塔克拉玛干沙漠腹地近地边界层温湿廓线与热量平衡分析

利用塔克拉玛干沙漠大气环境观测实验站2006和2007年7~8月取得的微气象观测资料,采用组合法、对数回归等方法,分析了沙漠腹地夏季近地层大气温湿廓线、沙层温度、地表辐射及热量平衡等微气象特征的日变化规律.结果表明:夏季夜间近地层存在逆温现象,在一定高度范围内气温随高度的升高而增加,日间气温变化情况与此相反.塔克拉玛干沙漠地表辐射平衡以正值为主,除大气向下长波辐射以外,其他各辐射分量(总辐射、反射辐射、地表向上长波辐射、净辐射)均有明显的日变化特征,呈现出标准的日循环形态.沙漠腹地地表热量交换以湍流感热占主导地位,只有一少部分热量以潜热形式输送给近地层大气,地表感热和潜热随着太阳高度角的升高和降低而变化,潜热最大值出现在凌晨,感热峰值出现在正午,观测分析还表明夏季沙漠下垫面对大气的加热作用较为显著,白天地面为强热源,晚上为弱冷源.     

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.     

台湾海峡西南部表层海流季节变化的地波雷达观测

设置于闽南沿岸的一组国产高频地波雷达的长期观测结果表明, 台湾海峡西南部海域表层海流主要由季风导致的顺岸流季节波动和常年存在的、流速约10 cm/s的东北向背景流所共同组成. 座底ADCP锚碇观测进一步揭示, 在上埃克曼层以深层次顺岸流亦常年向北.     

东亚副热带西风急流偏差与中国东部雨带季节变化的模拟

通过分析NCAR-CCM3气候模式的15年模拟结果, 从东亚副热带急流和中国东部雨带季节变化关系的角度, 了解该模式对东亚地区雨带位置、强度和季节变化模拟不合理的可能原因. 对比模拟得到的和观测的夏季降水分布发现, CCM3模拟的东亚地区降水分布除了降水中心位置和雨量数值明显不合理之外, 雨带位置的季节变化也与实际不一致. 分析雨带位置与200 hPa东亚副热带急流的关系发现, CCM3模拟的急流中心位于河套以北的40°N附近地区, 与NCEP再分析资料相比, CCM3模拟的东亚副热带急流中心位置偏东, 强度偏强. 相关分析表明, CCM3模拟的强降水中心地区的降水量与200 hPa纬向风在中国的河套及其附近地区具有显著的正相关关系, 因此, CCM3模拟得到的与实际不一致的偏西偏北的强降水中心与200 hPa上的东亚副热带急流位置和强度不合理可能具有密切关系, 而东亚副热带急流位置和强度与对流层低层南北向的温度梯度以及青藏高原东南部的较大的感热通量加热有关. 因此, 在东亚地区模式性能尤其是降水的模拟性能改进方面, 除了对模式物理过程做改进的同时, 对青藏高原附近地区的地面加热场和与此相联系的东亚副热带西风急流位置和强度模拟的合理性方面也需要引起足够的重视.     

大气降水中低分子有机酸的季节变化及对酸雨形成的贡献(以贵阳市和尚重镇为例)

低分子有机酸是大气中普遍存在的一种化学成分, 对酸雨的形成有重要的贡献. 西南地区是酸雨污染重灾区, 2006年4月到2007年4月用离子色谱法测定了贵阳市和尚重镇大气降水中的7种低分子有机酸. 实验结果表明: 两地大气降水中, 甲酸、乙酸和草酸是最主要的有机酸, 贵阳市其雨量加权平均值分别为14.24, 9.35和2.79 μmol/L, 而尚重镇则分别为4.95, 1.35和2.31 μmol/L. 尚重镇大气降水中低分子有机酸生长季节浓度高于非生长季节浓度, 说明植物或土壤的释放可能是尚重镇大气有机酸的主要来源; 与之相反, 贵阳市大气降水中有机酸非生长季节浓度高于生长季节浓度, 可能与该地区冬季降水次数少, 每次雨量小以及降水同时易伴随颗粒物沉降有关. 贵阳市有机酸对自由酸贡献分别为: 甲酸?7.9%, 乙酸?4.7%, 草酸?6.1%, 3种主要有机酸贡献了18.7%的自由酸; 尚重镇分别为: 甲酸?25.1%, 乙酸?7.5%, 草酸?25.5%, 有机酸对自由酸贡献为58.1%. 贵阳市降水中有机酸根占阴离子总和的1.7%~19.2%, 平均值为6.6%. 尚重镇降水中有机酸根对总阴离子的贡献为0.5%~92.2%, 平均贡献为13.2%. 由此可见, 低分子有机酸, 尤其是边远地区, 对大气降水酸化的影响不可忽视.     

