用树木年轮重建天山中部近350 a来的降水量

单相关普查表明，乌鲁木齐河谷树轮年表与上年7月至当年2月降水相关显著.西白杨沟及波尔钦沟两个树轮差值年表可较好地重建出天山中部近350 a来该时段的降水量，解释方差达62％.经用统计参数、独立降水资料、历史气候记载、冰川及其它资料多方面验证，表明近350 a的降水重建序列是可信的.降水特征分析指出：天山中部降水可划分出3个偏湿期(1671(?)一1692年，1716－1794年，1825－1866年)和3个偏干期(1693－1715年，1795－1824年，1867－1969年).其后两个偏湿期与乌鲁木齐河源1号冰川前的第二、第三道终碛垄相对应，经推算，相应年降水量比现今分别偏多约59 mm及30 mm.天山中部上年7月至当年2月的降水具有5、10、53～54、3.7及3.3 a的变化准周期，在1716－1969年间存在着明显的变干趋势，并在1831年发生过突变.重建降水序列对乌鲁木齐、昌吉州天山北坡一带的降水具有较好的代表性.     

山西五鹿山油松树轮宽度年表的建立及过去百余年5～6月平均气温变化

利用采自山西五鹿山国家自然保护区内的两组油松样本共79根树芯,建立了研究区1893 ～ 2008年的树轮宽度年表.统计相关分析表明,油松树轮宽度生长主要受5～6月平均气温(r=-0.55,p＜0.001)和同期降水总量(r=0.38,p＜0.001)的共同影响,其中5～6月平均气温对树木径向生长的影响更为显著.因此,五鹿山树轮宽度年表可以用来指示5～6月平均气温的变化.在过去105年的有效年表时段(1904 ～ 2008年)里,研究区共出现3个高温时段(1924～ 1932年、1966 ～1978年和1999～2002年)和2个低温(1937～1951年和1986 ～1996年)时段,这些高、低温时段可以与周边其他地区树轮重建的气温序列中的高、低温时段相匹配.自1990年以来研究区气温呈逐步上升趋势,但是这一时段的气温仍在历史气温波动范围之内.空间相关分析表明该树轮宽度年表对研究区及周边较大范围的5～6月平均气温都有一定的指示意义.     

额济纳233年来胡杨树轮年表的建立 及其所记录的气象、水文变化*

通过胡杨树轮宽度的分析,建立了内蒙古额济纳地区过去233年来的STD,RES和ARS年表;并将树轮STD年表与采样点附近额济纳气象站的气温、降雨量以及狼心山水文站的地下水水位等记录进行了相关分析。结果表明,在额济纳地区显著影响该地胡杨生长的主要限制因子是地下水水位。胡杨树轮宽度年表与冬季及全年地下水水位相关性最高,分别为-0.808(p＜0.01)和-0.724(p＜0.05)。在此基础上,设计转换方程,重建了额济纳地区过去232年来冬季及全年地下水水位变化历史,冬季地下水水位重建方程的解释方差达76.3 % (调整自由度后为70.4 ％ ,n=11,r=0.874,F=12.881,p＜0.003),全年地下水水位重建方程的解释方差为72.8 ％ (调整自由度后为66.1 ％ ,n=11, r=0.854,F=10.731,p＜0.005)。     

以树轮宽度重建九寨沟1750年以来 冬半年平均最低温度*

利用四川九寨沟地区树轮宽度年表对该地区1750A.D.以来的冬半年(上年11月到当年3月)平均最低温度进行模拟重建,重建方程的方差解释量为46.2 ％ (调整自由度后为45.1 ％ )。结果表明,九寨沟地区在重建期间平均最低温度较低的时段主要有1814~1844年和1937~1984年两个阶段; 而平均最低温度较高的时段主要有1795~1813年和1984年至今两个时期,其中1984年之后的升温时段尤为显著,与川西其他地点冬季温度重建非常相近。计算显示,与尼泊尔Kathmandu冬半年平均气温(上年10月到当年2月)相比,九寨沟地区冬半年平均最低温度存在显著2年滞后(r=0.27, p<0.0001),而1825年前后及1970年前后两个冬季低温时段在两个地点大体是一致的,这些现象表明青藏高原周边地区冬半年温度变化的趋同性。功率谱分析表明,九寨沟地区冬半年平均最低温度2.11~6.86a的准周期与ENSO周期比较一致,而18.46a准周期则显示了该地气温变动与天文准19a周期有一定关系。     

