慕士塔格冰芯记录的近50年来碳质气溶胶含量变化

应用热分析方法对慕士塔格冰芯中1955~2000年的碳质气溶胶含量进行了分析, 结果显示, 冰芯中有机碳(OC)和元素碳(EC)的含量较高, 其平均值分别达到61.8和32.9 ng·g^-1, 并且呈现强的年际变化, 其波动范围分别为17.7~216.7和6.5~124.6 ng·g^-1. 尽管该冰芯平均32.9 ng·g^-1的EC含量较同时段的阿尔卑斯冰芯EC记录(100~300 ng·g^-1)要低, 但却是格陵兰冰芯记录(2~6 ng·g^-1, 平均2.3 ng·g-^-1)的14倍, 这对该区46 a来雪冰反照率有重要的影响. 该期间慕士塔格冰芯碳质气溶胶含量经历了2个高值期(1955~1965和1974~1989)和2个低值期(1966~1973和1990~1995), 并在近期呈现上升趋势. 通过对该冰芯SO₄^2-含量的分析及与OC/EC含量的比较, 初步断定沉降于该区雪冰中的碳质气溶胶的来源是以化石燃料燃烧排放为主.     

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.     

慕士塔格冰芯中的甲酸、乙酸记录及其变化特征

慕士塔格位于青藏高原西北部, 其22.56 m长的冰芯中所记录的甲酸、乙酸平均含量分别为186.6±160.1和136.4±133.9 ng/g. 冰芯上部的甲酸、乙酸和硝酸根离子的含量都比较高, 并且甲酸和硝酸根离子之间有很好的正相关关系, 可能与这两种离子都是来自于内陆有关. 甲酸、乙酸含量随深度呈现周期性变化, 它们之间却没有明显的相关关系. 慕士塔格冰芯中这两种酸的含量都高于南极洲和格陵兰, 可能与慕士塔格是中低纬山地冰川及其周边地区人类活动有关. 初步推测慕士塔格冰芯中较高的甲酸记录可能与近些年我国建筑装修、装饰业的兴起大量使用甲醛有关.     

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.     

慕士塔格海拔7010 m冰芯中记录到的切尔诺贝利核泄漏事件

慕士塔格7000 m海拔处钻取的一根长度为41.6 m长的冰芯中的总β活化度随深度变化不仅记录到了1963年热核试验所产生的放射性参考层, 而且更清楚地显示了1986年切尔诺贝利核泄漏灾难所产生的放射性峰值. 这标志着这一核灾难事件清楚地保存在中国西部帕米尔高原高海拔冰芯记录中, 而且可以作为附近高海拔地区冰芯定年中另一个重要的放射性参考层.     

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     

7000 m处冰芯中Pb记录揭示人类活动污染在加剧

利用电感耦合等离子体质谱仪 (ICP MS)及相关的超净化技术 ,对希夏邦马峰达索普冰芯上部 40m样品中的超痕量Pb含量进行测试的结果显示 ,冰芯自下而上 ,Pb含量增长十分显著 .由于达索普冰川的特殊地理位置 ,局地Pb污染的可能性很小 ,Pb的主要来源可能是工业排放的Pb .而造成这种增长的原因是与希夏邦马峰相邻的国家工业化进程加快 ,特别是含Pb燃料的燃烧释放的Pb增大 .     

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。     

青藏高原北部马兰冰芯记录所揭示的近200年来沙尘天气发生频率变化趋势

通过对青藏高原北部马兰冰芯污化层状况的分析, 提出该冰芯中污化层厚度比率是沙尘天气 发生频率的良好指标, 并揭示出近200年来马兰冰芯中污化层厚度比率呈降低趋势, 指示了这一时期沙尘天气发生频率呈减少趋势. 降水增加以及由气候变暖所引起的西风环流强度的可能减弱, 是马兰冰芯记录所揭示的近200年来沙尘天气发生频率呈减少趋势的主要原因. 研究还发现, 马兰冰芯中污化层厚度比率与δ¹⁸O值之间存在着显著的负相关, 这对研究大气尘埃含量与气候变化之间关系具有重要意义.     

