川东北石笋记录的GIS4~5夏季风气候变化及与高纬气候的联系

对采自川东北仙人洞的石笋XR025进行了高精度^(230)Th定年和高分辨率氧-碳同位素分析,重建了该地区33~28ka B.P.高分辨率夏季风气候变化历史。结果发现,XR025清晰地记录GIS4,GIS4.1和GIS5等温暖事件以及H3这一寒冷事件,这些事件的发生时间与格陵兰冰芯和我国其他石笋记录基本一致。但XR025记录的GIS4.1事件的强度明显比GIS4事件弱,这与格陵兰冰芯和葫芦洞石笋记录一致,但与我国其他一些石笋记录存在差异。在从H3向GIS4的转化中,XR025记录了夏季风逐渐增强的过程,这与格陵兰冰芯和我国其他石笋记录均存在明显差异,但与南极温度变化相似,可能受到了南极温度变化的影响。因此,南北半球高纬度地区温度变化可能在33~28ka B.P.对我国中部地区的夏季风气候变化产生了重要影响。

8.1Ma以来朝那黄土-红黏土剖面粒度揭示的冬季风与北半球高纬气候的耦合演化

通过迄今发现最老的800多万年前的红黏土-黄土高分辨率的粒度分析及其与北大西洋深海氧同位素曲线的对比.揭示亚洲冬季风的演化具有4个明显的阶段.青藏高原在约8,3.6和2.6 MaBP以及其后的阶段性隆升可能是导致亚洲冬季风阶段性演化的驱动力.

ERA40中北半球高纬地区冬季气候变化和冰-气相互作用特征分析

利用欧洲中期天气预报中心(ECMWF)再分析资料(ERA40)分析了最近几十年冬季北半球高纬地区的气候变化和冰-气相互作用特征。在全球增暖背景下,冬季北半球高纬地区增温幅度更大,但温度变化明显具有区域性特点。20世纪70年代末期开始,格陵兰海、巴伦支海及欧亚大陆大部分区域和北美大陆部分区域在增暖,而拉布拉多海、格陵兰和白令海峡区域却变冷。与此对应,中央北极区及气候冰岛低压中心海平面气压在降低,而再往南区域海平面气压在升高。从20世纪70年代开始,格陵兰海和巴伦支海给大气的感热通量和潜热通量增多,这说明由于气温增加,使得海冰密集度减小,海冰对海气感热通量和潜热通量交换的隔离层作用减小,通量交换大大增加。而在挪威海非海冰区,由于气温增加,海气温差减小,海洋给大气的感热通量和潜热通量减少。在拉布拉多海,由于气温降低,海气温差增大,使得海洋给大气的感热通量和潜热通量增加,有利于拉布拉多海海冰的增多。海平面气压、海冰密集度及表面感热通量和潜热通量之和对大气表面温度 EOF 展开第一模时间系数的线性回归结果均与各自的EOF 展开第一模空间分布特征接近。

末次冰期亚洲季风事件对南北高纬气候的响应

末次冰期千年尺度亚洲季风事件与南北高纬度气候变化的关联一直是第四纪古气候领域中的热点问题.本文基于湖北省落水洞长830 mm的LS23石笋15个230Th年龄和830个 δ^18O数据,重建了28.7~22.2 ka B.P.和87.0~82.9 ka B.P.两个时段内平均分辨率分别为20 a和15 a的亚洲季风变化序列.石笋LS23记录的24.7~23.4 ka B.P.期间的千年尺度亚洲弱季风事件,对应于H2事件(Heinrich 2 Event)和南极暖事件2(Antarctic Isotope Maximum 2,简称AIM2事件).该弱季风事件在24.7~23.4 ka B.P.期间呈缓慢开始、缓慢结束的"V"型结构演化模式,与南极对应暖事件的转型特征基本一致,而与北高纬H2事件呈快速开始、 快速结束的"U"型结构明显不同,表明此时亚洲季风主要受到南高纬气候变化的影响.在84.9~84.8 ka B.P.期间,亚洲季风快速增强,对应于格陵兰冰芯记录的DO21事件(Dansgaard-Oeschger 21 Event)的开始阶段.特别重要的是,在石笋 δ^18O序列中识别出和格陵兰冰芯记录一致的PE事件(Precursor-type Peak Event),这是在南极温度变化中难以发现的,说明此时亚洲季风变化可能主要由北高纬触发.由此推断,末次冰期千年尺度亚洲季风事件与南、北高纬气候的联系受气候背景的影响,冰期(比如H2事件所处的MIS 2阶段(Marine Isotope Stage 2,深海同位素2阶段))季风强度变化主要受到南高纬温度的控制,而间冰期(比如DO21事件所处的MIS 5a阶段)主要受到北高纬的触发.

