全新世亚洲季风变异与干旱演变及其驱动机制

近年,热带太平洋地区高分辨率气候记录研究对学界普遍接受的气候突变"高纬驱动说"提出质疑,全新世气候突变事件成为全球变化研究的前沿热点。亚洲季风-干旱环境是地球气候系统的关键组成部分,在全球物质和能量循环中起着重要作用。然而,亚洲季风区和干旱区全新世气候突变事件研究仍十分薄弱,百年-年代际气候变率研究尚未展开。本项目选择湖泊沉积和石笋为研究材料,以亚洲季风区和干旱区高分辨率气候记录的关键空白区为重点研究区,开展全新世气候变化的高分辨率、多指标综合集成研究以及多模式、多尺度数值模拟研究,以期查明亚洲季风区和干旱区全新世气候突变事件的结构特征与空间表现、百年-年代际气候变率的时空特征以及现代增温的自然背景,阐明全新世不同时间尺度亚洲季风变异和干旱演变的动力学过程与驱动机制。本项目有望在全新世气候研究领域取得引领性学术成果,在理论认识层面,为理解全新世气候变化机制提出原创性观点;在国家需求层面,为评估和应对全球变化提供科学支撑。     

年代际气候事件的归因及预估研究进展

年代际气候变化对人类生存环境具有重要的影响,会引发一系列重大灾害事件,造成严重的生命财产损失,危及人类粮食和水资源安全。因此,研究年代际气候变化的规律,预知年代际重大气候事件,是人类社会可持续发展的迫切需求。基于此,国家重点研发计划全球变化及应对重点专项项目"气候多尺度变化与年代际重大事件的归因及预估"于2016年7月正式立项。该项目旨在:(1)厘清全球气候多尺度变化的时空格局及年代际气候变化的规律;(2)揭示人类活动和多尺度气候变率对气候整体变化的作用及不同尺度气候变化的主控因子;(3)认识人类活动对年代际气候变化的调制作用,诊断年代际重大气候事件的早期信号。本文将对该项目2016～2018年取得的主要进展进行总结。     

地球整体和区域气候震荡性变化的自然因素和预测方法

中国人对"地球离极自转"和"冰河期形成因为"的科学发现,为研究全球气候的自然变化规律和预测方法提供了科学依据.地球所处的宇宙环境和自身的基本运动形式,直接影响着太阳热能对地球表面的辐射和分布的变化,这种变化是引起全球整体气候变化和区域性气候变化的自然因素.通过观测地球表面位置相对于空间纬度的变化趋势,能有效预测地球各区域气候的变化趋势.地球整体和区域气候变化是有规律的,加强气候变化的科学研究,发现气候变化的自然因素和规律,找到整体和区域气候变化的预测方法,是我国经济发展的迫切需要.     

国家大气成分本底观测研究台站体系建设

1项目立项背景 不断增强的人类活动排放导致中国区域性大气污染日趋严重。其中许多问题是国际学术研究的热点,也与气候变化外交和国家安全联系紧密。开展长期、准确、标准统一的大气成分本底变化观测与研究,是科学应对气候变化、支持国家气候变化外交的核心内容之一。     

平流层大气基本过程及其在东亚气候与天气变化中的作用

平流层位于对流层之上,约占大气总质量的15%,拥有地球生命紫外保护伞的大气臭氧层;该大气层自上受到太阳辐射的作用,自下受到对流层大气波动上传的作用,还受到自然过程和人类活动所产生物质向上输送的作用,产生了本质上不同于对流层的动力学、物理学和化学过程。这些过程在以下三个方面对我国国家重大需求有重要作用：①科学预测气候变化,为可持续发展规划与环境外交提供科学依据。平流层大气成分分布与状态,对于驱动对流层气候变化的关键因子--对流层顶辐射强迫的强度与变化具有重大的控制作用。人类活动产生的温室气体与化学反应活性气体,通过平流层化学-辐射过程对于对流层气候的辐射控制以及通过动力与物质输送的影响,是预测全球和区域气候变化的国际公认的缺失环节之一;②为建立和改善区域性天气气候的中长期预报途径与方法提供科学基础。天气气候的中长期预报对于防灾减灾工作具有极大的重要性,目前大气科学界尚缺乏有效的预报理论与方法。已有研究表明,平流层过程对于许多天气气候过程存在着超前一周以上的“先兆”信号,在作用机制上亦有一定的理论依据。加强我国研究平流层过程在中长期天气预报中的作用,提出预测理论与方法十分迫切;③为我国临近空间高技术国防活动的平流层环境保障建立基础。目前,20～100公里大气层已成为国防和人类活动新的制高点。平流层大气动力、化学成分和辐射环境及其变化的预测预报方法的建立即将成为重大的应用需求。     

