SARS流行期的气候学尺度分析

对 SARS疫区流行期的气候特征作了统计分析。发现它们共同的特征是月均温在 5～ 2 2℃ ,降水偏少 ,约在 90 mm以下 ,其中疫情爆发月均温 13～ 17℃。在疫区 ,如果出现气温日较差较小、大气污染指数高的天气 ,大约 8d后出现疫情峰值。由于 SARS第一次在人群中发现 ,并且缺乏病毒学研究 ,本项研究的结论是解释性的。

南海北部ODP1144站颜色反射率揭示的千年尺度气候波动

南海大洋钻探ODP1144站钻孔长517m,代表近100万年来的沉积记录,其颜色反射率是所有岩心物理性质测试中分辨率最高的,平均约60年一个测值,最高可达年级尺度,是研究千年尺度气候变化的理想材料。通过对颜色反射率、浮游有孔虫氧同位素的小波分析及其与地球轨道参数ETP的交叉频谱分析,表明两者在轨道周期上的变化极为相似,都反映出约70万年以来100ka的偏心率周期明显占优;与格棱兰冰心的对比亦揭示了颜色反射率同样记录了冰期中的类似D/O事件。对此站的颜色反射率短周期的小波分析,揭示出了约3ka、约1 5ka的变化周期,这些周期不仅仅出现在冰期(如MIS2—4、6、8期等),也出现在间冰期(如MIS15、17、19、25期等)和冰消期(如MIS11/12、15/16),且在70万年以来冰期信号强、间冰期信号弱,而在70万年之前正好相反,这不仅说明间冰期内部气候也存在不稳定性,而且进一步说明了中更新世的气候转型事件。

全新世千年尺度气候振荡的年代学研究

综合分析了近10a来世界上发表的10个高分辨率全新世气候变化代用资料序列。比较北大西洋冷事件及亚非季风区弱季风事件年代学，发现两者有很大的一致性。全新世北大西洋共发生9次冷事件，也是弱季风事件。但有的资料表明北大西洋发生冷事件时，中国东北夏季风降水增加。

萨拉乌苏河流域MGS1层段微量元素记录的全新世千年尺度的气候变化

本文以毛乌素沙漠东南缘萨拉乌苏河流域米浪沟湾剖面MGS1层段为代表,试图通过对其的微量元素分析结果探讨该地全新世千年尺度的气候变化。在分析的14种微量元素中,除Cr和Zn以外的12种元素P、Pb、Rb、Nb、Zr、V、Sr、Cu、Ni、As、Ba、Co含量在MGS1剖面的垂直方向上具有这样的分布规律:元素含量值在沙丘砂中差不多都表现为谷,而在不同层位沙丘砂上覆的河湖相或古土壤中则相对为峰,构成11个谷峰交替变化的元素旋回。研究结果表明,MGS1的古流动沙丘砂与萨拉乌苏河流域现代流动沙丘砂在大多数微量元素含量上具有较高程度的一致,可以据此将其确定为东亚冬季风作用的主要时期,而上覆河湖相或古土壤元素含量增高则主要是为盛行的夏季风所致,11个元素旋回代表了全新世东亚冬夏季风千年尺度交替变化的气候旋回;这些旋回中的冬季风主导时期在时间和气候性质上可与北大西洋和我国若干地点寒冷事件进行对比,可能表明这是全新世期间北半球冰量增加引起的我国沙漠区域千年尺度的环境变化。

热带海区在千年尺度气候变化中的作用

全球气候变化研究最显著的成果之一,就是确定了气候可以在全球范围内突然发生变化,例如第四纪冰期旋回及全新世千年尺度的气候波动。了解和掌握这种快速气候变化的特征和驱动机制对于研究和预测人类生存环境的变化趋势和全球气候变化至关重要。研究发现,这种千年尺度的快速气候变动不仅见于冰心和北大西洋高纬区,而且在热带海区也有记录;现代热带大洋在全球气候系统中,尤其是千年尺度的快速气候变化中起着关键作用,类似现代厄尔尼诺—南方涛动的热带海洋—大气系统的变化,可能是冰期千年尺度古气候事件的根源所在。由于南海的特殊地理位置,快速气候变化事件在南海有大量的高分辨率沉积记录,是我国研究全球变化区域响应及其驱动力的天然试验场。