用树木年轮重建天山中部近350年来的降水量

单相关普查表明，乌鲁木齐河谷树轮年表与上年7月至当年2月降水相关显著，西白杨沟及波尔钦沟两个树轮差值年可较好地重建出天山中部近350a来该时段的降水量，解释方差达62％，经用统计参数，独立降水资料，历史气候记载，冰川及其它资料多方面验证，表明近350年的降水重建序列是可信的，降水特征分析指出，天山中部降水可划分出3个偏湿期（1671（？）－1692年，1716－1794年，1825－1866年）和3个干期（1693－1715年，1795－1824年，1867－1969年），其后两个偏湿期与乌鲁木齐河源1号冰川前的第二，第三道络碛垄相对应，经推算，相应年降水量比现今分别偏多约59mm及30mm，天山中部上年7月至当年2月的降水具有5，10，53－54，3．7及3．3年的变化准周期，在1716－1969年间存在着明显的变干趋势，并在1831年发生过突变，重建降水序列对乌鲁木齐，昌吉州天山北坡一带的降水具有较好的代表性。     

树木年轮重建阿勒泰西部1481-2004年6-9月降水量序列

根据采自阿勒泰西部地区5个采点的树木年轮样本, 建立了该地区的树轮年表. 通过相关普查发现, 其差值年表序列与该地区当年6-9月的降水量存在明显的负相关关系, 且具有明确的树木生理学意义. 用沙勒哈(t, t 1)两个树轮差值年表序列可较好地重建该地区1481-2004年524 a来的当年6-9月的降水量, 且经过交叉检验表明重建方程稳定可靠. 分析发现, 阿勒泰西部地区524 a来的重建降水量序列具有9个偏干阶段和9个偏湿阶段, 并且具有34.8 a、 5.0～5.1 a、 4.3～4.4 a、 3.9～4.0 a、 3.7 a和3.4 a的显著干湿变化准周期. 重建降水量序列在1518年、 1548年、 1634年、 1765年、 1856年前后发生过突变.     

树轮记录的长江源区近412年以来3-5月降水量变化

利用采自长江源区青海省治多县立新乡夏日寺的大果圆柏建立树轮宽度标准年表。通过与气候要素的分析发现,该地区树木生长主要受干旱限制,树轮年表与3-5月降水量相关较好（r=0.67）。由此重建了长江源区412年以来的3-5月降水量变化,重建方程稳定可靠,方差解释量为44.9%。重建结果显示,重建序列大体经历了10个湿润时期和10个干旱时期,并显示研究区近10年有显著的变湿趋势。采用经验模态分解（EMD）方法对重建序列进行分析,重建降水序列可分解为7个IMF分量,其中,2~4年和6~10年的主要分量表明了降水量与ENSO等海气环流的相关联系,11~28年的分量则显示了区域降水与太阳活动的可能联系。与邻近地区的重建结果对比发现,其变化趋势比较一致。通过时空相关分析,表明重建序列具有较好的时空代表性。此外,重建结果还得到了气象灾害历史记录的验证。     

1671—2006年伊犁尼勒克地区7—8月降水序列的重建与分析

通过对新疆伊犁尼勒克地区3个采点的雪岭云杉树轮宽度标准化年表与尼勒克气象站月降水的单相关普查发现,树轮宽度标准化年表与上年7—8月降水呈显著正相关,且具有明确的树木生理学意义.将树轮宽度标准化年表进行平均得到区域树轮宽度年表,再考虑到上年7—8降水对当年、次年及再次年树木年轮生长的影响,建立区域年表对上年7—8降水的重建方程,重建了1671—2006年336a来的7—8月降水序列,经多方面验证,重建结果是可信的.336a来,尼勒克地区7—8月降水经历了6个偏干阶段和7个偏湿阶段,其中偏湿年数多于偏干年数;最干旱年份为1713年,7—8月降水比多年均值偏少69.4%;最湿润年份为1783年,7—8月降水比多年均值偏多63.5%;7—8月降水长序列变化存在2.0a、2.2a、3.8a、4.9a、9.7a的显著准周期,且在1757年、1852年、1899年前后降水由多向少发生突变,1718年、1778年、1873年前后降水由少向多发生突变,1757年、1778年前后的突变与前人的研究结果相一致.     

