末次盛冰期以来中国湖泊记录对环流系统及气候类型的响应

为了探讨中国长时间尺度湖泊时空演变规律和潜在的驱动机制,本文在柯本气候分区和中国季风—非季风区的划分基础上,对中国34个有明确数据的典型湖泊运行CCSM 3.0气候模拟系统和水量能量平衡模型模拟其水位变化,同时利用NCEP/NCAR再分析资料对中国按水汽输送划分的季风区进行验证。结果表明,末次盛冰期以来中国湖泊演化主要受千年尺度大气环流的驱动影响,在各个柯本气候区内没有明显的规律性。末次盛冰期以来,在季风区中国湖泊演化主要有早中全新世湖泊水位相对较高以及末次盛冰期和早全新世湖泊水位均较高2种演变规律;在东亚干旱区主要有中晚全新世期间湖泊水位相对较高以及末次盛冰期和中全新世湖泊水位均较高2种演变规律。本文为中国过去气候变化及湖泊演化机制研究提供新的证据,同时为人类全面认识末次盛冰期以来湖泊水位变化提供了新的视角。     

青海湖东岸末次冰期冰盛期和早全新世沙漠范围重建

基于野外沉积物调查、已报道的风成沉积物年代和重建的湖泊水位波动曲线,初步绘制了末次冰期冰盛期和全新世早期青海湖东岸的沙漠范围。初步认为,末次冰期冰盛期时青海湖大幅度萎缩,湖底沉积物暴露并遭受风蚀,在偏西风的搬运下,近岸粗颗粒砂堆积在日月山西侧和倒淌河河谷,形成流动沙丘,细颗粒沉积物被向东搬运沉积至河湟谷地和黄土高原。倒淌河源头的沙丘最晚是在末次冰期盛冰期(23~16ka BP)沙漠扩张时形成并残留至今的;青海湖东部日月山西侧山麓地带和倒淌河河谷中、晚全新世黄土、古土壤下部普遍沉积的风成砂是末次冰期冰盛期和全新世早期(11~9 ka BP)青海湖东岸地区大范围沙化的证据。     

中国干旱、半干旱区末次冰期以来气候变化规律

以临夏塬堡末次冰期中晚期黄土剖面为基础,选用我国干旱、半干旱区末次冰期以来同期异相或同期同相的气候记录与研究剖面进行对比分析后表明：位于西风气流控制的新疆地区全新世气候总体表现为偏干偏冷,晚期较为温暖的特点．其气候波动的幅度和频率较低。而位于季风环流控制的其它地区．全新世气候变化反映了同样的变化规律,即早全新世的升温波动期、中全新世的温暖稳定期和晚全新世的变冷期,其气候波动的幅度和频率较快。而无论是西风气流控制的新疆地区,还是季风环流影响的其它我国干旱、半干旱区,末次冰期气候变化均表现为早晚期的干冷期和中期的温湿期,尽管其干冷和温湿的程度不尽相同。     

过去陆地生态系统碳储量估算研究

准确估算陆地生态系统碳储量并认识其空间分布和时间演变规律是碳循环研究的关键 问题。本文回顾了全球与中国陆地生态系统在碳储量估算研究方面的若干进展, 包括基于各种方 法和资料的主要估算结果及其尚存在的不确定性。重点评述了末次盛冰期和中全新世两个时期 陆地生态系统碳储量的变化及其影响因素, 对8.2kaB.P.以来全球大气CO₂ 浓度呈现升高的现象 及其可能原因进行了讨论。全新世中晚期全球大气CO₂ 浓度逐渐升高与旧大陆地区陆地生态系 统碳储量减少的事实是一致的, 新石器时期特别是农业文明开始以后人类活动对陆地植被的持 续干预可能是造成陆地生态系统碳储量减少的原因之一。     

