东亚季风边缘活动带研究综述

由于其同时具有的生态脆弱性和气候敏感性,东亚季风边缘研究有利于加深认识季风以及生态系统在过渡带上的特性,而且它对于国家的西部大开发战略以及南水北调工程都有重要的气候学指导意义。从天气学原理角度出发,分析指出青藏高原等地形以及海陆热力差异是对东亚季风边缘影响的重要因子,ENSO和全球变暖等因子对季风边缘活动也有影响。阐述了季风的年际变化,季风边缘,季风边缘进退等概念。通过对代用资料如湖相沉积,湖面大小变化,陆相沉积以及农牧交错带演变研究的综述,对古季风的演变做了分析,指出近几千年来干旱化趋势的存在。利用现有气象观测资料所作的东亚季风边缘的年际和年代际变化很少,这是一个可以深入研究的方面,已有的气候平均态的研究可以对此做一定的指导。同时,北方干旱化和东亚冬季风边缘研究既有区别又有联系,两方面相互促进。

猪野泽记录的季风边缘区全新世中期气候环境演化历史

通过季风边缘区石羊河古终端湖猪野泽QTL剖面年代学及沉积物粒度、碳酸盐、有机碳、碳氮比和有机质稳定同位素等多项气候代用指标的综合分析,建立了季风边缘区9～3cal.kaB.P.的古气候演化序列。结果表明,9cal.kaB.P.到7.8cal.kaB.P.期间,流域的水分条件和温度逐渐上升,植被状况好转,此时气候逐渐转暖湿;而在7.8～7.5cal.kaB.P.出现了显著的百年尺度的干旱事件,沉积物主要以砂质沉积为主,此时湖泊生产力显著下降;全新世期间最为暖湿的气候适宜期出现在7.5～5.0cal.kaB.P.;约5.0cal.kaB.P.以来,该区域出现了较为明显的干旱化趋势。另外,对猪野泽地区的白碱湖的湖泊地貌学和年代学研究表明该区域在7.5～5.0cal.kaB.P.出现了3次高湖面,并且湖岸堤时序变化指示了全新世后半期湖泊逐渐退缩的过程进而指示该区域出现了显著的干旱化趋势。

东亚夏季风边缘带的气候特征

利用近30年的NCEP再分析格点资料及中国站点降水资料,从降水、湿度、风场、水汽输送等角度研究了东亚夏季风边缘带的气候特征及其与华北、西北降水的关系。结果表明,降水场、比湿场、风场、水汽输送场所描述的东亚夏季风边缘带位置基本一致,大致沿西南—东北走向自西向东经过黄河上游—河套—华北北部—东北。夏季风边缘带附近的夏季降水年际变化较大,且夏季降水量与季风强度呈正相关。当夏季风影响到西北、华北北部时,西北、华北夏季降水偏多;反之则偏少。

东亚季风边缘区气候代用指标的分形比较及其意义

利用R/S分析东亚季风边缘区祁连山教德冰心、树木车轮、黄土磁化率、CaCO3含量曲线，得到其分维值分别为1．29、1．30、1．19和1．15，证实近百万年来东亚率风演变的特征是长期持续的，即季风边缘区具有干净化趋势，且旱化趋势的成分更为明显。其中，冰心δ18O比率、年轮指数的分维数与乌鞘岭年平均温度记录的分维值1．25接近，黄土磁化率和CaCO3含量的分维数与年降水量记录的分维值1．19一致。虽然这些气候指标是用不同物理单位测量并在不同时间尺度记录的，但分形分析可对它们进行数学比较，从而揭示出不同信息源所包含的气候意义。

树轮记录的西北季风边缘区干旱变化

祁连山东部位于亚洲季风西北边缘区,对气候变化十分敏感。由于该区位于半干旱区,降水的变化直接影响人类社会经济的发展,所以研究该区干旱变化情况及其机制非常重要。利用采自祁连山东部西北季风边缘、地处半干旱区的吐鲁沟地区的油松树轮样芯,建立了树轮宽度年表,时间跨度为1866-2003AD。树轮宽度年表与气象因子相关分析结果显示树木生长主要响应生长季内的降水和干旱变化。该年表与附近区域利用树轮宽度重建的帕尔默干旱指数(PDSI)进行对比,结果显示严重的干旱时间发生在1920s-1930s、1966年、1974年、1982年和1990s和21世纪初。多窗谱分析研究表明,该区年表序列存在显著的2~4 a周期(P<0.05),该周期与ENSO变率吻合,与在贺兰山、祁连山其他地区、兴隆山及贵清山研究结果一致,表明这些区域可能受共同气候因子的影响。

