古里雅冰芯中钙离子含量及气候变化关系

通过对城雅冰帽中Ｃａ＾２＋含量变化的分析揭示;１）古里雅冰帽中的Ｃａ＾２＋主要来自它周围较近的地表矿物中的可溶性Ｃａ（ＨＣＯ３）２;２）对同一根冰芯而言,Ｃａ＾２＋含量较高,反映出当时该冰川作用区较干旱,反之则较湿润;３）冰芯中的Ｃａ＾２＋含量,呈上升状态反映出当时的气候环境往干旱方向发展,而呈下降趋势有两种可能;一种是气候环境较湿润;另一种是工期或重度干旱造成,穸竟是何种原因,可结合其它方法,如     

用冰芯中的硫酸根离子探讨古里雅冰川作用区的干湿变化

根据古里雅冰帽中的ＳＯ２－４离子主要来源于陆地地表矿物的事实，以及干旱少雨的内陆地区可溶性硫酸盐分布范围广，在地表矿物中含量的变化主要受气候条件，特别是干湿程度所控制的自然现象，提出了用古里雅冰芯中的ＳＯ２－４离子推断该冰川作用区的干湿变化。用古里雅冰芯的ＳＯ２－４离子推断出的该地区小冰期以来的干湿变化，与冰芯中冰川积累量和δ１８Ｏ所反映的干湿变化相一致     

古里雅冰芯氧同位素地层学

在冰芯研究中,氧同位素比率不仅是气温的一种代用指标,而且其变化又是冰芯年层划分的依据之一。本文着重阐述了青藏高原古里雅３０９ｍ冰芯中δ^１８Ｏ记录研究的一些结果。对于该冰芯上部１２０ｍ,根据δ^１８Ｏ等的季节变化特征可划分出２０００多个年层,这是该冰芯高分辨率气候环境记录恢复的基础。借助于放射性物质（３６ＣＩ）测年等手段,建立了该冰芯下部的时间标尺。据此恢复了０．１２５Ｍａ以来古里雅冰芯中１８Ｏ记录,将其与深海沉积中的氧同位素变化相比较,可划分出阶段 １,２,３,４和５,其中阶段５又可划分出 ５个业阶段,即ａ,ｂ,ｃ,ｄ和ｅ亚阶段。古里雅冰芯１８Ｏ记录的一个突出特征就是其升高和降低的幅度都很大,这反映了青藏高原对于气候变化的响应是极为敏感的。５ｅ时古里雅冰芯中δ^１８Ｏ所记录的升温幅度达５℃,高于全球平均升温值２～３℃。     

近2000年来气候环境变化的冰芯记录研究

文章通过对古里雅冰芯中δ１８Ｏ、冰川积累量和Ｃａ等指标的研究，恢复了过去近２０００ａ来气候环境的变化。作为温度指标的δ１８Ｏ反映了过去近２０００ａ来气候在冷暖波动中逐渐变暖的趋势。作为降水指标的冰川积累量反映出降水变化具有和温度变化相似的特征，即降水在增减波动中显示出逐渐增大的趋势。与温度升高和降水增大的趋势相反，冰芯中的Ｃａ含量呈现明显的减少趋势，说明大气中尘埃含量随气候的变暖逐渐减少。这和我们研究中所得出的冷期时大气尘埃增加，暖期时大气尘埃减少的结论是一致的     

近2000年来气候环境变化的冰芯记录研究

文章通过对古里雅冰芯中δ＾１８Ｏ，冰川积累量和Ｃａ等指标的研究，恢复了过去近２０００ａ来气候环境的变化。作为温度指标的δ＾１８Ｏ反映了过去近２０００ａ来气候在冷暖波动中逐渐变暖的趋势。作为降水指标的冰川量反映出降水变化具有和温度变化相似的牲即降水在增减波动显示出逐渐增大的趋势。     