亚洲夏季风的爆发及推进特征

根据美国NOAA向外长波辐射逐日资料以及CMAP降水和NCEP/NCAR再分析资料, 利用功率谱和带通滤波等方法, 探讨在气候平均状况下亚洲季风区各子系统的季节内演变特征; 研究中南半岛南部、孟加拉湾东岸、南海以及印度次大陆各地区夏季风的爆发、推进过程, 给出在亚洲夏季风爆发、推进过程中OLR、降水及风场突变的物理图像. 指出亚洲夏季风平均于5月第2侯首先在中南半岛南端及其毗邻的安达曼海爆发.     

极光半球能量季节变化与太阳活动周期的关联

极光半球能量(auroral hemispheric power,HP)是指通过极光沉降粒子进入地球南北半球的总能量,其南北半球不对称性或者季节不对称性早已为人们所熟知,即冬季半球的HP与同期夏季半球的HP存在差异,但对于究竟冬季半球还是夏季半球获取更多极光能量尚有争议,且迄今还没有关于极光能量半球不对称性与太阳周期关联的报道.本文根据NOAA卫星1979~2010年获得的极光能量数据,分析了极光半球能量HP的季节不对称性对太阳周期的依赖.分析结果表明,HP的半     

青藏高原北部太阳辐射影响的晚全新世温度变化

近年来,小冰期(约公元1400～1850年)的气候变化已经得到了较为详尽的研究.但是,在中世纪暖期(约公元800～1400年)温度是否比近50年温度高这个问题上,仍存在很多争论.有气候模型表明,包括青藏高原北部在内的中亚地区在中世纪暖期的温度仍然低于现代温度.然而,这一区域包含中世纪暖期的高分辨温度记录非常有限,通过气候建模得出来的结论     

20世纪80年代后期西北太平洋夏季海表温度异常的年代际变化

揭示了1968～2002年期间西北太平洋夏季平均海表温度在20世纪80年代后期经历了一次年代际变化, 该年代际变化表现为西北太平洋(100°~180°E, 0°~40°N)夏季海表温度经验正交分析的第一模态由频繁的负位相转变为强的正位相, 该模态解释了总方差的30.5%. 在1968~1987年期间, 海表温度第一模态的负位相盛行(平均偏差为-0.586), 相应地, 负的海表温度异常占据了日本以南的西北太平洋和中国边缘海区; 而1988~2002年期间, 海表温度第一模态显示出强的正极性(平均偏差为0.781), 因此正的海表温度异常出现在西北太平洋. 伴随着夏季海表温度的年代际变化, 中国南部和东南部夏季平均降水量的增加超过了40 mm, 达到了0.05统计显著性水平.     

东亚夏季风年代际进退与中国和全球温度变化的联系

利用现代大气观测与中国东部历史旱涝记录等资料,提取中国东部区域干湿分布型变化的年代际信号并揭示了东亚夏季风年代际进退与中国和全球平均气温的可能联系.在东亚夏季风进退、中国东部干湿型分布和中国及全球平均气温变化的关系中,季风推进偏北时期对应中国东部"北湿南干"的气候分布格局,以及中国和全球年代际偏冷;反之对应中国东部"南湿北干"的气候分布格局,以及中国和全球年代际偏暖.在近千年东亚夏季风干湿型指数序列和去百年以上气候背景后的全球平均气温序列中,年代际主频振荡信号集中于60a左右.     