东亚季风边缘带上的植被变化

早期的工作在全球和区域尺度上对气候与植被之间的关系进行了研究,表现在区域上存在差异.本文集中于东亚季风边缘带上植被变化与季风季节与年际变化的关系分析,分季风区、非季风区和季风边缘区等3个区域做比较分析,结果得出季风边缘区域的植被生长对气候变化的响应较为敏感.

中国北方季风边缘区自然灾害环境和成灾过程的特征

在分析中国北方季风边缘区自然灾害形成环境的基础上，讨论了该区自然灾害过程所具有的如下基本特征：孕灾过程具有多样性、频发性和地域差异性；受灾过程特征集中表现为季风边缘区受灾环境对各种自然致灾因子的放大作用；成灾过程特征表现为本区更易成灾，虽然绝对灾情较低，但相对灾情较大和关键农事期气象致灾因子发生频率高等。

中国北方季风边缘区边界位置的年代际变化

利用中国东部和北部地区155站1961—1999年月平均温度和月平均降水量资料,根据Thornthwaite公式计算水分需要量和湿润度指数,定义了-20和0的湿润指数等值线分别为季风边缘区的上、下边界线,然后分析了上、下边界线的10 a际平均位置及其变化情况,并比较了上、下边界线的10 a际平均位置与39 a平均位置,发现中国东部季风边缘区上、下边界线的波动具有明显的地域性特征,下边界的波动还具有显著的年代际变化特征。此外,分析了季风边缘区3个分区(东北、华北和西北东部区)的降水变化,发现各区的降水变化趋势与边界线的波动趋势一致。

东亚夏季风边缘摆动区陆面能量时空分布规律及其与气候环境的关系

东亚夏季风边缘摆动区既是气候敏感区,也是生态脆弱区和农牧交错带,其特殊陆面能量空间分布格局和演变特征对理解该区域天气和气候变化有重要意义。然而受限于陆面观测资料缺乏,对这部分陆面特征的认识仍非常有限。通过对34a陆面模拟集成产品的分析,发现夏季风边缘摆动区内潜热和感热通量在空间上表现出明显的过渡特征,由摆动区外的相对均衡状态进入到摆动区内的"突变转换";陆面能量平衡具有明显的区域特征,能量平衡各分量在纬向和经向都表现出了"阶梯型"的变化。就演变而言,区域平均感热和潜热没有表现出规律性的递减或递增趋势,波动幅度在±20%以内,但在20世纪末存在一个较为明显的摆动相位转换:1997年之前夏季风边缘摆动区夏季风相对活跃,潜热通量总体高于其气候值而感热通量则低于其气候值,之后出现了相反的现象。此外,区内感热和潜热通量对气候环境干湿性质非常敏感,两者存在明显的线性关系。

中国季风边缘带自然灾害的区域特征

本文分析了季风边缘带自然灾害的类型和特点。该区自然灾害类型多样，活动频繁，对工农业生产经常产生重大影响的灾害在１６种以上，它包括大气圈灾害，岩石圈灾害和生物圈灾害。文中还从大气环流特征、地质地貌、生态环境等方面对自然灾害形成的环境背景进行了剖析。最后探讨了自然灾害的发展趋势。

过去千年西北季风边缘区干湿变化的重建及分析

利用历史文献中的旱涝灾害记载，成功建立了西北季风边缘区AD1000-1949的逐年湿润指数，能比较好地指代这一区域的干湿变化情况。在过去千年中，西北季风边缘区有一次大的由干变湿的转折，发生在AD1550后。同时存在较明显的60-70a周期和110a左右的周期。通过与树轮重建的非季风区的干湿变化及与石笋重建的夏季风强弱变化相比较，发现季风边缘区的干湿变化和季风系统的活动密切相关。暖期时，季风边界推进，传统的季风边缘区将变干燥。当偏冷时期，夏季风保持稳定，季风边缘区湿润。当季风明显减弱时，季风边界两侧的边缘区和非季风区则因夏季风边界的退缩而同时变干。