真猛犸象灭绝与陨星无关

陨石撞击导致猛犸象灭绝的假说认为,一颗来自太空的陨石在末次冰河期撞击了地球,导致了一段气候急剧变化的时期.但近日的一项研究称,真猛犸象以及其他一些冰河期巨兽的灭绝,可能并非由小行星或彗星撞击地球所引起.来自伦敦大学学院和加州大学的考古学家们,在对该假说的关键证据进行了分析后提出质疑.这些考古学家们发现,那些原本被认为是撞击爆炸形成的岩石和土壤熔滴,实际上是人类的生火活动产生的.     

“人类世”的人文内涵及启示

作为地质学概念的“人类世”,有着丰富的人文意涵。在对“人类世”进行解读的过程中,我们很容易将其误解为支持“人类中心主义”或者等同于“资本主义社会”。首先需要对以上误解进行澄清：“人类世”并未过分强调人的独特价值,与“人类中心主义”无关;“人类世”并非完全遵从现代社会的资本逻辑。在对概念澄清的基础之上,进而研究“人类世”的核心涵义,即：“人类世”更加关注“人-技术-自然”的整体力量,强调多元联结和凸显关系的多样性。最后,通过澄清和阐释“人类世”的核心内涵,其将会给我们带来诸多启示,例如如何看待人类世中人与技术的一体关系,以及人与自然的新型关系等。综合理解人类世涵义,有助于理解变化,借助契机重构人类思维方式和社会组织模式,形成与地球共同发展的新的稳定态。     

全球变化对北半球木本植物多样性的影响研究

物种多样性的形成和维持机制是20世纪亟待解决的25个重大科学问题之一,其研究是生物多样性保护和利用的基石。北半球木本植物具有极其重要的生态价值,在东亚的多样性最高,尤其是中国具有丰富的森林类型、大量的木本特有种和孑遗种,对全球变化敏感。晚新近纪以来的全球气候震荡,特别是人类世以来的全球变化不断重塑物种的分布和多样性格局,亟需深入认识植物多样性的形成与维持机制及其对全球变化的响应,并据此制定科学的保护策略。本项目针对北半球木本植物多样性格局是如何形成的、生态多样性如何响应全球变化、未来全球变化情景下如何保护中国的植物多样性等3个问题开展研究,阐明北半球木本植物多样性格局的成因和响应全球变化的机理,揭示东亚地带性森林群落多样性与生态功能维持和响应气候变化的机制;建立北半球木本植物及其生态信息平台,预测未来中国珍稀濒危木本植物分布与适应性变化趋势,提出保护对策。     

全球气候变化与中国能源发展

90年开始,政府间气候变化专业委员会(IPCC)发布了一项极为重要的报告,对于全球气候变化确认如下两点: ·自然温室效应确实使地球比其他时期更暖; ·人类活动排放的结果导致空气中温室气体浓度的稳定上升。虽然在全球气候变化中,存在着若干不确定性,科学界尚有争议,但是IPCC概括的两点结论,无疑是当代科学研究的最新成果,对人类社会未来的发展具有深刻的影响。在人类活动造成温室气体浓度变化的因素中,最重要的是能源利用和森林砍伐。能源利用又胜过森林破坏。为此,世界能源面临着新的课题:如何接受气候变化的挑战,在全球变化中构建能源新的发展战略。作为能源消费和排放的世界大国,中国遭遇到相同的局面。     

历史时期气候变化与中国蚕桑业中心转移

历史时期中国蚕桑业中心发生过明显的转移。元代以前黄河流域的蚕桑业虽迭经兴衰,但始终居于中心地位,元代中后期中国蚕桑业中心由黄河流域转移到江南地区。气候变化是导致蚕桑业变迁和中心转移的直接因素。气候的转折期和冷期蚕桑灾害的发生剧烈而频繁,冷期的持续低温显著抑制蚕桑生产。因此历史气候的冷暖变化节律与黄河流域蚕桑业变迁高度一致,即暖期兴盛、冷期衰落。元代中后期中国气候由温暖急剧转冷,蚕桑灾害空前剧烈,随后进入长达6个世纪的明清小冰期,终使中国蚕桑业中心完成了南移。     

