青藏高原达索普冰芯中积累量与太阳活动

达索普冰芯中积累量近３００年来的时间变化序列,与印度季风降水存在极好的相关性,谱分析结果表明,在该冰芯积累量变化序列中存在与太阳活动的多种周期相一致的周期,达索普冰芯缇长期变化趋势与太阳活动强弱的各种指标的对比表明,其长期变化趋势与太阳活动呈反相关关系。     

青藏高原古里雅冰芯记录所揭示的Maunder极小期太阳活动特征

根据古里雅冰芯中ＮＯ＾－３浓度可以揭示太阳活动变化的事实,研究了长期以来存在争议的Ｍａｕｎｄｅｒ极小期（１６４５～１７１５年）的太阳活动状况,结果不仅证实这一时期太阳活动极小期的存在,而且也证实这一时期内太阳活动周期是正常的,即存在１１ａ左右的黑子周期。研究还发现,太阳活动可能存在３６ａ左右的周期,这一结果对于日地关系研究具有重要的意义。     

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.     

青藏高原冰芯积累量的近期变化

研究结果表明: 喜马拉雅山中段(珠穆朗玛峰东绒布冰川和远东绒布冰川, 希夏邦马峰达索普冰川)的冰芯积累量自20世纪50年代以来急剧减小, 与北半球低纬地区(5°~35°N)和印度降水的变化趋势一致; 而青藏高原中部和北部地区(唐古拉山小冬克玛底冰川, 西昆仑古里雅冰帽和祁连山敦德冰帽)的冰芯积累量在相同时段内有增加的趋势, 与北半球中、高纬地区(35°~70°N)降水变化趋势一致.相比而言, 冰芯积累量变化幅度更为显著, 表明高海拔地区对气候变化的异常敏感性.20世纪60年代北半球气候系统和亚非夏季风系统的突变可能是造成青藏高原冰芯积累量变化的原因.     

青藏高原冰芯有多老?

冰芯定年是冰芯研究的第一步,也是冰芯研究结果的根本立足点.1992年西昆仑山地区钻取的古里雅冰芯据称超过500ka,而其他青藏高原冰芯(包括距古里雅冰芯钻取点～30km的崇测冰芯)年代囿于全新世范围.通过对比崇测冰芯与古里雅冰芯的稳定同位素剖面,表明二者具有显著的一致性,因此二者的年龄范围应该类似,即古里雅冰芯初始定年结果可能比实际值高估了～2个量级.若上述青藏高原冰芯年代框架得以最终证实,则需要重新审视青藏高原冰芯的以往重建结果、以及青藏高原冰川作用异时性等诸多科学问题.     

青藏高原冰芯积累量的近期变化

研究结果表明:喜马拉雅山中段（珠穆朗玛峰东绒布冰川和远东绒布冰川,希夏邦马峰达索普冰川）的冰芯积累量自20世纪50年代以来急剧减小,与北半球低纬地区（5°～35°N）和印度降水的变化趋势一致;而青藏高原中部和北部地区（唐古拉山小冬克玛底冰川,西昆仑古里雅冰帽和祁连山敦德冰帽）的冰芯积累量在相同时段内有增加的趋势,与北半球中、高纬地区（35°～70°N）降水变化趋势一致.相比而言,冰芯积累量变化幅度更为显著,表明高海拔地区对气候变化的异常敏感性.20世纪60年代北半球气候系统和亚非夏季风系统的突变可能是造成青藏高原冰芯积累量变化的原因.     

