青藏高原冰芯高分辨率气候环境记录研究进展

青藏高原冰川高分辨率连续记录了过去气候环境变化信息.通过多种代用指标的分析可以重建气候变化历史.稳定同位素是冰芯记录的重要指标之一,通过青藏高原现代降水同位素过程的研究明确了大气降水中稳定同位素与气温的关系,奠定了青藏高原冰芯古气候学研究的理论基础.通过青藏高原不同地区冰芯稳定同位素记录研究,恢复了末次间冰期以来不同时间尺度的气候演化历史,冰川积累量变化揭示了过去降水量的变化过程;青藏高原冰芯中也保存了一系列的近代人类活动记录.此外,从青藏高原冰芯记录中提取了冰芯微生物种群及数量变化的信息,有助于进一步解释过去气候环境变化,获得了冰芯中古气候环境变化研究的新指标.     

末次间冰期以来古里雅冰芯微粒记录与极地冰芯的对比

通过古里雅冰芯中δ18O与微粒含量的研究, 恢复了末次间冰期以来青藏高原大气粉尘和环境变化的历史. 记录显示, 青藏高原在末次间冰期时处于低粉尘值, 105 ka时高原上的粉尘浓度开始升高. 约75 ka左右进入冰期后, 微粒浓度大幅度剧增, 并在末次冰期早期(MIS 4阶段)达到了最高水平. 在末次冰盛期, 古里雅冰芯中微粒含量的增加并不显著, 与南极和格陵兰不同. 在轨道时间尺度上, 温度和北半球高纬夏季太阳辐射与微粒记录都有良好的相关性, 但也存在幅度和相位上的差异. 青藏高原及其外围山地的冰芯记录反映的是中亚粉尘源区以及粉尘传输起始阶段的变化, 而格陵兰冰芯记录反映的是粉尘最终的沉积状况, 二者的意义是不同的.     

末次间冰期以来北大西洋深层海温与青藏高原气温的千年尺度位相关系及其演变

采用代用资料研究了北大西洋深层海温和青藏高原气温自末次间冰期以来在千年尺度上的位相关系及其变化.通过对比分析和小波交叉谱分析表明,自末次间冰期以来二者同位相和反位相关系交替出现,同位相的持续时间相对较短,而反位相的持续时间较长,并且二者同位相和反位相关系的转换在间冰期比在冰期频繁,北大西洋深层海温与青藏高原气温的位相关系大体被北大西洋气温(格陵兰冰芯氧同位素)与青藏高原气温所验证.此外,北大西洋海表温度可能是北大西洋深层海温在千年尺度上影响青藏高原气温的一个重要因子.     

若尔盖盆地RM孔孢粉记录及其年代序列

青藏高原东北部若尔盖盆地连续的花粉记录提供了最后两个冰期-间冰期植被和气候变化证据, 同时为建立RM孔上部60 m的年代序列提供依据. 在间冰期和间冰阶亚高山云杉-冷杉林广泛分布于若尔盖盆地, 说明在这些时期盛行温暖湿润的气候. 在倒数第2次冰期和末次冰盛期冷干的气候条件下分别存在着流石滩和干旱荒漠植被, 且前者更冷. 在MIS4, 主要是高山草甸; 在MIS3, 亚高山云杉-冷杉多次扩张和收缩表明存在一系列的冰阶和间冰阶事件, 这与古里雅以及GISP2的冰芯记录吻合. 从RM孔孢粉记录得到的气候史和从阿拉伯海提取的季风记录与古里雅和格陵兰冰芯δ18O记录之间显著的相似性支持以下观点: 青藏高原对于北大西洋盆地的气候事件和亚洲西南季风强度变化之间起着重要的联系作用.     

末次间冰期以来北大西洋深层海温与青藏高原气温的千年尺度位相关系及其演变简

采用代用资料研究了北大西洋深层海温和青藏高原气温自末次间冰期以来在千年尺度上的位相关系及其变化. 通过对比分析和小波交叉谱分析表明,自末次间冰期以来二者同位相和反位相关系交替出现,同位相的持续时间相对较短,而反位相的持续时间较长,并且二者同位相和反位相关系的转换在间冰期比在冰期频繁,北大西洋深层海温与青藏高原气温的位相关系大体被北大西洋气温(格陵兰冰芯氧同位素)与青藏高原气温所验证. 此外,北大西洋海表温度可能是北大西洋深层海温在千年尺度上影响青藏高原气温的一个重要因子.     