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.     

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.     

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.     

青藏高原各拉丹冬冰芯年积累量变化及其与大气环流的关系

根据各拉丹冬冰芯重建了该地区近70 a来积累量的时间序列. 冰芯积累量与邻近区域气象台站的降水量存在显著的正相关性, 表明冰芯积累量可以作为该地区降水量的代用指标. 1930s中期至1960s初期, 各拉丹冬地区的降水量处于一个低值期, 并于1950s末期达到了极低值. 自1960s开始, 降水量急剧上升, 进入1990s后, 降水量有下降趋势, 但仍然高于1930s~1950s. 利用Mann-Kendall方法检测出该地区降水量在1967年发生了一次突变, 即由低降水期转为高降水期. 大气环流特征的分析表明, 高降水期的西南夏季风比低降水期北扩了约2个纬度, 且巴尔喀什湖槽在高降水期明显增强, 同时经向风和水汽输送在高降水期也显著增强.     

珠穆朗玛峰地区冰川净积累量变化的冰芯记录及其气候意义

根据珠穆在区远东绒布冰川冰芯记录恢复了５０年代中期以来冰川净积累量的变化。结果表明６０年代冰川净积累量急剧减少,７０－９０年代初期的冰川年平均净积累量仅为５０年代后期相应值的一半左右。珠峰地区冰川净积累量的减少与本区冰川自５０年代以来的普遍退缩现象一致,其根本原因在于气温升高所导致的冰川消融强度增大。     

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.     

珠穆朗玛峰东绒布冰芯1800 AD以来的火山活动记录

通过元素Bi的含量, 研究了珠穆朗玛峰东绒布冰芯记录的1800 AD以来的9次强火山活动的信号. 结果表明, 东绒布冰芯中Bi含量的变化对关键区域的强火山活动有很好的记录, 这为山地冰芯定年提供了很好的标志层, 并为开展更长时间序列的山地冰芯火山记录研究提供了基础.     

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…     

冰芯粉尘微粒的X射线光电子能谱-扫描电镜研究——粉尘对冰芯SO2-4记录的影响

用X射线光电子能谱(XPS)表面分析技术和配有X射线能谱分析仪的扫描电镜(SEM/EDAX)对提取于希夏邦玛峰冰芯的不溶粉尘微粒样品进行测定分析,结果显示,微粒物表面的SO2-4及SO2-3含量明显高于内部(有机硫化物除外),这种差异源于大气粉尘在沉积到雪冰中以前对SOx的捕捉,因而与微粒本身的含硫物质成分属于不同的来源. 微粒物中富含具有催化能力的过渡金属(如Fe,Ti等),它们的氧化物在冰芯记录形成之前可能对大气中的SOx氧化成为硫酸盐沉积物的过程产生光催化作用. 分析表明粉尘对SOx的吸附运载和催化作用,是造成冰芯中SO2-4与粉尘微粒记录相关的重要原因之一.     

天山乌鲁木齐河源一号冰川冰芯中生物有机酸记录及其与南北极地区的差异

天山乌鲁木齐河源一号冰川为一中纬度山谷冰川, 其冰芯中所记录的生物有机酸计有甲酸、乙酸、草酸和丙酮酸, 最近40年其平均含量分别为(102.8±147.3), (392.3±390.8), (6.9±14.8)和(4.2±8.3) ng/g. 甲酸/乙酸平均值为0.34±0.43. 这些生物有机酸源于乌鲁木齐河源周边城市工业生产和人类生活对大气的污染. 与极地地区相比, 该地区的有机酸远远高于格陵兰和南极洲相应组成的含量,且未经远距离传输和复杂的大气化学反应.