古里雅冰芯小冰期以来的pH值和电导率分析

在古里雅地区近４００年特写的气候环境条件下，古里雅冰芯的ＰＨ值除２０世纪呈单调急剧下降趋势外，１７－１９各世纪中均存在着幅度不等的升降过程。电导率的变化趋势除１８世纪６０－９０年代和１９世纪的前５０年与ＰＨ值相反外，其余时段与ＰＨ值基本不同。工业化以来，古里雅冰芯ＰＨ值急剧下降的年代与南极ＢＨＤ冰芯ＣＯ２急剧增加的年代相吻合，反映青藏高原虽然有它自己独特的气候环境特征，但仍受全球气候环境的制约。     

近1500年来古里雅冰芯中NO~3_-浓度变化及其环境意义

文章综合分析了古里雅冰芯中ＮＯ－３的各种可能来源,并认为太阳活动、平流层Ｎ２Ｏ的氧化和陆源气团是其主要来源．在近１５００ａ来的ＮＯ－３浓度变化中,存在明显的２３３ａ,８８１ａ,３０ａ,５５ａ和１０４ａ周期,其中２３３ａ,８８１ａ,５５ａ和１０４ａ周期分别与太阳活动的海尔周期、世纪周期、双振动周期和黑子周期相接近或一致,而３０ａ周期与中亚湖泊水位的变化周期相接近．太阳活动是古里雅冰芯中ＮＯ－３浓度变化的主要控制因子,两者的长期变化趋势呈现明显的正相关关系．太阳活动的蒙德尔极小期、施珀雷尔极小期、中世纪极大期和中世纪极小期,在近１５００ａ来该冰芯的ＮＯ－３浓度变化曲线上均有表现．交叉谱分析表明,太阳黑子活动和该冰芯中ＮＯ－３浓度的１１ａ周期变化位相不一致,ＮＯ－３浓度变化滞后于太阳黑子相对数变化约１５ａ左右．     

东川式铜矿地球化学研究

东川式铜矿赋矿围岩落雪组白云岩的常量元素投影点在Ａｌ２Ｏ３──ＳｉＯ２──（ＣａＯ＋ＭｇＯ）图解、ｌｇ（ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３）──ｌｇ［（ＣａＯ＋ＮａＯ）／Ｋ２Ｏ］图解和（ａｌ─ａｌｋ）──Ｃ图解上有一些非正常沉积的特点，并与红海现代热水化学沉积物有相似的特征。黄铜矿Ｃｏ／Ｎｉ值及落雪组白云岩微量元素在Ｃｏ＋Ｎｉ─Ａｓ＋Ｃｕ＋Ｍｏ＋ｐｂ＋Ｖ＋Ｚｎ图解上也反映出热水沉积特征。稀土元素研究成果表明落雪组是热水沉积与正常沉积相混合的产物。包裹体研究后认为成矿热水属Ｎａ＋（Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋）─ＨＣＯ－３─Ｃｌ－型，并含ＣＯ、Ｈ２Ｏ（气）、ＣＯ２、ＣＨ４等气相组分，成矿温度１１０─２１４℃，成矿深度３─１５０ｍ。硫、碳、氧和氢的同位素反映了这四种组分多来自海水，成矿热水主要是下渗对流循环而受加热的海水及部分建造水。结合地质研究成果，本文提出“热水微裂隙喷溢沉积成矿”的新认识，即海水下渗，受裂谷高热流加热，萃取流经围岩中的硅质及矿质在还原环境中，沿落雪期尚未彻底固结沉积物中的微裂隙间断式喷溢沉积成矿。     

矿物3CaO·3Al_2O_3·BaSO_4形成过程研究

ｅｏｒｅａｎｕ等［１］研究ＣａＯＡｌ２Ｏ３Ｍｘ（ＳＯ４）Ｙ［Ｍ＝Ｍｇ２＋、Ｓｒ２＋、Ｂａ２＋、Ｚｎ２＋、Ｆｅ２＋、Ｆｅ３＋、Ａｌ３］系统中,形成类似于矿物３ＣａＯ·３Ａｌ２Ｏ３·ＣａＳＯ４（硫铝酸钙）的可能性时,报道合成了新矿物３ＣａＯ·３Ａｌ２Ｏ３·ＢａＳＯ４（简写为３ＣＡ·ＢａＳＯ４）;部分学者［２,３］研究过它的胶凝性能等。在有关文献中,研究者制备研究用纯矿物的煅烧条件、获得样品的矿相组成不尽相同。如文献［１］在温度１４００℃保温２４０ｍｉｎ,制备的样品包括铝酸钙（ＣａＯ·Ａｌ２Ｏ３…     