冰芯研究的过去、现在和未来

冰芯与气候和环境变化关系的研究是通过从冰川(包括冰盖和冰帽及其他类型的冰川)中钻取冰样,检测过去气候与环境变化、监测现代气候与环境变化、预测未来气候与环境变化的一个多学科交叉性前沿研究领域.通过对冰芯中气候与环境信息的研究,可揭示近至现代、远至过去几十万年的气候、环境特征,同时也可通过与现代气象记录的结合,提高预报未来气候变化的能力冰芯研究的思想最初由H.Bader 于1954年提出,C.C.Langway等人又进一步发展和实践了这一思想.第一根穿透整个冰盖的冰芯计划是1966年在格陵兰Camp Century实施的.其后相继完成的有1968年实施的南极Byrd Station冰芯计划、1979年实施的南极Dome C冰芯计划以及80年代初在南极实施的Vostok冰芯计划和在格陵兰实施的Dye 3冰芯计划等.1989年至1990年,秦大河等通过国际横穿南极科学考察,实施了大范围浅     

7000m处冰芯的初步研究

冰川是自然界在特殊环境下的特殊创造物,也是过去环境变化最可靠、最保真的天然档案馆.因此,从冰川中揭示过去环境变化的冰芯研究成为环境研究的前沿热点领域.科学家已通过南、北极冰芯研究,阐明了过去40万年(南极)和30万年(格陵兰)以来气候环境变化特征.但科学家们在试图通过南、北极冰芯解释全球气候环境变化机制时,遇到了挑战.这就是没有中纬度地区的冰芯研究作桥粱,两极地区的冰芯研究就不能很好地在全球尺度上联系起来,也就难以最终解决全球气候环境变化的机制问题.青藏高原是中纬度冰芯研究最理想的地区.青藏高原的冰芯研究可以在全球…     

青藏高原东部RM孔碳酸盐氧同位素揭示的末次间冰期气候特征

最近,格陵兰冰芯研究揭示的气候不稳定性被作为过去全球变化研究的重大进展。GRIP氧同位素研究首先提出,相当于深海氧同位素地层5e亚段的暖期气候(Eemian)存在着两次明显的冷事件,这一发现后来被欧洲湖泊记录所证实。但是GISP2未发现Eemian暖期气候有明显波动,Kelgwin等对大西洋沉积记录的研究也得出与此相似的结论。因此,一些研究者对Eemian暖期内部存在气候突变的观点表示怀疑。最近作者对青藏高原东部RM孔湖泊记录研究结果,发现末次间冰期5e亚段存在两次冷事件,支持了GRIP研究者的观点,同时证实了此种气候不稳定性也存在于中国的青藏高原这一事实。     

新年，新科学——《自然》杂志展望2011年科学领域可能出现的结果及发现

揭秘埃姆间冰期（Eemian）2010年7月，格陵兰北部埃姆冰芯钻探（NEEM）项目在2500多米深处钻到了冰盖之下的基岩。目前，研究人员正在对冰芯中所含气体和各种粒子进行分析，以期获取埃姆间冰期（大约在13万～11．5万年以前，全球平均温度比今天高5℃）气候的有关细节，相信很快就会有结果公布。     

古里雅冰芯中钙离子与大气粉尘变化关系

通过青藏高原古里雅冰芯的研究, 发现陆源的Ca²⁺离子是可溶气溶胶中的主要阳离子, 可以作为中、低纬干旱区周边山地冰芯中反映大气成分和环境变化的指标. 在古里雅冰芯中, 末次间冰期以来Ca²⁺离子浓度存在明显的变化, 有两个较强的增高时期和两个较弱的增高时期, 这些变化总体与气候变化相关. 即气候变冷时, Ca²⁺离子浓度升高; 气候变暖时, Ca²⁺离子浓度降低. 但Ca²⁺离子浓度变化并非总是在气候变暖时降低和在气候变冷时升高, 与温度记录在变化相位和幅度上也不完全一致. 大气环流、高原下垫面以及大气湿度的变化可能是除温度以外的重要影响因素.     