树轮宽度记录的天山东段近200a干湿变化

利用采自天山东部两处不同地点上下限的西伯利亚落叶松(Larix sibirica Ledb.)树轮样芯,分别建立了树轮宽度年表.经相关普查和响应函数的计算表明,天山东段森林下限的树轮年表与该地区3~6月的降水和气温相关显著,通过定义湿润指数,以树轮宽度为指标,重建了天山东段巴里坤地区近200 a来春季至初夏湿润指数的演变历史,解释方差为42%.统计分析表明,重建的湿润指数序列与邻近气象站的器测资料计算得到的湿润指数序列呈显著的正相关关系.重建序列能较好地反映天山东段近200 a来春季至初夏的干湿变化,在200 a中有6个显著的湿润时段和7个显著的干旱时段.天山东段近200 a来3~6月湿润指数序列的显著周期是11 a,然后依次存在16 a、5 a、8 a、3 a和32 a的稳定周期.     

基于树轮水文研究的提孜那甫河径流量长期变化

西昆仑山北坡山区分布的雪岭云杉是开展树轮水文研究的良好载体,为重建历史水文变化提供了重要的代用资料。分析了西昆仑山北坡雪岭云杉树轮宽度年表对提孜那甫河径流量的响应特征,发现树轮宽度年表与提孜那甫河年径流量(上年8月至当年7月)的显著正相关关系,建立了二者之间的一元线性回归方程,重建了提孜那甫河1665~2013年径流量序列。重建径流量序列中存在7个枯水期和8个丰水期。重建径流量序列平均值为27.87 m3/s,与实测期平均值接近,但重建序列中的极端旱涝的强度和发生频率均更高。基于树木年轮宽度重建更长时间的径流量序列,对于流域水资源科学管理和分配以及下游水库和防洪工程等项目建设的风险评估等具有重要意义。     

季风与西风对青藏高原全新世气候变化的影响:同位素证据

青藏高原气候变化在冰期-间冰期、千年、十年际和季节尺度上受亚洲季风和西风环流的交互影响,表现出显著的区域性特征。然而全新世以来青藏高原气候变化的机制还不甚清楚,主要原因之一是缺少指示意义明确的古气候代用指标。课题组近年来利用叶蜡氢同位素(δDwax)重建了高原东北部的青海湖、中北部的令戈错、中部的达则错、西部的班公错和阿翁错不同时间尺度的大气降水同位素记录,本文对上述工作进行总结,并结合青藏高原全新世以来已发表的其他地点的同位素和古水文记录,揭示全新世以来季风与西风对青藏高原不同区域气候变化的影响。结果表明:1)早全新世青海湖、令戈错、班公错和阿翁错4个湖泊均主要受夏季风影响,夏季风可以影响到青藏高原的大部分地区,此时夏季风在青藏高原的最北界限可能位于青海湖以北、克鲁克湖以南。2)中全新世青海湖、班公错和阿翁错受夏季风影响逐渐减弱;然而令戈错在7.0~4.5 ka水汽主要来源于西风环流。3)晚全新世青海湖和班公错受季风的影响进一步减弱;西风在3.5~1.7 ka和2.0~1.0 ka分别影响到高原中部的令戈错和达则错;晚全新世阿翁错受冰川融水补给影响降水同位素异常偏负。4)本研究表明在中晚全新世季风较弱的时期,西风能够深入到青藏高原内部地区,给高原内部地区带来冷湿的水汽。     

Climate and environment on the Karelian Isthmus, northwestern Russia, 13000-9000 cal. yrs BP