共和盆地末次冰消期以来的植被和环境演变

在青藏高原共和盆地中的内陆湖泊--达连海获取40.92 m长的湖泊岩芯(DLH钻孔),选用植物残体作为测年材料,利用AMS14C测年技术建立可靠的地层年代序列,对岩芯进行孢粉分析,重建该地末次冰消期以来的古植被和古环境。末次冰消期以来达连海周围山地在14.8～12.9Cal ka BP和9.4～3.9 Cal ka BP时段曾发育森林,气候较湿润,达连海附近盆地发育的荒漠草原盖度增加或演化为草原;在15.8～14.8 Cal ka BP、12.9～9.4 Cal ka BP 和3.9～1.4 Cal ka BP 时段该地气候比较干旱,依据干旱的程度周围山地森林退化或消失,盆地内发育盖度较低的荒漠草原或草原化荒漠。1.4 Cal ka BP以来湿度有所增加,发育草原植被类型。依据植被的演替历史推断该地气候的变化历程是15.8～14.8 Cal ka BP 干旱,14.8～12.9 Cal ka BP 湿润,12.9～9.4 Cal ka BP干旱,9.4～3.9 Cal ka BP湿润,3.9～1.4 Cal ka BP干旱,1.4～0 Cal ka BP湿润。达连海的孢粉记录与附近青海湖的孢粉结果对比,发现两地植被发育基本一致。末次冰消期Bølling-Allerød 时期,山地森林发育;新仙女木事件发生时森林萎缩;全新世中期两地针叶林发育达到鼎盛,之后逐渐减少至消失。早全新世达连海森林扩张的时间滞后于青海湖,主要与两地森林树种的不同和植被演替的时间差异有关。该区森林发育的全盛时期在中全新世,这与石笋记录到的亚洲季风强盛时期在早全新世不相一致,可能与植被复杂的响应机制有关。     

苔藓植物的生态功能及在植被恢复与重建中的作用

苔藓植物由于形体微小,传统上被误认为缺乏经济价值而常被忽略。作者从CO₂的固定、水土保持和涵养水源、营养物质的循环与贮存和森林更新等方面,详细论述了苔藓植物在生态系统中的生态功能,对有关苔藓植物在退化生态系统植被恢复与重建中的重要作用的国内外研究进展进行了综述,并提出了干旱半干旱地区苔藓植物多样性与生态学研究的方向和着眼点。     

青藏高原东北部共和盆地末次冰消期以来古植被和环境演变(英文)

Paleoenvironmental history in the monsoonal margin in the northeast Tibetan Pla-teau provides important clue to the regional climate. Previous researches have been limited by either poor chronology or low resolution. Here we present a high-resolution pollen record from a 40.92-m-long sediment core (DLH) taken from Dalianhai, a terminal lake situated in the Gonghe Basin, the northeast Tibetan Plateau for reconstructing the vegetation and climate history since the last deglacial on the basis of a chronology controlled by 10 AMS 14C dates on plant remains preserved in the core sediments. The pollen assemblages in DLH core can be partitioned into 6 pollen zones and each zone is mainly characterized by the growth and decline of tree or herb pollen percentage. During the periods of 14.8-12.9 ka and 9.4-3.9 ka, the subalpine arboreal and local herbaceous pollen increased, indicating the subalpine forest developed in the surrounding mountains and a desert steppe or typical steppe developed in Gonghe Basin under a relatively moister climate. During the periods of 15.8-14.8 ka, 12.9-9.4 ka and 3.9-1.4 ka, the forest shrank or disappeared according to different degrees of aridity, and the desert steppe degraded to a more arid steppe desert in the basin, indicating a dry climate. After 1.4 ka, vegetation type around Dalianhai was mainly dominated by steppe suggested by increased Artemisia. Our results suggested the climate history in this region was dry from 15.8-14.8 ka, humid from 14.8-12.9 ka and dry from 12.9-9.4 ka, after which the climate was humid during 9.4-3.9 ka, followed by dry conditions during 3.9-1.4 ka and humid conditions in the last 1.4 ka. The change of pollen percentage and the evolution of palaeovegetation in Dalianhai since the last deglacial were similar to those recorded in Qinghai Lake. The forest expanded in the mountains around Dalianhai during the B?l-ling-Aller?d period, shrank during the Younger Dryas and the early Holocene, then it devel-oped and reached its maximum in the mid-Holocene. During the late Holocene, the vegetation began to shrink till disappearance. However, the timing of forest expansion in the Holocene lagged behind that of Qinghai Lake, and this spatial heterogeneity was probably caused by the different forest species between these two places. The maximum of forest development in the mid-Holocene was inconsistent with the period of stronger summer monsoon in the early Holocene indicated by stalagmite records, the reason might be related to the complexity of vegetation response to a large-scale climatic change.     

