亚洲季风研究进展

季风的存在及其强弱变化对季风区国的国民经济尤其是农业生产具有重大影响,季风区又是全球大气运动能量和水汽的主要供应区,全球大气运动和天气气候变化都直接与季风活动有关。本文就亚洲季风尤其是东亚季风的研究状况进行了评述。     

东亚季风气候的历史与变率

东亚季风的为迁可视为太阳辐射条件下，全球大气、海洋、陆地和冰系统相互作用在东亚地区的表现，干冷冬季风和暖湿夏季风优势期的相互交替反映了东亚季风的历史，高分辨率的黄土高原风尘序更研究揭示了东亚季风至少自７．２Ｍａ前开始建立，青藏高原的脉动对东亚季风变迁有重要影响，数值模拟实验说明，高原隆升对东亚冬季风的影响远大于对夏季风的影响，末次冰期旋回气候记录显示了东亚季风气候千年或更短时间尺度的变率和不稳定性     

青藏高原隆起与环境变化研究

简要的回顾和总结了国内外近年来、尤其国家“八五”和“九五”攀登计划青藏项目执行以 来，围绕青藏高原隆升过程和环境变化所取得的主要进展，存在问题和挑战。它青明青藏高原的隆起是一个多旋回复杂的过程，     

约0.85Ma前后黄土高原区季风强度的变化

第四纪气候演化以周期性的冷暖更替为主要特征,在我国黄土区则表现为黄土堆积与土壤发育的更迭。黄土高原地处东亚季风区,多数学者认为,其古环境的演化在很大程度上受古季风强度变化的控制。研究东亚季风的演变是深入认识该区古环境、乃致全球变化的关键之一。但迄今对黄土记录的古季风演化的研究至少还存在两个问题:第一,对古土壤研究的不足,限制了对古季风演化趋势的认识。过去的古土壤研究侧重于离石黄土以上部分,而午城黄土中的古土壤研究甚少;第二,目前对黄土区古气候代指标的研究仍没有达到成熟的地步。     

最近13万年黄土高原季风变迁的磁化率证据

黄土高原的近代褐土属季风气候条件下的地带性土壤。黄土-古土壤序列中褐土型古土壤和黑垆土的微形态特征及所保存的生物遗存,指示了干湿季节分明和高温与多雨季节相一致的季风气候特点。黄土高原古土壤和黄土交替出现的变化序列记录了过去夏季风(东     

大西洋海温异常在ENSO影响印度-东亚夏季风中的作用

利用1979～2007年的海温和热通量以及风场资料分析了与ENSO相关的热带北大西洋海温变化的机制及其与印度-东亚夏季风环流的关系,结果表明热带北大西洋夏季海温和前冬Nio3区海温具有显著正相关,它与同期印度-东亚季风区大气环流的相关显示了类似于ENSO成熟次年夏季季风环流异常的分布特征.热带北大西洋海温和ENSO的同号相关主要归因于大西洋大气对ENSO的遥响应所导致的潜热通量和短波辐射的贡献.耦合模式的试验结果显示,在考虑大西洋海温变化的情况下,模式能够再现ENSO成熟次年印度-东亚季风区大气环流异常的主要特征,如位于西北太平洋的反气旋环流以及与此相联系出现在中国东南部的南风异常.若大西洋指定为气候海温,耦合模式中西北太平洋上空的环流异常与观测结果出现较大差异,如反气旋的位置东移、中国东南部出现北风异常.进一步分析显示大气对热带北大西洋暖海温的Kelvin波响应使异常东风从印度洋延伸到西太平洋.异常东风产生负涡度同时通过Ekman效应在南海和孟加拉湾地区产生辐散的东北风,导致对流减弱从而形成反气旋环流.本文的结果表明,与ENSO相关联的大西洋海温异常在ENSO-季风关系中具有重要的作用.     

石笋密度蕴含的过去气候变化信息: 以末次冰消期黄土高原西部武都万象洞石笋为例

亚洲季风区边缘甘肃武都万象洞一根石笋(WX42A)在末次冰消期不同生长时期密度变化表现出有规律的波动. 高精度²³⁰Th测年和高分辨率的石笋密度结果表明, 生长于17644~12758 a BP之间石笋密度变化时间序列在长时间尺度上与反映亚洲季风强度变化的石笋δ¹⁸O记录变化趋势非常一致, 显示出季风强度增强/减弱(δ¹⁸O值偏轻/偏重), 石笋密度随之增大/减小的特征; 在短时间尺度上石笋密度的降低也对应于一些季风减弱事件如Inter-Allerød Cold Period (IACP)、Older Dryas (OD)和Inter-Bølling Cold Period (IBCP). 总体上, 石笋密度的降低是对季风减弱、降水量减少造成洞穴滴水速率降低、结晶核减少和晶体增大、生物活动强度减弱和土壤CO₂分压降低、碎屑杂质物质增多的反映. 然而在季风极端减弱、降水量大幅度减少和生物活动强度减弱时期, 温度的变化将主导石笋密度的变化, 如在北大西洋H-1事件温度突然降低时, 石笋密度却突然增大, 这是由环境温度的突然降低使得少量下渗水在低温下溶解的碳酸氢钙浓度升高、溶液过饱和度升高而形成晶体规则紧密排列且密度较大的石笋矿物所造成的. 这种灵敏记录石笋生长历史和外界环境变化的过去石笋密度随着时间波动, 说明石笋密度在过去气候变化研究中具有极大的潜力.     