萨拉乌苏河流域MGS2层段粒度与CaCO_3记录的千年尺度气候变化

测定、分析毛乌素沙漠东南缘萨拉乌苏河流域米浪沟湾剖面MGS2层段的粒度与CaCO3,发现该层段不同沉积相粒度Mz和σ呈现峰谷变化,CaCO3含量在沙丘砂及其上覆的河流相和湖沼相中依次变化于0-2.94%(平均值0.39%)、0.14%-2.68%(1.43%)和0.39%-15.57%(8.82%),并与Mz呈显著相关,构成与沉积旋回波动韵律相同的5.5个峰谷交替的粒度与CaCO3旋回。研究表明,毛乌素沙漠冬季风盛行时期沙丘砂强烈堆积,CaCO3发生迁移;夏季风盛行时期河流相和湖沼相发育,粉砂和粘土含量增加,CaCO3相对聚集。这些旋回代表东亚冬夏季风千年尺度交替变化的气候旋回。

昆仑山北麓阿羌黄土剖面AQS3层段记录的末次间冰阶千年尺度的气候波动

通过对昆仑山北麓阿羌黄土剖面AQS3层段的年代测试、粒度参数(Mz和σ)以及主要氧化物(SiO2,Al2O3,TOFE(Fe2O3+FeO)和(Al2O3+TOFE)/SiO2比值)分析,并结合区域相关地层反映的古环境和腹足类化石指示的古生态,认为AQS3记录了末次间冰阶19个旋回的干冷与暖湿的气候波动。其中,15个具有千年尺度旋回的各个温暖期能够较好地与GRIP冰芯氧同位素曲线中的D-O事件在时代和气候性质上进行一一对比。可能是由于地处毗邻冰川山麓、加之海拔较高,故该层段粒度与主要氧化物显示的气候变动的幅度并不大,然而却相当敏感。不仅于此,这种千年尺度的温暖气候变化在昆仑山北麓及其近邻区域也有明显的表现。例如,在昆仑山北麓普鲁地层剖面中,指示暖干气候作用下形成的含石膏等盐类的砂土砾石层的TL年龄为距今31000年、45500～41600年、45900年和54500年,可以依次与GRIPδ18O中的间冰段D/O6,D/O12,D/O13和D/O15进行对比;在阿尔金山北麓,类似的并具有荒漠漆的砂土砾石层的TL年龄为37200aB.P.和59700aB.P.,分别相当于D/O9和D/O17间冰段;在塔克拉玛干沙漠腹地的高阶地(海拔1310m),可能代表了剧烈升温的气候背景下,环塔里木盆地四周高山冰雪大量消融导致的塔克拉玛干沙漠腹地的"大湖期",其日历年为33197aB.P.,与GISP2冰芯氧同位素曲线在33000aB.P.的暖阶段相当。发生在昆仑山北麓及毗邻区域AQS3时期若干温暖阶段的地层学证据以及其在时间上能够与GRIP和GISP2冰芯氧同位素曲线相关暖峰的耦合,表明由阿羌剖面末次间冰阶粒度和主氧化物峰谷变化反映出来的多次冷暖波动,其根本原因还是受到北半球D/O振荡的强烈影响。

萨拉乌苏河流域MGS1 Rb和Sr记录的全新世千年尺度气候变化

萨拉乌苏河流域米浪沟湾剖面全新世地层MGS1层段记录了11个由风成砂与河流相或湖沼相构成的沉积旋回。对该层段63个样品的Rb、Sr数据进行了分析,结果显示由沙丘砂至上覆河湖相Rb和Sr含量由低增高,而Rb/Sr比值的分布则显示出与Rb和Sr含量变化相反的趋势,三者与平均粒径Mz(?)的相关系数都在0.43以上。研究表明MGS1至少经历了11次冷干和11次暖湿的气候波动。米浪沟湾剖面MGS1记录的千年尺度气候波动既是对东亚季风环流演变历史的体现,同时也是对全球气候与环境变化的响应。