人类对气候影响始于工业化早期

<正>近日,中科院大气物理所副研究员段建平与英国气象局哈德莱中心武培立等学者合作,发现人类活动对气候变化的影响始于工业化早期的19世纪70年代。研究人员从气温的季节性变化入手,利用观测资料、树轮等代用资料和气候模式资料检测了人类活动对气温变化影响的早期信号及开始时间。发现气温季节性弱化实际开始于19世纪六七十年代,且同步发生在青藏高原、欧洲甚至北半球     

气候变化对西北干旱区水循环影响机理与水资源安全研究

西北干旱区是对全球变化响应最敏感的地区之一,"气候变化对西北干旱区水循环影响机理与水资源安全研究"项目,以全球变化背景下的西北干旱区气候-水文过程、水循环机理、水资源形成与转化以及未来变化趋势为主线,重建了过去300年西北干旱区气候变化序列,分析了气候变化对水循环关键过程和水系统的影响,构建了适合山盆地貌格局的水文、水资源模型,分析了未来水资源变化趋势,得出了一系列有意义的结论:在过去300年间,西北干旱区以冷干、暖湿气候类型交替出现,存在40年的变化周期;在近50年,温度、降水出现了"突变型"升高,自1997年以来,升温滞缓,处于高位震荡;蒸发潜力由显著下降逆转为显著上升趋势,水循环过程加剧;极端气候水文事件频度增强、频率加大,水文波动性增强、水资源不确定性增大;天山山区冰川加速退缩,冰雪水储量呈减少态势,部分河流出现冰川消融拐点;水系统安全性降低,供需水矛盾会进一步加剧;伴随气温的高位震荡和地下水的超采,西北干旱区的生态隐忧和潜在风险加大。     

科技快讯

地球正处于近万年第3次暖期地球的气候一直是呈波动式变化的。近1万年来,地球气温的波动幅度在2—3℃,一共经历了3次暖期,即全新世大暖期(距今8000-3000年前)。中世纪温暖期(10-13世纪),以及从19世纪中后期开始的这次暖期。气象专家说,在目前的这个     

白垩纪地球表层系统重大地质事件与温室气候变化研究进展

工业革命以来,由于化石燃料的广泛使用导致大气中温室气体CO2浓度持续增加,全球气温也随之不断上升,这种人为造成的“温室效应”已成为各国政府和人类社会所共同关注的焦点之一。同时,它也给地球科学家们提出了一个重大的科学问题:如果继续维持这样的状态,全球气候甚至地球系统将会发生哪些相应的变化?为更好地理解现今和未来气候变化,对地球历史中曾经发生过的快速气候变化进行追踪,综合分析地质历史中气候变化的原因、过程以及对环境和生物的影响等是一个十分重要的研究途径。在地质历史中,白垩纪是极端温室气候的典型时期,它已被国际地…     

全球变化驱动下陆表自然和人文要素相互作用及区域表现

全球变化是自然与人文要素共同作用的结果,也会改变陆表关键要素的变化趋势、周期及空间格局。评价和预估陆表关键要素的相互作用机制及其对全球变化的响应与反馈,对认识和应对全球变化具有重要意义。然而,当前的研究受到高精度陆表要素数据集缺乏、人文要素和自然要素相互作用机制研究薄弱、多要素空间叠加效应认识不足等限制。本专项拟发展气候、水文观测结果的成因分析及精度校准方法,构建高质量陆表气候水文数据集;构建高分辨率人文要素的历史数据集和未来社会经济情景;阐明陆表关键要素的相互作用机制及其空间分异规律,揭示其对全球变化的响应机理,预估陆表系统格局的转折点,评估中国典型区域空间质量变化,为国家经济、人口与自然要素的协调发展和应对气候变化提供科学决策服务。     