天山巩乃斯河流域季节性积雪化学成分特征与时空变化分析

巩乃斯河流域积雪阴、阳离子的空间变化以Ｋ＋＋Ｎａ＋、Ｃａ２＋与ＳＯ２－４和ＨＣＯ－３等离子最明显;Ｋ＋＋Ｎａ＋与ＳＯ２－４、Ｃａ２＋与ＨＣＯ－３变化基本同步．从新降雪阴、阳离子的时间变化上看,隆冬季节积雪深厚范围广,相应离子含量低．调查区积雪对局地人类活动所造成的污染有较明显的记录．     

青藏高原冰芯研究进展

青藏高原习研究是恢复该地区古气候、环境变化的有力手段,近年来取得了显著的成就。对青藏高原冰芯研究在稳定氧同位素、冰川积累量、冰芯的断代以及冰芯记录的环境指标等四个方面的研究进展进行了详细的评述,总结了冰芯记录所恢复的气候、环境变化研究成果,并对当前青藏高原冰芯研究中存在的问题和今后的发展趋势进行了探讨。     

我国中低纬度末次冰消期气候转暖 与高纬度气候变化的关系*

末次冰消期转暖的过程和机制一直是古气候研究的热点,然而对于末次冰消期全球气候在时间、空间上的变化以及热带低纬度地区在其中发挥的作用仍不明确。文章根据我国中低纬度地区的湖光岩玛珥湖、渭南黄土剖面和东海DGKS9603孔沉积物中的植硅体等环境指标的分析,研究了末次冰消期在这些地区的变化特点,并结合古里雅冰芯和南京葫芦洞石笋氧同位素记录与南极BYRD冰芯、北极格陵兰GRIP冰芯氧同位素记录进行了对比。结果表明,各地区转暖的时间并不同步,明显受印度洋季风或东南季风影响的古里雅、湖光岩地区是气候转暖较早的地区,格陵兰地区的快速转暖滞后于我国中低纬度转暖1.5~2.0ka以上。如何理解高纬度和热带低纬度地区气候转暖的差异性问题及其原因和机制有待于更多高分辨率气候记录研究和模型的检验。     

Tracer transport in the Greenland Ice Sheet: constraints on ice cores and glacial history

The climate history and dynamics of the Greenland Ice Sheet are studied using a coupled model of the depositional provenance and transport of glacier ice, allowing simultaneous prediction of the detailed isotopic stratigraphy of ice cores at all the major Greenland sites. Adopting a novel method for reconstructing the age–depth relationship, we greatly improve the accuracy of semi-Lagrangian tracer tracking schemes and can readily incorporate an age-dependent ice rheology. The larger aim of our study is to impose new constraints on the glacial history of the Greenland Ice Sheet. Leading sources of uncertainty in the climate and dynamic history are encapsulated in a small number of parameters: the temperature and elevation isotopic sensitivities, the glacial–interglacial precipitation contrast and the effective viscosity of ice in the flow law. Comparing predicted and observed ice layering at ice core sites, we establish plausible ranges for the key model parameters, identify climate and dynamic histories that are mutually consistent and recover the past depositional elevation of ice cores to ease interpretation of their climatic records. With the coupled three-dimensional model of ice dynamics and provenance transport we propose a method to place all the ice core records on a common time scale and use discrepancies to adjust the reconstructed climate history. Analysis of simulated GRIP ice layering and borehole temperature profiles confirms that the GRIP record is sensitive to the dynamic as well as to the climatic history, but not enough to strongly limit speculation on the state of the Greenland Ice Sheet during the Eemian. In contrast, our study indicates that the Dye 3 and Camp Century ice cores are extremely sensitive to ice dynamics and greatly constrain Eemian ice sheet reconstructions. We suggest that the maximum Eemian sea-level contribution of the ice sheet was in the range of 3.5–4.5 m.     