Sediment sequences retrieved from Lake Medvedevskoye (60°13'N; 29°54'E) and Lake Pastorskoye (60°13'N; 30°02'E), Karelian Isthmus, northwestern Russia, were analysed for lithology, pollen and diatom stratigraphy, total organic carbon content and mineral magnetic parameters. Age control for both sequences was provided by AMS ¹⁴C measurements and the Vedde Ash tephra. The reconstructed climatic and environmental development shows the deglaciation of the sites and the establishment of sparse shrub and herb/grass vegetation before 12650 cal. yrs BP ('Allerød'; GI-1a). Steppe tundra and cold, dry conditions prevailed until about 11000 cal. yrs BP, i.e. throughout the 'Younger Dryas' (GS-1) and the earliest Holocene. The establishment of open Picea-Pinus-Betula forest around the lakes at about 11 000 cal. yrs BP coincides with the first distinct change towards gradually warmer and more humid climatic conditions. Boreal forest with Picea, Pinus, Betula, Alnus incana and Corylus was present at the lower altitude site between c. 10700 and 10200 cal. yrs BP, while open Betula-Pinus forest continued to dominate the vegetation around the higher altitude site. After a short, possibly colder, phase around 10200-10000 cal. yrs BP, which is expressed by a marked reduction in vegetation cover and decreased lake productivity, climatic conditions became significantly warmer and possibly more humid. Boreal forest with Pinus, Betula, Picea, Alnus incana, Corylus and Ulmus became widespread in the region after 10000 cal. yrs BP. The delayed environmental response of the lakes and their catchment to hemispheric warming at the Pleistocene/Holocene boundary may be explained by a sustained blocking of westerly air masses due to the presence of the Scandinavian ice sheet and associated strengthened easterlies and anticy-clonic circulation and/or extensive permafrost.     

Climatic reconstructions from the Eemian/Early Weichselian transition in Central Europe based on the coleopteran record from Gröbern, Germany

At Grobern (51°52'N, 12°6'E, altitude 94–98 m a.s.l., 50km north of Leipzig), a succession of lacustrine sediments has yielded a fossil coleopterous fauna permitting the reconstruction of climatic conditions through out the Eemian/Early Weichselian transition. In accord with other indicators, the Coleoptera show that this period was characterized by three major climatic oscillations during which the thermal climate fluctuated between conditions of arctic severity and more temperate conditions. During the cold episodes, the beetle faunas were dominated by species which today have exclusively northern or even Asiatic ranges. In the intervening warm periods these cold-adapted species were absent and the faunas included temperate species some of which are tree-dependent. Quantitative palaeotemperature estimates using the Mutual Climatic Range method, show that the mean July temperatures during the relatively colder intervals were 5°C to 6°C lower than during the warmer periods, but the depression of winter temperatures during the colder periods was much greater than this. Because different species of Coleoptera have different thresholds of temperature tolerance, their indications of climatic change do not always coincide with the changes in the lithology or pollen.     

青藏高原兹格塘错沉积物粒度组成及其环境记录的研究 *

兹格塘错是位于藏北高原腹地的一个封闭型湖泊,对其沉积物的粒度组成、粒度参数等粒度特征进行分析,揭示了湖面水位变化,水动力、风动力搬运强度等。并结合其他环境代用指标进行比较,探讨环境变化,揭示了兹格塘错区域全新世初期气候湿润、中期气候偏干、晚期干湿交替的气候变化特征。粒度参数所反映出的湖面波动与环境变化得到了其他环境代用指标较好的支持。     

苏北平原2.58Ma以来的海陆环境演变历史* ——宝应钻孔沉积物的常量元素记录

苏北盆地是一个以箕状断陷为特点的复合型沉积盆地。文章根据2004年夏采集的苏北盆地宝应钻孔(BY1)97m沉积物的124个样品11种常量元素SiO₂,Al₂O₃,TiO₂,Fe₂O₃,MgO,MnO,CaO,K₂O,Na₂O,P₂O₅和SO₂的地球化学特征分析,探讨了海相沉积环境与陆相沉积环境的元素分布特点、成因、相互之间的联系和物质来源。根据沉积物常量元素含量的垂向变化,结合沉积相、岩性特征、有孔虫分析、古地磁及¹⁴ C定年,分析了苏北盆地2.58Ma以来不同阶段海陆交互作用下的常量元素变化特点,反映了苏北平原在第四纪曾经历了4次海水淹覆, 海-陆交互堆积作用明显, 经滨浅海→泻湖→湖泊→洼地,最后由河流冲积物覆盖成陆。     