关于荒漠化、沙漠化、风沙化和沙化的概念

随着人们对自身赖以生存的环境高度重视,各种有关环境问题的报道也日益增多。特别2000年首都北京连续多次沙尘暴之后,关于沙化、风沙化、沙漠化以及荒漠化用语的定义均能见于各种大小刊物,反映了人们对它们的高度认识和对它们的内涵的不同理解。下面是笔者关于这四个词的概念的一些基本认识,仅供参考：1.荒漠化(desertification)继法国学者A.奥布雷维尔首先使用“荒漠化”这一术语来描述非洲热带雨林向热带草原及荒漠景观演变的模式后,国际上对类似的景观演变过程提出了若干个术语,虽在1977年内罗毕联合国荒漠化大会上得到了统一,但由于定义中没有明确的定性指标并且概念模糊,从而引起了数十年无休止的争论,曾有过100多个定义。终于在1992年里约热内卢“环发大会”决议12款规定之后,又经过1993和1994年“国际荒漠化公约政府间谈判委员会(INCD)”多次反复讨论,最后定义为：在包括气候变化和人类活动的多种因素作用下,干旱、半干旱和干旱亚湿润区的土地退化。它又分为风蚀荒漠化、水蚀荒漠化、土壤盐渍化、冻融荒漠化等。该定义为世界各国所公认。这一定义就是1994年10月,世界各国政府代表在巴黎签署荒漠化防治公约中的定义。至此,荒漠化不但有了新内涵,而且规定了明确、适度的外延。我国政府正式通知中国驻联合国代表机构将desertification一词由原来的中文译文“沙漠化”改为“荒漠化”。中国政府为了执行《荒漠化防治公约》,还成立了相应的机构。按照《联合国防治荒漠化公约》对荒漠化的定义,实际上我国有可能发生荒漠化的土地面积为321.7万km²。已发生荒漠化的土地面积为262.2万km²,占国土面积的27.2%。其中风蚀荒漠化(或称沙质荒漠化、沙漠化)面积约为160.7万km²;水蚀荒漠化面积约为20.5万km²;土壤盐渍化面积为23.3万km²;冻融荒漠化面积为36.3万km²;由于其他原因造成的荒漠化面积为21.4万km²。1997年原林业部向全世界公布了我国荒漠化调查的成果。2.沙漠化(sandy desertification)沙漠化亦即沙质荒漠化或风蚀荒漠化。可概括为在干旱、半干旱(包括部分半湿润地区)脆弱的生态条件下,由于人为过渡的经济活动,破坏生态平衡,使原非沙漠地区出现了以风沙活动为主要特征的类似沙质荒漠环境的环境退化过程。确切地说沙漠化是在具有沙物质分布的干旱、半干旱及部分半湿润地区,不同时间尺度下,以风为动力,参与其他条件作用的一系列气候地貌过程,这个定义也就是沙质荒漠化的定义,也可作为风蚀荒漠化的定义。3.风沙化(或称沙化)是指具有风沙活动并形成风沙地貌景观的土地退化过程。这一过程主要出现在湿润及半湿润地带河流下游的沙质古河床及泛淤决口扇地段及海滨沙地,由于人为活动破坏植被导致风力作用下流沙的出现。如黄淮海平原、赣北鄱阳湖沿岸、南昌附近、广西郁江的六景及粤、闽、台、桂、琼、鲁、冀等地的沿海地段等。     

中西古代气候学的概念模式及其比较

西方古代气候学是经过不同民族的国家发展起来,富于地理气候学以及气候决定论的内容,具有适应殖民商贸活动的功能,可总称为地候模式。中国古代气候学则与我国历史的持续发展与大一统国家密切相关,富于物候学以及气候变化的内容,具有适应农业生产需要的功能,可称之为时候模式。中西古代气候学的这种差异,主要是地球观、地理环境、社会生产活动、哲学和科学技术背景等不同所致。两种模式的时代意义共同体现在全球变化研究之中。     

北极海冰与气候关键过程考察与研究成果

全球增暖及其影响是目前国际上最为关注的问题之一。近30年来，北极海洋和气候发生了有历史记录以来最显著的快速变化，海冰快速融化极有可能加速全球增暖。我国的气候变化与北极系统息息相关，北方冬季的雪灾冷害、春季的沙尘暴等都与来自北极的冷空气活动有直接关系。     