南极蓝冰用于第四纪古气候重建的进展

来自南北两极和山地的冰芯深刻揭示了第四纪气候与环境的演化,并提供了迄今为止最准确的大气成分历史记录.但是,传统深冰芯钻探面临着成本高和样品稀缺的局限,蓝冰区的浅层钻探由此成为了有效的补充研究手段.蓝冰研究最近在两个方面取得突破:首先,在蓝冰区发现了比最老深冰芯(800 ka)更老的冰样,揭示了中更新世转型期大气二氧化碳的浓度范围.其次,以相对较低的成本提供了大量末次间冰期以来的冰样,使新的分析方法得以实现.但是蓝冰研究也受到诸多因素的限制,无法取代深冰芯钻探.未来的蓝冰研究可围绕探索新的有价值蓝冰区、对现有蓝冰区展开进一步冰川动力学的研究,以及针对已有样品开发新的分析方法这3个思路进行突破.     

末次冰消期以来东亚季风快速变化的黄土记录及与格陵兰GISP2冰芯记录的对比

格陵兰冰芯[1]记录表明,末次冰消期以来北大西洋高纬地区气候曾经历了一系列百年至千年尺度的快速波动.东亚季风区也曾记录到这种变化[2],但其详细过程及其与北半球高纬地区气候变化的关系仍不清楚.为此,对黄土高原西部边缘区做了详细调查,选取具有代表性的高分辨率甘肃曹岘黄土剖面(36°33′Ｎ,104°38′Ｅ)进行了2ｃｍ连续采样分析(约70年时间间隔),以粒度和磁化率作为冬、夏季风的替代指标,对末次冰消期以来东亚季风演化进行了研究.剖面位于靖远西塬(黄土塬)顶部(黄土厚400ｍ以上),本次研究仅取其顶部54ｍ.从剖面的地貌部位看,其黄土粉尘…     

冲绳海槽5万年以来的古气候事件

冲绳海槽ＤＧＫＳ９６０３孔岩芯δ＾１８Ｏ曲线记录了５０ｋａＢＰ以来的气候波 及短尺度的古气候突变事件。这些古气候事件可以与中国西北黄土、南海与北大西洋岩芯以及格陵兰冰芯记录的ＹＤ，Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５事件对比。古地磁分析的３个地球磁极倒转事件可分别与Ｇｏｔｈｅｎｂｕｒｇ Ｍｕｎｇｏ和Ｌａｓｃｈａｍｐ事件对应，并大致可与Ｈ１，Ｈ３，Ｈ５事件对应，这可能是造成全球气候变化的一个原因。冲绳海槽岩     

中全新世以来东亚冬季风的东海内陆架泥质沉积记录

对东海内陆架泥质区南部的MZ01孔进行了AMS14C定年,粒度、常量元素和黏土矿物分析,以敏感粒级、黏土矿物组合、元素组合为替代性指标揭示了中全新世以来泥质区的古环境演变过程.结果表明,9.71μm粒级平均粒径、化学蚀变指数(CIA)、蒙皂石/高岭石比值三者的变化趋势较为相似,可以识别出10次极值,可能主要由东亚冬季风的增强引起,分别对应于中全新世以来的同期降温事件,与格陵兰冰芯和敦德冰芯氧同位素记录有较好的对应关系,且在其他区域不同的材料中也能找到相应的降温证据,揭示了全球气候变化的区域性响应.由3种替代性指标进一步推测出中全新世以来研究区东亚冬季风演化过程大致可以分为4个阶段:8400～6300aBP为较强且波动期、6300～3800aBP为较弱且稳定期、3800～1400aBP为高波动期、1400aBP以来为稳定增强期.     