副热带季风边缘区降水变化及其影响因素

选取英国东英吉利大学气候研究中心降水月值数据计算出季风区,得出季风边界的年际变化,探究季风边缘区降水强度与季风强度和季风区面积的关系.计算了太平洋年代际振荡(PDO)指数、厄尔尼诺-南方涛动指数及大气环流场,探讨了副热带季风边缘区降水变化的影响因素.结果表明,季风边界线摆动幅度较小的区域降水有明显的增加趋势,而边界线摆动幅度较大的区域降水均呈减少的趋势.近50 a来PDO主要处于暖位相阶段,北美西岸海表面温度异常暖,北太平洋海平面气压异常低,使得季风环流减弱,环北太平洋的副热带季风边缘区降水减少.东亚夏季风边缘区有较明显的变干趋势,其中以内蒙古高原东部和黄土高原的变干趋势最明显,分布于青藏高原的夏季风边缘区有明显的变湿趋势;北美夏季风边缘区纬向的降水差异较为明显,东南部和西北部降水减少,中部呈现降水增多的趋势.

季风边缘区气候变化研究综述

季风边缘区具有典型的环境敏感性和脆弱性,研究季风边缘区的气候变化对探索季风的作用过程、变化机制和全球环境变化具有重要意义。本文通过研究发现,国内外学者分别从植被、气温与降水、湖泊等方面对季风边缘区的气候变化开展一系列研究,并取得一定成就。但对运用数值模型多指标的分析、合成解释来模拟特征时间段及瞬时态古气候,并与已有的沉积记录进行对比,开展高精度古气候模拟有待于进一步研究。对于指标的完全理解和对古气候、古环境演化的更准确认识还有待于长期的研究。

中国季风边缘区表土孢粉分布特征及其影响因素

研究中国季风边缘区表层土壤孢粉分布特征及其影响因素,有助于提高化石孢粉重建区域植被和古季风演变的可靠性。通过对中国季风边缘区的38个样点(年降水量区间30~650 mm)的表土样品进行孢粉分析,研究了表土孢粉组合特征与气候、人类活动之间的关系。结果表明:(1)在低海拔、温带草原地区,气候相对温暖干燥,孢粉组合以苋科和蒿属为主,且蒿藜比(A/C比值)与年均降水量变化趋势基本一致。(2)中国季风边缘区的高海拔、高寒草原草甸地区,气候相对寒冷湿润,孢粉组合以莎草科、菊科和禾本科为主导,蒿属和苋科花粉的百分比之和平均为25.8%,并且该区域A/C比值与年均降水量未呈现明显相关性。(3)乔灌木孢粉总百分比与年均气温/最热月气温之间的相关性要强于与年均降水量之间的相关性。(4)这些孢粉组合特征反映了中国季风边缘区植被和水热条件在海拔上的分布特征,孢粉数据冗余分析(RDA)结果也清晰揭示了孢粉组合及主要花粉类型在最热月气温和海拔梯度上的分布。此外,真菌孢子在研究区高寒地区土壤表层中大量出现,反映了该区域放牧强度大、伴随土壤侵蚀速率高的环境特征。

中国东亚副热带夏季风北边缘带研究进展

东亚副热带夏季风北边缘带作为季风区和非季风区的过渡带,对我国西北地区东部、华北和东北地区,特别是黄河流域的天气、气候变化和极端灾害性天气气候事件的发生具有重要影响。本文回顾了有关中国夏季风北边缘带的定义、边缘带的空间界定和变化特征以及边缘带内气候变化趋势等不同角度的主要研究进展,并总结了影响夏季风北边缘带变化的可能因子。东亚副热带夏季风北边缘带是位于东亚大陆性气候系统与海洋性气候系统的交界区,在现代气候上表现为东北—西南向的半干旱、半湿润气候区。边缘带内气候变化复杂、自然灾害多以及影响因素多。最后提出了现有研究中关于夏季风北边缘时空分布精细化等方面的一些不足和值得进一步研究的问题。