古里雅冰芯近2000年来气候环境变化记录

古里雅冰芯高分辨率地连续记录了近2000年来的气候环境变化。以δ¹⁸O和冰川积累量为指标的气候变化记录的重建表明，温度的波动频率大于降水波动频率，但每次干湿变化中的幅度却又大于温度变化幅度。同时，可以明显看出降水变化滞后温度变化的特征。以Na^＋，Mg^2＋，Cl^-，SO^2-₄等阴、阳离子为指标的大气成分和环境变化记录的重建，揭示了青藏高原地区大气成分和环境变化与气候变化的密切关系。     

离子色谱法测定冰川雪冰样品中阴离子含量不确定度评定

雪冰内化学成分的记录为全球变化的各个方面,如气候变化、生物地球化学循环、人类活动、地质和宇宙事件等诸多科学命题的研究提供了直接或间接依据,这些化学成分记录主要包括雪冰内的稳定氢氧同位素、重金属、微粒、气溶胶、黑炭、离子等.雪冰内的离子化学成分的研究在冰川雪冰化学研究中具有重要的地位.为了更为准确地反映冰川雪冰内的记录信...     

Holocene warming marked by abrupt onset of longer summers and reduced storm frequency around Greenland

The abrupt climate shifts identified in Greenland ice cores transformed understanding of the climate system. Although primarily studied in the paleoclimate record, abrupt climate change induced by greenhouse gas rise poses a serious threat to modern humans and ecosystems. We present the first ultra‐high‐resolution view (hundreds of samples per year) of the abrupt onset (within 1 year) of the current interglacial (warm) climate retrieved from the Greenland Ice Sheet Project Two (GISP2) ice core archive. This abrupt onset is manifested by a marked reduction in storm event frequency and increase in the length of the summer season around Greenland. We apply this metric to the current rapid climatic amelioration in the Arctic as a precursor for future abrupt climate change events.     

A bi-polar signal recorded in the western tropical Pacific: Northern and Southern Hemisphere climate records from the Pacific warm pool during the last Ice Age

Western tropical Pacific sea surface temperatures and Pacific Deep Water temperatures during Marine Isotope Stage 3 have been reconstructed from the δ¹⁸O and Mg/Ca of planktonic and benthic foraminifera from Marion Dufresne core MD98-2181. This 36 m marine core was collected at 6.3°N from a water depth of 2114 m. With sediment accumulation rates of up to 80 cm/ky, it provides a decadally resolved history of ocean variability during the Last Glacial period. Surface temperatures and salinities at this site varied in close association with millennial-scale atmospheric temperature swings at high northern latitudes as reflected in the GISP2 ice core. At times of colder atmospheric temperatures over Greenland, the western Pacific was more saline and summer season SSTs were ～2 °C colder. These millennial-scale changes within the tropics are attributed to a southward displacement of the summer season ITCZ in response to steeper meridional temperature gradients within the Pacific. The benthic δ¹⁸O record from MD98-2181 documents upper Pacific Deep Water temperature and salinity variability. Benthic δ¹⁸O variations of 0.3–0.5‰ during MIS 3 indicate deep waters within the Pacific were varying by ～1–1.5 °C, with the possibility that some of the variability was due to changing salinity and minor glacial–eustatic changes. The observed deep-water variability correlates to changes in Antarctic surface temperatures and thus reflects changes in Southern Ocean temperatures at the site of Pacific Deep Water formation. The combined planktonic and benthic records from MD98-2181 thus provide a northern and southern hemispheric climate record of anti-phased variability during MIS 3 as has been inferred previously from ice core records. Furthermore, the deep sea temperature excursions appear to have led millennial variations in atmospheric CO₂ as recorded in the EDML ice core by ～1 kyr.     