南海北部氧同位素3期时上部海水结构的变化*

南海北部海水物理化学性质不但受东亚季风的影响,还受到珠江陆源输入的影响。文章根据对南海北部ODP 1144站浮游有孔虫属种组合变化和氧同位素分析,以及浮游有孔虫表层海水温度转换函数的研究结果表明:南海北部MIS 3期的表层海水温度在H2~H6事件时明显降低,并在H4~H5(45.66~38.77kaB.P.) 期间,表层海水冬季温度变化频繁,且幅度较大。35~29kaB.P. ,浮游有孔虫暖水种含量减少,浮游有孔虫氧同位素值增重,同时高生产力属种Neogloboquadrina dutertrei的含量增加,说明冬季风在该阶段强化。此外,52~46kaB.P.期间,N.dutertrei含量增加,浮游有孔虫氧同位素较低,表层海水温度没有明显的变化,所以此时南海北部的高生产力可能与珠江陆源输入的增加有关,指示东亚夏季风的加强。     

福建沙县马尾松树轮宽度与夏季亚洲-太平洋涛动指数的关系

根据采自福建沙县萝卜岩保护区的树轮样本,建立了一个长度为207年的树轮宽度标准化年表.通过相关分析发现,树轮宽度标准化年表序列与夏秋干旱季节温度存在显著的负相关.同时,还发现树轮宽度标准化年表序列与夏季亚洲-太平洋涛动指数(IAPO)具有良好的相关性,相关系数为0.60(p＜0.01),这种关系实质上指示了夏秋干旱季节...     

巴丹吉林沙漠及其东南边缘地区水化学和环境同位素特征及其水文学意义

通过对巴丹吉林沙漠东南部湖水和南缘地区地下水离子化学成分及其环境同位素分析,初步探讨了沙漠地区湖水和地下水之间补给的关系。沙漠湖水的离子化学特征显示沙漠东南部湖泊的演化趋势:微咸湖-咸水湖-盐水湖。显著不同的盐度、CO₃^2-和HCO₃^-含量以及地质资料都表明,沙漠北部较大的湖泊和东南部的湖泊被一地形上的褶皱隆起阻隔而形成了不同的地下水补给体系。环境同位素的分析结果表明,巴丹吉林沙漠东南部的湖泊和地下水与沙漠东南边缘地区的地下水有着相似的蒸发趋势,暗示南缘地区的地下水和沙漠东南部地区湖泊之间存在一定的联系。同其他干旱地区地下水的同位素结果进行对比显示,雅布赖地区和沙漠地区的地下水应该是埋深较浅的地下潜水。因本次研究结果不支持单一远源或者深层地下水补给的观点,故推断沙漠东南部地区以及南缘地区的地下水主要是当地雨量丰沛时期的降水及南缘低山降水下渗补给的。     

神农架全新世东亚季风演化及其热带辐合带控制*

文章基于湖北神农架山宝洞3支石笋的13个²³⁰Th年龄和505个氧同位素数据,建立了全新世8.45~0.46kaB.P.东亚季风降水序列,其长期演化趋势与33°N夏季太阳辐射能量变化曲线基本一致。神农架山宝洞与阿曼Qunf洞和贵州董哥洞的石笋高分辨率δ¹⁸ O记录整体相关(r 分别为0.75和0.94), 说明全新世东亚季风、印度季风系统的演化主要受控于同一驱动机制,即北半球夏季太阳辐射控制下赤道热带辐合带逐渐南移,导致亚洲季风降水持续减弱。功率谱分析表明:5ka以来山宝洞石笋记录具有显著的550a周期旋回,与树轮Δ¹⁴ C和北大西洋温盐环流周期基本一致。     

山西平陆黄河阶地与古三门湖消亡、黄河贯通三门峡时代问题的探讨

山西平陆黄底沟入三门峡水库北侧发育了一级湖滨阶地(T₃)和两级河流阶地(T₂和T₁)。阶地上覆黄土地层野外划分和室内磁化率测试结果与蓝田段家坡黄土地层的对比结果表明,T₃上覆黄土地层最底部为古土壤层S₂;T₂最底部为黄土层L₂中弱发育古土壤层L_2-2;T₁最底部为马兰黄土L₁中弱发育古土壤层L_1-4。根据黄土-古土壤年代序列及光释光(OSL)年龄测试结果,T₃,T₂和T₁阶地分别于245kaB.P. ,149kaB.P.和50kaB.P. 前形成。其中,T₃和T₂阶地的形成时间,分别代表了山西平陆古三门湖开始消亡和最老黄河阶地形成的年代。古三门湖消亡与黄河贯通三门峡的时代是否一致,有待进一步研究。