是在气候变化对植物物种的影响、干旱和极端事件的后果以及病虫害的影响等方面,还没有明确的结论;根据目前的研究积累,还无法给出气候变化对典型陆地生态系统影响的综合定量评估,需要改进区域气候模拟,尤其是降雨量的模拟,需要提高植物物种对气候、病虫害和大气成分响应的认识.以典型陆地生态系统对全球气候变化响应机理研究成果为基础、集成空间对地观测数据和地面实测数据的多尺度生态系统动态模拟分析平台,到目前为止,仍是亟待填补的空白.     

典型陆地生态系统对气候变化响应的定量研究简

森林、农田和草地生态系统对气候变化响应定量研究进展的综合分析表明：近一个世纪以来的森林、农田和草地生态系统对气候变化有很强的响应,诸多生态系统类型的组成、结构和分布已发生了显著变化;由于病虫害、极端气候频发,植物物种的死亡率增加、生产力出现下降趋势;典型陆地生态系统对气候响应的未来情景分析结果表明,高海拔地区和高纬度地区的生态系统类型的结构、分布、物种和生产力将发生较大变化;然而,由于生物群落的相互作用,各种生态系统对气候变化的响应很复杂,目前人类对典型陆地生态系统变化的认识仍然处在很初级的阶段. 尤其是在气候变化对植物物种的影响、干旱和极端事件的后果以及病虫害的影响等方面,还没有明确的结论;根据目前的研究积累,还无法给出气候变化对典型陆地生态系统影响的综合定量评估,需要改进区域气候模拟,尤其是降雨量的模拟,需要提高植物物种对气候、病虫害和大气成分响应的认识. 以典型陆地生态系统对全球气候变化响应机理研究成果为基础、集成空间对地观测数据和地面实测数据的多尺度生态系统动态模拟分析平台,到目前为止,仍是亟待填补的空白.     

青藏高原气候变暖是温室气体排放加剧结果的新证据

过去数十年间青藏高原气候变暖已经被许多研究所证实, 但迄今为止还缺少能将其与人类活动联系在一起的证据. 通过对历史观测资料的分析, 本文发现高原气候变暖的同时伴随有显著的气温日较差的减小. 另外, 欧洲中期数值预报中心的高空再分析资料还表明高原上空对流层顶附近也有明显的气温上升趋势, 而平流层低层则是变冷的趋势. 这些特征在两个参与国际间气候变化委员会第四次气候变化评估的耦合气候模式的20世纪CO₂浓度情景试验中成功再现, 而两个模式的工业化前情景试验中都没有这样的特征. 这意味着最近数十年青藏高原的气候变暖很可能主要是由与人类活动有关的温室气体排放加剧所引起, 并且温室气体排放加剧对青藏高原气候变化的影响可能比全球其他地区更显著.     

过去2000年全球典型暖期的形成机制及其影响

通过对中国不同地区气候序列重建与暖期气候特征、气候驱动因子变化分析与典型暖期成因机制模拟诊断、暖期气候对中国社会经济的影响与人类适应、北半球温度变化及典型暖期协同特征等问题的研究,发现:(1)20世纪气候增暖在过去2000年中并非空前,但20世纪气候增暖在北半球几乎同步,而中世纪增暖在空间上则存在幅度和位相差异;这主要是因为20世纪全球增暖主要受温室气体增加驱动的"大气稳定机制"、而中世纪增暖主要受太阳短波辐射变化驱动的"海洋恒温机制"所致.(2)与2008年初中国南方"雨雪冰冻"相似的极端寒冷事件可能对温度年代际变化有早期预警意义,当前的"增暖停滞"可能是自然变率导致的气候由暖转冷的一个早期信号.(3)中国历史上的社会经济波动与气候变化之间存在"冷抑暖扬"的对应特征;但与暖期相伴的社会经济发展与人口膨胀也增加了对资源与环境的压力,使得在出现温度下降、降水减少等重大气候转折时,容易导致人地关系失衡、甚至触发社会危机.这些结果增进了对年代至百年尺度气候变化特征与机制的理解,也对我国适应未来气候变化具有参考价值.