海冰非均匀条件下大气环流模式和海洋环流模式耦合的实现

通过采用一种较好地考虑了海气通量交换对下垫面特征非线性依赖的通量计算方案,利用较成熟的逐日通量距平耦合方案实现了次网格尺度海冰非均匀条件下一个全球大气环流模式和一个全球海洋环流模式在高纬地区的耦合,并完成了一个50年的长期积分。模拟结果表明,通量计算方案中水道的作用是合理的,耦合模式能较好地模拟出北半球高纬海冰的主要地理分布特征,但夏季北冰洋内部靠近欧亚大陆部分边缘海区海冰密集度偏大。

内蒙古中东部查干淖尔湖流域7000年以来的气候演变

内蒙古中东部处于亚洲季风与西风带的过渡带上，对于季风强弱以及全球气候变化响应敏感。本文以内蒙古中东部查干淖尔湖为研究对象，采用该湖沉积剖面的AMS 14C测年、烧失量、粒度及端元组分等指标的分析，重建了近7000年以来内蒙古中东部地区的气候演变序列。结果表明，千年尺度上，7000年以来研究区气候逐步变干，但6900~5800cal.a B.P.和4500~2000cal.a B.P.期间气候相对湿润，5800~4500cal.a B.P.和2000~0cal.a B.P.时期气候干旱。中晚全新世以来千年尺度上的气候总体变干，与太阳辐射的逐步降低引起的东亚季风的减弱有关。百年尺度上，查干淖尔湖经历了5次较为明显的干旱事件，分别发生于5800~4700cal.a B.P.、3500~3100cal.a B.P.、2600~2100cal.a B.P.、1700~1200cal.a B.P.和560~370cal.a B.P.，这些干旱事件的发生，在定年误差范围内，与太阳活动减弱事件和北大西洋冰漂碎屑事件基本一致，表明百年尺度上东亚季风强度的变化受北半球高纬气候和太阳活动的共同影响。

新疆巴里坤湖全新世气候环境变化与高低纬间气候变化的关联

选择位于新疆东北部的封闭湖泊-巴里坤湖作为研究对象,采用常规14C测年建立了该湖一剖面约9400 cal a BP以来的时间序列,对该剖面沉积自生碳酸盐碳(δ13Ccar)、氧同位素(δ18Ocar)、有机碳(TOC)等多代用指标进行了连续小波变换、奇异谱分析.结果表明,全新世以来巴里坤湖地区的气候变化模式具有明显的阶段性变化:9400～8000 cal a BP期间气温偏低且较干旱;8000～6000 cal a BP期间气候环境温凉湿润;6000～2700 cal a BP期间,气候环境在总体上较为暖干,在向全新世晚期演变过程中呈现出降温、增湿的趋势;2700～800 cal a BP期间气温降低,湿润状况有所改善;800 cal a BP以来气候环境偏干.巴里坤湖全新世气候变化过程与周边区域古气候记录具有较好地一致性.研究发现,全新世以来研究区的气候环境不仅可能受到了北大西洋地区气候变化的影响,同样可能与来自热带低纬过程的海-气相互作用有关,特别是自全新世中期以来,逐渐增强的El Nio/La Nia-South Oscillation(ENSO)活动对研究区的气候环境变化可能具有一定的影响.研究还发现,在全新世期间,新疆东北部地区的气候演变可能并非简单地遵循某种单一的气候变化模式,不同气候系统(如西风、季风)在该地区的强弱对比状况可能对此地区气候环境变化模式有重要影响.