荒漠化、沙漠化、风沙化和沙化概念之我见

1.荒漠化最初提出荒漠化(desertification)这一术语是法国植物学家、生态学家A.Aubreville,他在1949年出版的小册子《热带非洲的气候、森林和荒漠化》中对荒漠化的定义是：在人为造成土壤侵蚀而破坏土地的情况下,使生产性土地最终变成荒漠的过程。法国植物学家、草场学家H.N.Le Houerou(1969)认为,荒漠化是典型的荒漠景观和荒漠地貌向干旱区四周的扩展。1977年在肯尼亚召开了联合国荒漠化大会,在总结前人思想的基础上,对荒漠化的定义为：“荒漠化是土地生产潜力的降低或破坏,是生态系统的退化过程;10年后Y.J.Abmad和M.Kassas(1987)在《荒漠化》一书中写道,荒漠化是干旱的表征,是人类活动引起的土地承载力的超载现象”。我国学者朱震达认为,“土地荒漠化”是在脆弱生态条件下由于人为强度活动,经济开发、资源利用与环境不协调时出现的类似荒漠景观的土地生产力下降的环境退化过程。由于世界荒漠化问题在引起各国科学家的重视的同时,也逐渐引起各国政府的关注,因而90年代联合国几次召开会议讨论荒漠化问题。1990年2月内罗毕会议对荒漠化下的定义是：“荒漠化系指干旱区、半干旱区和干旱亚湿润区由于人类不合理的活动造成的土地退化过程”。里约热内卢环境和发展大会(1992)则将其定义为：“包括气候与人类活动的种种因素作用下,干旱区、半干旱区及干旱亚湿润地区的土地退化过程”。由此可见,荒漠化的内容是经过不断发展完善的。1994年10月,世界各国政府代表在巴黎签署了联合国防治荒漠化公约,在这一正式文本中,确定了统一的荒漠化定义：“荒漠化系指包括气候变化和人类活动在内的种种因素造成的干旱、半干旱和干旱亚湿润地区的土地退化”。这一定义包括有三层内容：(1)荒漠化的原因包括气候变化和人类活动在内的种种因素,即自然因素和人为活动因素。(2)荒漠化指特定的区域：干旱、半干旱和干旱亚湿润地区。这一区域根据湿润指数确定。(3)荒漠化的实质是指土地退化,土地是指陆地系统,由土壤,植被、其他生物和该系统中发挥作用的生态及水文过程组成。2.沙漠化沙漠化的概念同样林林种种,朱震达(1989)对沙漠化的定义为：“沙漠化是沙质荒漠化的简称,其含义可简单概括为在干旱、半干旱(包括部分半湿润)地区的脆弱生态环境条件下由于人为过渡的活动,破坏了生态平衡,使原非沙漠地区出现了风沙活动为主要特征的类似沙质荒漠环境的退化”,当然,朱震达对此也有一些另外的定义,如“地表出现风沙活动导致土地生产力下降的环境退化过程称之为沙漠化过程,所影响的土地称之为沙漠化土地”;把“干旱多风的沙质地表条件下,由于人为强度活动破坏脆弱生态平衡,造成地表出现风沙活动为主要标志的土地退化过程称之为沙质荒漠化(简称沙漠化)(1994)。还有其他学者的定义,不再一一赘述。3.风沙化风沙化是尽指湿润区和部分半湿润区的沙质干河床、海滨沙地等因风力作用产生风沙活动并出现类似沙漠化地区的沙丘起伏地貌景观的过程。4.沙化从上所述,在工作实践中,确定沙漠化、风沙化土地,首先必须确定气候区,较难以落实到具体地面,而且,学术界的纷争对其应用带来较大的困难,因此,沙化土地的称谓完全是为了避免学术纷争而能在工作中应用的目的产生的,它泛指任何地区的土地沙化。沙化就是地表出现风沙活动,土地生产力下降,土地退化的过程。在《中国荒漠化报告》中直接使用了沙化这个概念。准确地讲,荒漠化、沙漠化都是在国外首先提出来的,它用的词是desertification,如何翻译则是另一个问题。现在,沙漠化相对应的英文译法较乱,有desertification,deserzation,sandy desertification.5.建议中国科学界对一些术语之争,也许有些人认为是益事,但实际对具体工作和对外交流有一定的影响。荒漠化、沙漠化在翻译成英文是首先应从荒漠、沙漠的英文始。荒漠、沙漠的英文都是desert,那么荒漠化、沙漠化的英文就一定不同？中国的防沙治沙根据学术界的争议就必须写成中国北方的防治沙漠化和南方的防治风沙化？等等。因此,规范术语也要实际且具有可应用价值。     

过去2000年全球典型暖期的形成机制及其影响研究

本文简要介绍了"过去2000年全球典型暖期的形成机制及其影响研究"项目取得的主要进展:(1)新建了40余条高分辨率气候序列,显著提高了过去2000年中国气候变化序列的覆盖度和时间分辨率;(2)揭示了暖期气候的空间协同特征及历史典型暖期与20世纪暖期气候格局的差异;(3)诊断了自然驱动的历史暖期与温室气体驱动的20世纪暖期形成机制的差异;(4)量化分析了过去2000年气候变化对中国社会经济的影响与响应过程,辨识了冷、暖期对中国社会经济影响的主要差异。上述研究成果增进了对年代至百年尺度气候变化特征与机制的认识,对我国适应未来气候变化具有参考价值。