青藏高原古里雅冰芯中的现代大气环境记录

1992年在西昆仑山古里雅冰帽海拔6400m处钻取的古里雅冰芯,连续记录了大气对流层中上部气溶胶的干、湿沉积,为研究青藏高原西北部高空大气环境提供了独特的契机.根据对冰帽的粒雪成冰和冰内化学物质的沉积过程以及冰芯物理学研究,现已探明冰芯内主要特征层位的形成机制和季     

全新世早期强降温事件的古里雅冰芯记录证据

根据古里雅冰芯记录，揭示出全新世早期存在两次低温事件，并且其发生年代（9．4和8．2kaBP左右）与全新世早期北大西洋的两次冰筏事件年代相一致。其中后一代低温事件（即“８．２kaBP冷事件）”极为显著，并表现出迅速降温、缓慢升温的明显特征，最冷时降温幅度达７．８－10℃，大于格陵兰冰芯记录中该冷事件的降温幅度。这反映了青藏高原地区对于气候变化的敏感性。弱的太阳活动和弱的热盐环流是“8．2kaBP冷事件”发生的关键原因。     

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.     

青藏高原马兰冰芯记录的近百年来气温变化

可可西里马兰冰芯中δ ¹⁸O记录表明, 该地区近百年来的气温变化与全球气温变化具有相一致的上升趋势, 估计自19世纪末以来该地区夏半年(5~10月份)气温的上升幅度约为1.2℃左右. 然而, 自20世纪70年代末期以来尽管全球明显升温, 该冰芯记录却表现出相对降温趋势, 认为该冰芯记录所反映的可可西里及青藏高原北部边缘地区的气温变化与北大西洋涛动存在遥相关关系. 同时, 还发现马兰冰芯记录的气温变化趋势与青藏高原南部地区的气温变化趋势在百年级时间尺度上是一致的, 而在多年代际时间尺度上存在反相关关系.     

慕士塔格冰芯记录的近50年来大气中铅含量变化

分析了慕士塔格冰芯记录的过去45年以来Pb浓度变化. 研究发现, 冰芯中Pb浓度从1973年开始大幅度升高, 中间分别在1980和1993年附近出现了两个高值阶段, 从1993到现在, Pb浓度又逐渐开始降低. 研究表明, 慕士塔格冰芯中Pb浓度变化主要与来自于西面的中亚5国Pb工业活动有关, 而当地的人类活动的影响有限.     

敦德冰芯气泡中记录的甲烷浓度变化

通过对极地冰芯中气泡包裹气体的分析,可以恢复过去大气中的甲烷等温室气体浓度变化.敦德冰芯中包裹气体的提取及甲烷含量的分析是对山地冰川这一研究的新的尝试     

慕士塔格冰芯中大气粉尘记录的季节变化

根据帕米尔东部的慕士塔格冰芯中氧同位素比值和微粒记录, 揭示了过去近40 a来该地区大气粉尘的季节变化特征. 研究显示, 慕士塔格冰芯中粉尘浓度的高值和较粗的粒径具有与氧同位素比值相似的变化趋势, 约有50%~60%的高粉尘浓度样品出现在氧同位素比值的高值时段, 即夏季高温期, 而在春季和冬季出现的频率较低. 气团反轨迹追踪结果表明西亚(如伊朗-阿富汗高原)和中亚地区是慕士塔格粉尘的主要源区, 这些源区的尘暴频发期出现在夏季(5~8月份). 而中国西部和北部的尘暴频发期出现在春季(3~5月份), 两者在时间上存在差异. 亚洲粉尘传输路径上不同地点(如日本、北太平洋和格陵兰)的粉尘浓度出现的季节与中国西北部地区一致, 其浓度峰值出现在春季(尤其是4月). 亚洲干旱区的不同区域在尘暴频发季节上存在显著差异, 这将有助于深入理解其对北半球粉尘的贡献及其气候效应.     