末次间冰期5e亚阶段夏季风快速变化的环境岩石磁学研究

末次间冰期古土壤和黄土百年－千年尺度系统的环境岩石磁学研究表明,亚洲夏季风在相当深海氧同位素５ｅ亚阶段曾有过急剧的波动,表现为３峰２谷,峰谷延续时间约为１￣２ｋａ,其中中央年龄在约１２０．５ｋａ的谷４最醒目,指示夏季风的减弱几乎达到冰期的水平,反映夏季风在末次间冰期中呈不稳定性变化。     

南极冰雪圈与全球变化研究--冰盖与全球气候环境记录

南极冰雪圈作为地球系统的最大冷源主导着全球水汽环流的变化.处于大气环流沉降区的南极大陆,以其巨厚的冰盖,保存着详细的过去全球气候环境变化的记录.通过对南极冰盖冰雪气候环境记录代用指标、南极冰盖气候环境区域分异与冰盖地球化学分带和冰芯的综合研究,目前已揭示了过去80万年来的气候环境变化记录.这些成果将为未来气候环境变化的预测提供依据.本文介绍了南极冰盖在全球气候环境记录研究中的前沿领域和主要成果.     

末次冰盛期以来我国气候环境变化及人类适应

该项目以末次冰盛期以来我国气候环境变化及人类适应为主攻目标,通过多种高精度地质-生物记录的研究,在全球温度变化对季风的影响、全球增温与我国干旱-半干旱区环境、自然和人为因素在环境变化中的作用等方面取得一批新进展.这些成果不仅涉及轨道和亚轨道尺度的亚洲季风动力学、生态系统对气候变化的响应机理和大气温室气体浓度变化的控制因素等古气候学基础前沿问题,而且对气候变化影响评估具参考价值.     

南海南部近20万年沉积序列与古气候变化关系

ＮＳ－９３－５柱状样取自南海南部陆坡的平缓台阶上，该处保存了晚第四纪以来正常海洋环境的稳定沉积记录．通过研究建立了南海南部海区高分辨率的近 ２００ ｋａ以来的沉积序列和氧同位素地层剖面．通过与ＧＩＳＰ２冰芯等的对比分析，初步揭示并探讨了末次间冰期以来反映短尺度气候快速变化的 Ｄ／Ｏ事件 １－２１和 Ｈｅｉｎｒｉｃｈ事件 Ｈ１～ Ｈ６在南海南部的沉积记录，表明近 ２００ ｋａ来南海南部与北极地区存在着古气候的遥相关和西太平洋暖池的不稳定性．研究还显示：该海区沉积层序的颜色分层与氧同位素地层具有很好的对应关系，沉积物颜色特征随气候而变化，前者一般滞后时间约１－１．５ ｋａ．认为由于气候变化引起海平面波动、通道启闭和上升流活动，造成该海区深层水的氧化还原条件随着水体的动态环境而改变，从而产生海底不同的沉积物特征．此外，在氧同位素 ４／５期界线处还发现了一个与 Ｔｏｂａ火山喷发有关的火山灰层，厚度约 １７ ｃｍ．     

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.     

古里雅冰芯中的新仙女木期事件记录

新仙女木期(Younger Dryas)的命名来源于欧洲斯堪的纳维亚埋藏在地下的CtopertalaDryas植物的叶子和果实.这种植物是当地新仙女木期(简称YD)气候变冷的指示物.欧洲早在一个世纪以前就认识到YD的存在.后来北大西洋沿岸地区的许多孢粉资料证实,西欧及北美许多地方在11～10ka B.P.~(14)C年代时气候发生突变.由于当时缺乏该区以外YD事件的资料,因此YD事件被认为是局部性事件,并认为其原因很可能是晚冰期全球性增温使北极的浮冰和冰融水注入北大西洋深层水(NADW)形成的,造成北大西洋地区温度迅速下降,气候变冷.近20年来南欧、北美东部、南阿尔卑斯山、太平洋和南极、北极格陵兰地区的孢粉、冰碛物、冰芯等都指示出Younger Dryas时期的气候剧变.在中国青藏高原湖区和内蒙古孔赉诺尔湖以及陕西沙漠/黄土过渡带高分辨率湖沼泥炭记录中也均发现在11～10ka B.P.期间气候有明显的突变.这引起了学者们对YD的浓厚的兴趣,并认为这个事件可能是一个全球性气候事件.本文以1992年中美联合在青藏高原古里雅冰帽钻取的长达308m的高分辨率冰芯为对象,以该冰芯155～162m之间对应于晚冰期向全新世过渡段的δ ~(18)O测试结果为依据,研究了记录在古里雅冰芯中的YD气候事件.因其测年的高分辨率,它是中国唯一可与格陵兰冰芯晚