夏季北半球平流层环流的模态特征及变化

通过资料分析研究了夏季平流层大气环流的基本时空特征, 并探讨了不同时间尺度变化的主要影响因素. 发现夏季北半球平流层位势高度场主要存在着半球一致型模(EOF1)和环状模(EOF2)两个典型模态. 而第一主模态(半球一致模)在近半个世纪里存在减弱趋势; 全球增暖可能对这种演变趋势有重要的作用. 进一步分析表明, 北半球平流层夏季的第一模态还主要存在年代际准周期变化特征, 其周期分别约为11和22 a, 而第二模态(EOF2)主要存在3和40 a左右的准周期变化特征. 50 hPa第一模态时间系数与太阳活动指数的相关系数达到0.425(通过99%信度检验), 可以认为北半球平流层夏季50 hPa半球一致模(EOF1)的年代际变化主要是由太阳活动所引起的. 关于50 hPa第二模态年际(准3 a)变化的分析表明其与ENSO事件没有直接关系; 但是夏季50 hPa第二模态时间系数与欧亚大陆10月雪盖面积指数间的相关系数达到0.633(通过99%信度检验), 说明北半球平流层夏季50 hPa环状模(EOF2)的年际变化主要可能是由于欧亚大陆前一年10月份的雪盖变化所引起的大气环流异常的持续影响造成的.     

怒江流量长期变化特征及对气候变化的响应

怒江流量从5月份明显增加,5~10月的流量和占全年的81.92%,月均在13.65%,其他月月均仅为3%,月均流量为其他月份的4.5倍.说明流量的季节性变化大,且集中在雨季.1~4月流量与同期降雨关系密切,除7月流量外,其他月流量与雨量存在1个月的滞后性;5月雨量对年和干季流量影响很大.雨季、干季和年降水与怒江出境流量主要有16年、8年以及2~4年周期.年降雨和流量存在2~4年的低频振荡.年、雨季和干季流量变化一致,并呈增加趋势.在12个月、年、雨季和干季中,除6月、8月变化趋势不明显外,大多数都通过0.05的置信度检验,说明随时间变化显著.结果表明,年流量平均每10年增加57.6m3/s,而干季平均每10年流量增加28.1m3/s,9月和雨季的流量,平均每10年分别增加123.3m3/s和85.7m3/s.怒江出境径流量与流域温度、雨量的变化基本一致,气候变化已引起怒江流量的变化,怒江流量增加最大的是10月,其次是5月,造成年流量增加近60m3/s.未来20年怒江流量前期降低,后期处于增加的趋势.     

黔北志留纪早期枝线贝类介壳层的时空分布和风暴沉积特征

上扬子区下志留统灰岩中发育良好的与海洋风暴事件相关的腕足动物枝线贝类介壳层. 它见于黔北香树园组近顶部或石牛栏组上部, 由2个昙花一现的浅海土著分子拟壳房贝属 (Paraconchidium)或小枝线贝属(Virgianella)以不同比例混合、非原始正常栖居方式的碎壳与灰泥共同堆积而成. 单层厚度少则仅数十厘米, 多则达4 m多. 其中的壳体皆遭遇过高能水流强烈搅动, 特别是较薄的腹壳前部和背壳, 更是破损严重, 其形成的主要动力是风暴和海岸线形状共同导致的增水作用; 据相关群落的生态位(BA2下部至BA3上部)推测, 它们是近岸浅海风暴作用的产物, 介壳的破碎及其堆积的疏密程度反映了近源和远源风暴成因. 志留纪时处于南低纬度的黔北海域, 在广海强水团到达时, 加剧的能量强烈地波及到枝线贝类群落栖居的深度. 多数介壳滩被风暴反复冲淘, 推测其堆积时间可达数万年.     