MIS3晚期查格勒布鲁剖面微量元素揭示的千年尺度气候变化

通过对巴丹吉林查格勒布鲁剖面时代上属MIS3晚期的地层层位(CGS3a层段)中14种微量元素的分析发现:除Co、Ba含量呈相反变化外,P、V、Cr、Mn、Ni、Zn、Pb、Y、Zr、Nb、Cu和As含量在风成沙丘砂中基本上表现为谷值,而在不同层位沙丘砂上覆的湖相中则相对为峰,构成与沉积旋回相应的元素变化旋回。元素在沙丘砂中呈现的谷值,主要揭示了干冷气候条件下东亚冬季风的侵蚀、搬运和堆积作用;在湖相中的相对富集,则与东亚夏季风盛行时暖湿气候背景下该地所处的特殊洼地地貌位置有关。元素旋回实际上代表的是东亚冬夏季风的气候变化旋回。分析结果显示:MIS3晚期剖面所在地至少经历了5次冬夏季风交替变化的气候旋回,反映了该时期我国沙漠地区的千年尺度气候变化。

新疆洪旱灾害与大尺度气候强迫因子的联系

通过对新疆洪灾灾害历史资料和太阳黑子、ENSO事件年数据以及北大西洋涛动指数的分析 ,表明在太阳黑子极低值年或不活跃年 ,新疆易发生重大洪灾 ,而在太阳黑子低值年或相对不活跃年 ,新疆也易发生重大旱灾。近 2 0 0a来 ,新疆重大洪旱灾害绝大部分都发生在太阳黑子的低谷时期。ENSO事件对新疆夏季降水的影响效应明显。因而该事件对新疆的洪旱灾害也产生了影响。对近 5 0年来灾害统计资料分析显示 ,与拉尼娜年相比 ,在厄尔尼诺年新疆更易发生洪旱灾害。 2 0世纪后半段新疆洪旱灾害指数与北大西洋涛动指数进行对比可以发现 ,夏季NAO指数与新疆洪水灾害之间存在大致上的反相关系。而冬季NAO指数与新疆干旱灾害之间存在比较明显的反相关系。

渭北旱塬黄土记录的晚冰期以来短尺度气候变化

通过对长武下孟村黄土剖面的野外考察和磁化率、粒度、吸湿水含量分析 ,探讨了该地区晚冰期以来气候变化规律 .研究结果表明 ,该剖面较好地记录了新仙女木期 (YD)和博令 阿勒罗德事件 (BL +AL)短尺度较小幅度气候变化事件 .对应全新世气候最适宜期 ( 850 0— 31 0 0a .BP) ,该地为黑垆土成壤期 .从 31 0 0a .BP开始 ,季风气候格局快速转变 ,气候干旱化 ,土壤和土地资源退化 .所以 31 0

我国上更新统至全新统千年尺度气候地层划分研究进展

基于对最近20年来国际上更新统至全新统千年尺度气候地层划分认识的基础,粗略解析了2012年编制的过去270 ka以来区域年代地层对比表,并评述了我国上更新统至全新统千年尺度气候地层划分与研究进展.对于气候变化不稳定性的原因,列举了一些学者对其驱动机制的看法,并倾向地认为千年尺度变化是在地球外部太阳活动强迫因子影响下与地球气候系统内部耦合发生的气候的震荡.

CMIP5全球气候模式统计降尺度数据对辽宁省极端气温模拟能力评估

利用1971−2010年辽宁地区32个气象台站观测资料,采用SS指标和M2指标,评估CMIP5气候预估降尺度数据集中31个模式对辽宁省全年和4个季节极端气温指数时空变化特征的模拟能力,并经MR综合评级,筛选模拟效果最好的模式。极端温度指数选用平均最高气温(TXm)、平均最低气温(TNm)、霜冻日数(FD0)、夏日日数(SU25)、最低气温极小值(TNn)、最高气温极大值(TXx)和极端气温范围(ETR)。结果表明:对单一极端气温指数而言,所有模式对表征气温平均特征的指数模拟效果较好,对表征连续极端气温事件的指数模拟效果一般,而对气温的极端特征模拟能力不足。由于模式对全年、各季节各极端气温指数的排名无一致性,引入MR评级指标进行排序,优选的3个模式为MPI-ESM-LR、GFDL-ESM2M和MIROC-ESM-CHEM。比较发现,优选模式集合平均结果相对于观测值的误差百分率整体上明显优于所有模式的集合平均结果,具有可用性。研究结果可为预估未来区域极端气温提供理论参考,建立的逐日模式资料可为开展辽宁农业气象灾害风险相关研究提供数据支撑。