洛川黄土粒度组成的古气候意义

中国黄土堆积记录了第四纪东亚古季风气候变迁历史,黄土古土壤的粒度作为季风气候变化的替代性指标得到了广泛应用.除了从黄土中分离的石英粒度可作为较好的冬季风强度指标外,在黄土全样粒度指标的选用上还存在着不确定性,现在常用到的就有“中值粒径”、“粗细颗粒比值”、“粗颗粒含量”等多种,究竟哪一个粒度指标可以作为较敏感的古气候变化代用指标是值得深入研究的.本文以倒数第2次间冰期(S2)以来洛川黄土堆积为例探讨这个问题.     

季风区——全球降水变化率最大的地区

季风气候是全球一种主要的气候类型。全球低纬度带大约有一半以上地区盛行季风气候,有些地方还向中纬度有一定伸展。季风区是全球生物量最大的地区,同时居住着大量的发展中国家的人民。季风区的气候变化对那里的人民生活、社会发展及生态系统的变化有着十分重要的影响。因此,季风气候这个古老的科学问题近年来又受到了新的关注。     

12000年来青藏高原季风变化——色林错沉积物地球化学的证据

青藏高原季风不仅是今天重要的气候现象,而且也是第四纪时期重要的气候特征,它随高原的隆起而出现,是由高原上的大气与周围同等高度的自由大气间的热力差季节性变化所产生。然而有限的主要来源于青藏高原边缘地区的连续的沉积物记录并未能确切地说明青藏高原季风这一重要现象的变化,18000a B.P.以来北半球季风变化的模拟也未获得青藏高原的证据。色林错为内陆封闭湖泊,位于青藏高原中部高原亚寒带季风半干旱地区(即     

纬向海陆热力差异的季节转换与东亚副热带季风环流

通过分析气候平均场上对流层中层温度的纬向偏差, 其演变特征表明由春入夏高原东侧我国东部大陆的迅速增温及青藏高原的春季加热, 东亚大陆和西太平洋纬向海陆热力差异的季节转换最早发生在副热带, 且强度最强; 与其相伴随的对流层低层冬季盛行偏北风转变为夏季偏南风, 对流降水也同时出现. 这可能标志着东亚副热带夏季风的建立. 因此提出亚洲大陆(含青藏高原)与西太平洋之间的纬向热力差异在太阳辐射季节背景下所形成的季节循环可能是东亚副热带季风自身独立存在的推动力.     

石羊河流域全新世孢粉记录及其对气候系统响应争论的启示

石羊河流域位于亚洲季风西北边缘区, 已有的全新世气候变化研究结果之间存在较大分歧. 一些研究提出该区域全新世气候变化主要受控于亚洲季风, 早全新世气候较湿润(11.6~7.1cal ka BP); 另一些研究则提出湿润期发生于中全新世气候适宜期(7.0~5.0 cal ka BP), 与中亚干旱区全新世气候变化西风模式相似. 石羊河流域现代气候受亚洲季风和西风带气流的共同影响, 古气候记录却显示了两种不同的全新世气候模式——季风气候模式和西风模式. 究竟是什么原因导致两种截然不同的气候模式共存于一个区域? 本文选择石羊河流域终端湖猪野泽的QTH02, QTL-03 和三角城剖面及石羊河中游地区红水河剖面开展全新世孢粉学对比研究, 以期全面认识这一问题. 研究发现猪野泽地区QTH02 和QTL-03 剖面全新世孢粉记录相似度高, 三角城剖面中全新世孢粉记录与上述两剖面差异较大, 但这一差别主要受控于湖泊不同位置孢粉组合的差异. 根据这4 个全新世孢粉记录的综合分析, 发现石羊河流域全新世期间在千年尺度上受到亚洲季风与西风带气流的共同影响, 体现了季风模式和西风模式的共同特点.     

南海北部造礁珊瑚氧同位素的年际和年代际趋势变化及其影响因素

从海南岛东岸采集了Porites lutea和P.lobata两种滨珊瑚个体，沿其生长轴线以每年25～28个样品的分辨率取样并进行氧同位素分析，目的是研究滨珊瑚骨骼氧同位素组成在季节、年际和年代际3个时间尺度上的变化与季风气候的联系．分析结果表明，滨珊瑚的δ^18O值季节和年际变化在冬季风盛行的季节里主要受表层海温（SST）控制，而在夏季δ^18O值与表层海水盐度（SSS）显示较好的相关性．海水的盐度和同位素分析结果显示，它们都与夏季风降水的大小相关，指示着夏季风降水对海水和珊瑚氧同位素组成年际变化决定性作用．冬、夏季风从时间上独立地对珊瑚氧同位素的控制，使我们可能通过同一序列的记录来重建冬、夏季风的变化．在年代际尺度的趋势变化上珊瑚万δ^18O值与大区域的盐度变化相一致，并且与当地降水关系不大，可能说明了珊瑚万δ^18O值年代际变化受大区域海洋环流和水文气候影响，是大区域季风降水、蒸发及其与太平洋海水交换等因素综合作用的结果．     