重庆忠县中坝遗址出土的动物骨骼揭示的动物多样性及环境变化特征

重庆忠县中坝遗址T0202探方出土近20万件动物骨骼,经对其中129165块骨骼标本归类分析发现,这些骨骼可归为哺乳类、鱼类、鸟类、两栖类和爬行类这5大类,共有13目28科42属.在考古断代和AMS14C测年基础上,通过对出土骨骼统计分析和最小个体数变化研究发现:(1)中坝地区在2370～200BC绝大部分时间均有分布的动物主要是栖息林间和草地的鹿、毛冠鹿、麂,先民饲养的猪和狗,啮齿类的兔和黑家鼠,表明本区在该阶段基本上存在着良好的森林和草地生态环境,先民饲养家畜从1750～1000BC就已开始,并一直延续了下来;(2)犀牛只在2000～1750,1000～700和700～500BC阶段出现,表明这几个阶段草地和湿地生态环境可能更好一些;(3)而猴和棕熊只在1750～1000BC以后出现,可能表明1750～200BC期间森林条件更为优越,有利于林栖动物生长;(4)水牛和牛以及水獭最小个体数出现在2370～1750BC可能暗示早期水域面积比后期更广;(5)中坝遗址在2000～1750和1000～500BC的地层中,均发现有犀牛骨骼,根据现生犀牛所处的气候与生态环境分析,可初步推测在2000～1750和1000～500BC时中坝年平均气温及降水量可能比现今要高.1100～850BC虽然处于竺可桢先生提出的五千年来的第一个低温期,但大九湖泥炭地层揭示的该时期仍存在有大量桑属、榆、水青冈、栎、栗等孢粉,应表明至少在大九湖和中坝遗址地区气候仍然较为适宜;(6)中坝遗址在310～200BC出土了白唇鹿骨骼,根据现生白唇鹿所处的气候与生态环境分析,可初步推测在310～200BC期间中坝地区年平均气温和降水量比现今要低.前人对中坝遗址地层有机碳含量的研究亦证实了这一点.     

全球变化背景下干旱区山地-绿洲-荒漠系统耦合关系的特征及规律

全球变化对于旱区资源环境的分布格局与时空变化造成了一定程度的影响,制约了土地利用与覆盖变化的趋势与过程,并通过水热状况、景观带谱、气候效应、土地利用与人为活动表现出来;而上述特征又与山地、绿洲、荒漠系统具有密切的耦合关系．中亚干旱区气候具有暖湿化的特征,与中国北方地区气候干旱化的趋势具有一定的差异性,这种响应机制制约了MODS的特征与规律．而系统的界面特征与界面过程,特别是水资源的形成、转化与消耗规律直接反映了干旱区MODS对全球变化的响应过程．MODS的空间格局、动态变化、时空特点以及尺度转换与耦合模式问题,反映了系统之间及其内部的生态学机制．     

南黄海中部泥质区ZY2 孔6200 年以来的海表温度记录及黄海暖流变化的影响

利用长链烯酮不饱和比值(U₃₇^K′)重建了黄海暖流途经的南黄海中部泥质区ZY2 孔6.2 cal ka BP 以来的海水表层温度(SST). SST 变化范围为14.1~16.5℃, 平均15.6℃, 分为3 个阶 段: 6.2~5.9 cal ka BP 较高, 5.9~2.3 cal ka BP 较低且波动大, 2.3 cal ka BP 以来较高且较稳定. SST 的记录与黑潮强弱的变化相似, 对全球气候变冷事件有良好响应, 但各阶段的响应幅度 差异显著: 黑潮影响强盛期SST 对全球变冷事件响应弱, 黑潮影响衰弱期响应强. 响应幅度 差异与黄海暖流作为黑潮陆架支流和冬季风诱导的补偿流的调节机制有关, 黄海暖流带来的 暖水将缓冲气候变冷所引起的SST 降低, 黑潮和东亚冬季风二者均起重要作用. SST 的波动具有1482 a 的周期, 该周期在黑潮波动中以及格陵兰冰芯、北大西洋和阿拉伯海沉积物中同样存在, 显示了南黄海中部SST 变化与黑潮的对应性及中国东部陆架海洋环境对全球海洋环境变化的响应.