集合预报及其在季节尺度气候预测中的应用

系统回顾了集合预报技术的发展,介绍了4种比较常用的集合构建方法,重点关注这些方法在季节尺度气候预测领域的研究进展及应用,特别是在ENSO集合预报领域。此外,还从季节尺度气候预测系统的发展、集合设计方案和ENSO集合预报效果等方面介绍了国内外3个应用比较广泛的季节尺度气候预测系统,可为集合预报技术和季节尺度气候预测系统的发展和应用提供参考。

气候变暖及大尺度气候波动对全球林火与森林碳排放的影响

森林在全球碳循环过程中起着重要作用。而火是干扰森林的重要因子。随着全球变暖日益显著、极端气候事件增加,热浪、干旱以及大尺度气候波动等造成的森林火灾频率和强度不断增加,对全球森林生态系统碳循环产生了重大影响。研究气候变暖对林火和碳排放的影响,对提高生态环境的管理水平和可持续发展有重要意义。文中简述气候变暖对林火动态和森林碳循环的影响,以及火灾造成的损失,分析大尺度气候波动与林火发生的关系,最后,预测和讨论了未来气候变化情景下的火灾发展趋势,主要结论如下:1)气候变暖和干旱会导致林火发生频率和过火面积增加、强度增强;北半球和温带地区火险期提前、火险季节长度延长;森林碳排放量增加;森林火灾不仅直接造成森林面积锐减、污染大气环境、影响生物地球化学循环,甚至还给国家和人民来带巨大的经济和生命损失。2)大尺度气候波动与林火动态有非常密切的联系:与厄尔尼诺-南方涛动(El Niño-Southern Oscillation,ENSO)相关的太平洋海面温度(Sea Surface Temperature,SST)异常的空间分布可能受太平洋年代际涛动(Pacific Decadal Oscillation,PDO)调控,它通过与ENSO同相(重叠)或异相(抵消)来调节ENSO的影响。ENSO和PDO都与降水、温度和干旱严重程度密切相关,极大增加了火灾的风险、频率和过火面积;北大西洋年代际涛动(Atlantic Multi-decadal Oscillation,AMO)主要影响北半球的温度和降水,温暖的AMO将导致更高的温度、森林火灾次数和年林火面积;北极涛动(Arctic Oscillation,AO)主要影响欧亚大陆和北美大陆北部的气温和降水,AO处于正相位时,气温升高,环境干燥,会增加北半球中高纬度地区的火灾发生频率。3)未来气候情景下,不仅北半球会变得更加干旱和温暖,全球的森林火险指数和火灾数量也都有增加趋势。由于气候变化和人类活动的复杂性,这种趋势还存在很大不确定性,因此还需深入研究气候变化对林火关系的影响机理,以加强人类对火—气候现状的认识。

滦河流域干湿变化及大尺度气候因子影响

利用经验正交函数、小波变换等方法,基于标准化降水指数分析滦河流域1957—2016年的干湿变化趋势,研究流域干湿变化典型场的时空和周期特征,并通过对比大尺度气候因子对不同典型场的影响差异,讨论滦河流域干湿变化的气候成因。结果表明:滦河流域干湿条件在1989年发生突变,干旱有加剧趋势且在研究时段内年际干旱事件频发;流域干湿变化表现为两种典型模态,模态1呈现出全区一致性的空间分布,以及流域干旱程度增加的时间变化特征,两种模态在时间变化上均存在1.5~4.0 a主周期;对流域干湿变化影响最强烈的是ENSO,其次是AO和NAO,而AMO和PDO影响最弱。上述气候因子指数对干湿场的影响主要体现在改变流域干湿一致性。

剔除“系统误差”对月尺度区域气候动力预测影响的研究

通过大气环流模式提供侧边界条件,单向嵌套并入了水文模型VXM的区域气候模式RegCM3对我国华东地区进行月尺度气候预测。根据嵌套模式1991～2000年10年各月的积分结果与美国气候预测中心的降水综合分析资料(CMAP)、美国国家气象中心(NMC)的温度资料建立了一组针对各月的"系统误差",对2001～2005年5年各月的回报结果进行订正,通过对原始回报结果和订正结果进行评估发现,经剔除"系统误差"后的预测结果较原始预测结果改进较为明显,表明该方法可有效提高月尺度区域气候动力预测的准确率。