7.3～1.9Ma期间中国黄土高原碳同位素记录与古季风气候

成土碳酸盐同位素对重建古气候、古生态的演化有重要意义,近些年来用它来讨论古季风的演化。其原因在于不同类型光合作用途径的植被使碳同位素产生不同的分馏作用,C4植物富集~(13)C,而C3植物则相对富集~(12)C,成土碳酸盐扩δ~(13)C值主要反映C4和C3植被的生物量之比。C4与C3草本植物相比,前者更适合季风气候湿热的季节中生长。温带草原中,较早生长的C3草本植物在夏季时往往让位于C4草本植被,于是C4植被就成为盛行季风气候的标志,它反映了亚洲季风的开始或增强。此外,15 Ma以来冬雨盛行的地中海气候带C3植被始终占统治地位。由此可见,C4植被草原扩展时的成土碳酸盐δ~(13)C是讨论季风气候演化的有效方法。     

黄土高原西缘在AD 1875~2003期间石笋氧同位素记录的季风降水变化与海气系统的联系

基于黄土高原西部甘肃武都万象洞中一根石笋0~16 mm之间的5个高精度²³⁰Th年代和103个δ¹⁸O数据, 重建了亚洲季风边缘区过去100多年来高分辨率的季风降水变化历史. 通过与武都器测降水数据对比发现, 最近50多年来石笋氧同位素组成受降雨量效应的影响, 指示了亚洲季风的强弱变化及其带来的降水量信息. 近100多年来亚洲季风的变化历史可分为季风降水增强期(AD 1875~1900)、季风降水减弱期(AD 1901~1946)和季风降水再次增强期(AD 1947~2003) 3个气候段, 而且这3个季风变化阶段与通过历史文献记载建立的旱涝指数变化相似. 近100多年来万象洞石笋氧同位素记录的季风强度变化与太平洋年代际振荡(PDO)密切相关, 年代际时间尺度上PDO暖(冷)相位与季风降水的减少(增加)对应; 但在1977年之后出现了季风降水变化和PDO的反相位关系, 很可能是北太平洋在1976/1977年前后发生的年代际气候跃变的反映. 说明现代亚洲季风强度及季风降水变化通过海气相互作用与太平洋密切相关. 这种关系将有助于亚洲季风区水循环的预测, 而且可以利用洞穴观测数据来提高气候模型的预测能力.     

黄土高原过去130ka来古气候事件年表

在我国沙漠－黄土过渡带分别研究了榆林蔡家沟,横山石峁,会宁李家塬和定边姬塬４个黄土剖面,得到过去１３０ｋａ来高分辨率的古气候变化记录,产从中识别出轨道尺度,万年左右尺主,千年尺度和千年至百年尺度这４类古气候事件;运用最新研制的“自动轨道调谐时间标尺”,分别估计了这结事件所发生的时代,并由此建立了黄土高原地区过去１３０ｋａ来古的气候事件年表。     

南海春季南沙海区上层暖水及其动力机制的数值研究

通过对南海春季（2002年2～5月）南沙海区月平均海面温度的卫星遥感资料及2002年5月的现场实测的CTD资料分析表明，该海域春季位于巴拉望岛西部的上层水体存在着一强度相对较弱的暖水舌，该暖水明显不同于巴拉巴克海峡东南部的冷水，且其相对温差从冬季到春季逐渐减弱．根据现场实测资料，利用P矢量方法对流场进行的计算结果表明，该暖水区所在的流场位于一个反气旋性弯曲的范围内．通过一个单层／两层耦合模式，利用与观测同一时期的风应力卫星遥感资料，来探讨该暖水所对应的反气旋性弯曲流场形成的动力机制．数值模拟结果表明，该反气旋性弯曲很可能是冬季遗留下来的残留反气旋涡，而不太可能是由苏禄海通过巴拉巴克海峡的进入南海的入流所形成．     

中国中、东部全新世气候适宜期与东亚夏季风变迁

有关中国全新世气候适宜期的研究报道颇多,但年代差别较大,并多将它与北欧全新世的大西洋期对比。作者根据自己的工作并回顾了有关文献,感到大多数作者多从气温变化角度确定全新世适宜期,较少从湿度进行考虑。属东亚季风区的我国中、东部的夏季风降水,尤其是与此密切相关的区域性有效湿度(降水量-蒸发量),是决定季风区生态环境较气温更为显著而敏感的因素,对这一人口最稠密地区的生态环境演变具有重要作用。因此,对于有别于北欧的中国季风区而言,似应注意从降水和有效湿度角度研究适宜期。