The last interglacial as represented in the glaciochemical record from Mount Moulton Blue Ice Area,West Antarctica

Understanding climate during the last interglacial is critical for understanding how modern climate change differs from purely naturally forced climate change. Here we present the first high-resolution ice core record of the last interglacial and transition to the subsequent glacial period from Antarctica and the first glaciochemical record for this period from West Antarctica. Samples were collected from a horizontal ice trench in the Mt. Moulton Blue Ice Area (BIA) in West Antarctica and analyzed for their soluble major anions (Cl^?, NO₃^?, SO₄^2-), major and trace elements (Na, Mg, Ca, Sr, Cd, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Pb, Bi, U, As, Al, S, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Cu, Zn) and water hydrogen isotopes (δD). The last interglacial is characterized by warmer temperatures (δD), weakened atmospheric circulation (dust elements, seasalts aerosols), decreased sea ice extent (Na, nssSO₄^2-) and decreased oceanic productivity (nssSO₄^2-). A combined examination of Mt. Moulton seasalts, dust, nssSO₄^2- and δD records indicates that the last interglacial was extremely stable compared to glacial age climate events and it ended through a long period of gradual cooling unlike that projected for future Holocene climate.     

轨道及千年尺度上大气CO2浓度与温度变化的时序关系

大气CO2浓度与温度变化的时序关系是第四纪古气候研究的基本问题之一,对于理解目前人类所面临的气候变化问题具有参考价值。两极地区的冰芯既保存了气候变化的信号,也是大气CO2浓度的良好记录载体,为研究大气CO2浓度与温度变化的时序关系提供了重要线索。利用冰芯来重建过去的气候和大气CO2浓度的变化历史最早始于格陵兰地区,但是重建结果的时间跨度较短,目前最长的记录还未能跨越末次间冰期;而且,格陵兰冰芯内沉积了大量的碳酸盐粉尘,它们会与冰芯气泡内的酸发生化学反应生成额外的CO2,从而导致格陵兰冰芯重建的气泡CO2浓度偏差较大,不能真实地反映当时的大气CO2水平。南极冰芯是目前关于大气CO2浓度与温度变化时序关系研究的主要载体,利用大量的冰芯记录建立的冰层年代标尺已经较为精确,但是由于冰芯气泡的锁定深度较难得到精确的估算,使得重建的大气CO2浓度的年代标尺还存在较大的不确定性,这是二者之间的时序关系问题难以解决的最主要因素。此外,随着大量高质量古气候记录的不断积累,更大空间范围(不再局限于南极地区)内的温度变化与大气CO2浓度的时序关系研究在近年来得以开展,但其分析结果受数据处理方法的影响较大,还需要进行更多的对比探索。     

天山东部冰川雪坑离子浓度特征的对比研究

对2004年获取的天山奎屯河哈希勒根51号冰川1个雪坑和哈密庙尔沟平顶冰川4个雪坑的离子浓度特征进行了研究,结果表明：Ca²⁺、NO^-3和SO₄^2-是哈密庙尔沟平顶冰川雪坑雪层和积累区雪坑底部冰中的主要离子（尤其是Ca²⁺ ）,其雪层中的主要阳离子关系可在底部冰中得以较好的反映,但雪层中各离子浓度与海拔的相关性不明显,可能与海拔的跨度较小和挖取的雪坑较疏有关;雪坑底部冰中的离子浓度与海拔间明显的相关性说明淋融作用随着海拔升高、气温降低而逐渐减弱。SO₄^2-和Ca²⁺是奎屯河哈希勒根51号冰川雪坑中的主要离子（尤其是SO₄^2-）,其雪坑离子化学特征与哈密庙尔沟平顶冰川差别较大,可能与哈密庙尔沟平顶冰川处于塔克拉玛干沙漠、古尔班通古特沙漠和鄯善沙漠的下风向相关,还可能与雪层内淋融作用的强弱和沉积通量的高程效应有关。哈密庙尔沟平顶冰川积累区雪坑中NH₄⁺、NO₃^-和K⁺的Cs/Ci较Ca²⁺、Mg²⁺和Na⁺要大,奎屯河哈希勒根51号冰川Na⁺和NH4⁺的“雪冰比”较Cl-、SO₄^2-、Mg²⁺和Ca²⁺要大,说明这两条冰川雪坑中的Ca²⁺和Mg²⁺信号较其它离子可能更易于在冰芯记录中保存下来,为冰芯研究和古气候记录的恢复提供了保障。