第四纪两类千年尺度气候振荡现象及机理研究

千年尺度气候突变事件是第四纪冰期普遍存在的气候现象。这些事件可以被分为两类,一类为Dansgaard-Oeschger Event (DO事件),另一类为海因里希(Heinrich Stadial, HS)事件,后者有时也被认为是一种特殊的DO事件,因此也被称为HS-DO事件。HS事件期间北大西洋冰架的融化一般对应DO振荡的冷相位,这与通常认为的冰架在较冷气候下体积增加并不相符。这两类事件在北大西洋重建数据中表现得最为明显,但其气候影响具有全球性。由于没有显著的外强迫驱动这两类气候突变事件,自20世纪90年代首次被确认以来,HS-DO事件一直是古气候界关注的重点,且人们对其触发机理仍没有定论。本文基于目前对这两类千年事件的研究现状,集中总结了目前已有的可反映千年事件的重建数据,利用已有的模拟工作,重点回顾了现有的机制理论,评述了目前研究DO事件以及HS-DO事件的局限性,并对其后续工作,尤其是模拟部分,进行了展望。

汉江流域夏季降水演变的水汽输送驱动机制

为应对气候变化下愈加频繁和剧烈的干旱事件,保障跨流域调水工程水源及当地用水安全,亟需对汉江流域这一国家重要战略水源地的降水过程变化进行研究。汉江流域夏季降水占全年降水的40%~50%。本研究利用拉格朗日混合单粒子轨道模型对汉江流域1959—2022年夏季降水的水汽输送过程及其大气环流背景进行分析,以揭示汉江流域夏季降水变化的原因。研究发现,历时72 h以上降水占夏季总雨量的44.6%,在过去半个多世纪中其频次和雨量均呈现显著下降趋势,是汉江流域降水减少的主要原因。对水汽输送过程的模拟分析表明,中国南海、西太平洋、中国东部是流域夏季降水的水汽来源,贡献率分别为:34.7%、28.7%、27.2%。对比不同历时降水的水汽输送过程,发现降水历时越长,来自中国南海和西太平洋的水汽贡献率越高。尽管来自西太平洋的水汽呈现显著增加,但来自中国南海的水汽显著下降,使得72 h以上降水仍然呈现下降趋势。分析大尺度气候指数与各水汽输送路径贡献率的相关性,发现中国南海水汽贡献减小与西太平洋副热带高压面积、强度增加呈显著负相关。这证实了近年来西太副高的增强和扩张对汉江流域夏季降水减少起到促进作用。

气候变化与人类活动联合影响下东江流域非一致性洪水频率

一致性假设一直是洪水频率分析的基本假设条件,但在气候变化与人类活动综合影响下,水文极值序列的一致性假设受到极大挑战。基于此,以东江流域为例,运用GAMLSS模型(广义可加模型),将时间、气候指标(北极涛动AO、北太平洋涛动NPO、太平洋年代际振荡PDO和南方涛动SOI)以及水库指标(Reservoir Index)统一纳入洪水频率分析中,并对东江流域1954―2009年年最大流量序列(AMS)进行频率分析,结果表明:1)龙川、河源和岭下站年最大流量序列均值与时间呈线性关系,方差为常量,而博罗站均值和方差与时间均呈非线性关系;2)水库对各水文站点AMS均值有显著线性影响;3)NPO对各站点AMS均值有显著线性影响,NPO值较高时,东江流域可能面临着较低的洪水风险,在一致性假设前提下,可能高估洪水设计值,反之亦然;而PDO对各站点方差有显著线性(岭下、博罗)/非线性(龙川、河源)影响;4)以时间为协变量构建非一致性模型,研究得出:龙川、河源和岭下3站T年一遇洪水设计值均呈单调下降趋势,博罗站1954―1995年左右洪水设计值呈下降趋势,而在1996―2009年呈上升趋势;以气候与水库为协变量构建非一致性模型,研究表明:龙川、河源和岭下3站T年一遇洪水设计值均因水库影响呈向下跃变;5)以气候和水库为协变量的非一致性模型对洪水频率具有良好的预测能力,为非一致条件下设计洪水的预测提供了新的预测方法。