慕士塔格冰芯中近百年来NH4+浓度的变化

NH₃作为大气中主要的碱性气体, 在大气化学中扮演着重要的角色. 为研究历史时期大气NH₃含量, 借以冰芯中NH4+浓度变化来反映大气NH₃含量的变化. 2003年在东帕米尔高原慕士塔格峰海拔7010 m处钻取了一支长54.6 m的透底冰芯, 分析了该冰芯上部51.6 m近百年来NH₄⁺浓度记录. 结果表明, 慕士塔格冰芯中NH₄⁺浓度自20世纪初突然降低后平缓过渡至1930s, 其后缓慢增加, 在1966/1967年略有下降后呈持续增长趋势, 至1990s末达到最大. 冰芯中NH₄⁺浓度的增加与邻近气象站和北半球升温趋势相似, 反映了温度对NH3排放的影响. 慕士塔格地区大气中的NH₃主要受中亚及周边地区排放源的影响.     

近2ka来高分辨的连续气候环境变化记录——古里雅冰芯近2ka记录初步研究

作为全球变化研究中核心项目之一的PAGES(过去全球变化),把过去2ka以来的全球气候环境变化研究作为一个极为重要的时段,运用多种研究手段,集中进行攻关。在中国东部,从竺可桢通过物候资料和历史资料所恢复的过去5ka来的温度变化曲线,可以大致判断过去2ka来的气候变化。在青藏高原,吴祥定等曾在拉萨根据不同树木年轮资料衔接的办法,恢复了过去2ka来该地区气候变化历史。本文根据古里雅冰芯的记录,恢复了这一时期气候和环境变化的历史。这一记录不但分辨率高(以年计)、记录连续(是一整根冰芯上的连续记录),而且同时提供多种参数(气候和环境),便于进行气候和环境变化的综合研究。     

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     

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     

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…     

东南极780年来DT263冰芯中的火山喷发记录研究

地球上的火山活动使南极冰盖中沉积了超高含量的非海盐硫酸根离子. 通过对东南极Dome A边缘DT263冰芯进行的离子成分化学分析, 得到了详尽的硫酸根离子记录. 利用火山定年标志层并结合Na⁺季节性变化特征进行定年, 确定冰芯连续积累了780年(1215~1996年). 1800~1460年期间当地年均积累率强烈低于该阶段前后的积累率, 该时期与已在北半球找到众多存在证据的“小冰期”气候事件时间相吻合. 火山成因的非海盐硫酸根离子浓度异常峰值说明冰芯中明显记录了至少17次火山活动. 对比其他几支南极冰芯, 一些著名火山信号的强度存在明显差异, 可能与不同冰芯钻探地点积累率、微地形、冰雪的原地堆积和重新分配作用差异、火山物质传输途径的不同、以及硫酸根离子化学分析测量技术等因素有关. 南半球中、高纬度地区的火山喷发对南极冰雪内火山信号强弱的影响明显大于低纬度地区的火山.     

冰芯记录的南印度洋“南极绕极波”近期信号

利用 1996 年中国南极考察期间在东南极冰盖Princess Elizabeth地区钻取的冰芯(DT001), 对1745~1996年冰芯δ ¹⁸O和海盐气溶胶离子变化进行了分析研究, 研究表明可以用主要化学离子的经验正交函数分析的第一特征向量(EOF1)代表海盐气溶胶传输强度, 是南印度洋准稳态低压带平均海面气压(SLP)的代用指标; δ ¹⁸O则反映该低压带中海表气温(SST)的变化; 冰芯近20年的记录反映了SST和SLP的4次连续波列, 分别对应于NCEP/NCAR资料再现的4列“南极绕极波”(ACW), 且冰芯中SST和SLP代用指标间存在的1~2年位相差也与ACW中SST和SLP间的位相差一致. NCEP/NCAR再分析资料和DT001冰芯记录表明1958~1980年间没有连续和显著的ACW信号. DT001冰芯过去252年长期记录中SST与SLP之间没有1年的位相差关系,不具备ACW基本特征, 从而反证了南印度洋没有ACW的长期连续信号, 1980s后的ACW极可能是ACW启动区发生气候转型后新出现的气候波类型. 但从Na⁺与δ ¹⁸O十年平均变化和位相关系看, 极可能还存在周期约21年的年代际气候振荡.