我国季风边缘区湖泊沉积记录的全新世亚洲夏季风衰退事件

亚洲夏季风是全球季风系统的重要组成部分,亚洲夏季风的变化对其控制区域自然生态系统的多样性和生态平衡,以及社会经济发展有重要的影响。本文选择位于现代亚洲夏季风边缘区对季风变化响应敏感的湖泊达连海为研究对象,基于陆生植物残体和全有机质的AMS14C定年建立了钻孔顶部24.6 m沉积物的年代框架,利用粒度指标重建了全新世研究区水文变化过程以及亚洲夏季风衰退事件序列。结果显示,沉积物中存在数层砂层,代表了湖泊低水位时期,进而指示了亚洲夏季风衰退事件。这些事件处在11.6~11.3 cal.ka B.P.、10.4~9.5 cal.ka B.P.、6.4~6.0 cal.ka B.P.、4.6~4.4 cal.ka B.P.、3.7~3.4 cal.ka B.P.、3.1~2.9 cal.ka B.P.以及2.0~0.9 cal.ka B.P.,可以发现中晚全新世以来亚洲夏季风衰退事件发生的频率显著增加。进一步与北半球高纬地区与低纬地区的气候突变事件记录对比显示,全新世百年-千年时间尺度上亚洲夏季风强度的变化与低纬ENSO活动存在密切的联系。

全球季风和季风边缘研究

全球卫星探测和观测资料的积累,使以南海季风、亚洲季风为代表的季风研究兴起了一波研究热潮。区域季风认识的深入,推动了全球季风认识的发展,全球季风概念在20世纪末被提出来,并在21世纪初成为热点研究方向。季风边缘是与全球季风密切相关的概念,东亚夏季风北边缘的近期演变与全球季风过去几十年的减弱有关。全球季风的演变表现为分布全球的大气活动中心和季风槽的活动,这些成员组成了一个完整的全球季风系统。按照上述季风研究的发展脉络,系统地总结全球季风和季风边缘研究的进展,并提出未来季风研究的方向会把全球大气活动中心与全球气候槽,包括全球季风槽联系起来,即从季风系统着手研究全球季风的年代际和世纪尺度变率。

东亚夏季风北边缘的确认

综合降水、风场以及假相当位温场,定义了表征东亚夏季风北边缘的新标准．这一定义能较客观地反映出夏季风推进的过程．其后,比较了4种表征东亚夏季风指数与夏季风边缘最北位置指数间的异同,证明后者与东亚夏季风指数之间有着不同的气候学意义:东亚夏季风指数集中反映的是东亚季风(30°N附近的长江中下游地区)主体特征;东亚夏季风边缘带作为它的边缘部分,集中反映出我国北方(35°N以北)夏季降水的年际和年代际变化特征．从计算得到的1961—2001年(41年)东亚夏季风边缘带最北位置序列中发现,在1977—1979年期间其最北位置发生了明显的年代际转变．构造的夏季风边缘最北位置指数序列和我国华北地区夏季降水相关较好,可以作为华北旱涝的一个指标．

中国北方季风边缘区过去530年降水的时空变化及其驱动机制研究

中国北方季风边缘区位置的移动影响着整个西北地区的旱涝变化和生态建设的发展.树轮和历史文献记录可以为该地区过去几百年气候环境变化和季风变化提供重要的信息.本文选取了8条树轮序列结合31条中国历史文献记录和实测降水量资料,重建了中国北方地区近530年的年降水量演化特征,对比分析了不同特征时期400rmm等降水量线空间位置的差异及其可能的驱动机制.结果表明,在年际尺度上,降水量最丰年400mm等降水量线位置都比近30年平均位置偏北,而干旱事件时期400mm等降水量线位置比近30年平均位置更偏南,且干旱时期的波动要比湿润年份的波动幅度更大;在年代际尺度上,最湿润10年和最干旱10年400mm等降水量线位置同样比最近30年偏北和偏南,但是其空间位置的变化没有年际尺度显著.研究区降水量空间位移变化主要是受北大西洋涛动（NAO）和厄尔尼诺南方涛动（ENSO）的影响.

北方季风边缘区洞穴石笋δ^18O序列预测初步研究

基于时域组合模型建立了中国北方季风边缘区万象洞及黄爷洞石笋δ18O时间序列的动态模型,并对未来20年的降水变化趋势进行了预测.研究结果表明,时域组合模型较好地提取了时间序列的周期信息,用其拟合实测数据精度较高;用其预测时间序列的变化情况,和现代气象观测记录相吻合,具有一定的可信度.同时通过中国北方季风边缘区树轮的预测结果对比显示,该地区在2012~2013年前后降水最少,随后20年里将呈现先升后降的变化趋势.