物候学方法在历史气候变化重建中的应用

利用历史物候记录重建的气候变化结果,显著地增进了人类对过去气候变化特征的认识。但现有研究在历史物候记录的提取与处理、重建方法的选择、重建结果的精度评估等方面需要进一步总结梳理。通过归纳历史物候记录的资料源以及在历史物候记录预处理过程中需要解决的物种鉴别和物候期确定问题,对现有重建方法进行总结,发现较早的研究采用了古今对比法,而近年来的研究多采用更为复杂的回归和过程模型法。上述物候学方法的重建结果对认识中世纪暖期、小冰期和近百年等典型时段的历史气候变化特征提供了重要依据,同时物候学方法重建结果与其他代用资料重建结果往往表现出较高的一致性。未来研究可在历史物候记录的整编与利用、重建方法的准确性评估与改进以及不同重建结果比对等方面,进一步深入开展工作。     

GIS技术和水热平衡模型在古湖泊水文重建研究中的应用--以石羊河流域为例

首次利用GIS技术并结合沉积学研究结果,计算全新世两个时段石羊河流域终闾湖泊的面积,建立石羊河流域水热平衡模型,进而恢复全新世两个时期的降水量。     

球谐分析方法在全球温度场重建中的初步应用

球谐分析方法可用来分析球面上连续变化的量,本文尝试将这种方法应用于全球温度场重建中。基于所有代用资料站点上的1951—2010年时段器测数据,重建了全球温度的空间分布。经与器测资料比较发现,无论在站点密集还是稀疏的陆地区域重建结果都比较可信,但在没有站点分布的海洋区域重建结果较差。进一步研究发现,当站点在全球均匀分布时,只用40～50个站点重建的温度场就能反映空间上大尺度的温度变化,而用更多的站点重建时,则可以清晰地反映温度的区域性变化。     

川蔓藻在湖泊水位重建和环境变化研究中的应用

沉水被子植物川蔓藻广泛分布于海湾、泻湖、河口湿地以及内陆湖泊、沼泽、湿地中,是水生动物重要的食物和栖息地,具有改善水质和保护堤岸的作用。由于川蔓藻只能在小于0.5~4m深的浅水环境中生存,因此原地保存在湖泊沉积物中的化石种子可作指示古湖水深的定量指标。该项指标在闭流型湖泊水位重建和气候变化研究中有着不可忽视的重要作用。科学管理川蔓藻,对水体环境的改善、海洋污染的治理和湿地生物多样性下降的缓解具有重要价值。     

树木年代学在高寒山区泥石流历史事件重建中的应用——以磨西河流域倒灶沟为例

如何确定人类历史活动稀少、植被覆盖率较高的高寒山区泥石流历史活动次数及时间较为困难。树木年代学分析方法可通过树木年轮生长变化对泥石流活动的响应特征,重建过去一定时间内的泥石流历史活动事件。通过对我国四川省境内贡嘎山东坡磨西河流域内倒灶沟泥石流堆积扇上140个桤木的树木年轮样本取样及树木年代学分析,重建了该沟在过去20 a间的2次较大规模泥石流活动事件(分别为1996年和2005年)和5次小规模洪水(或泥石流)事件。研究结果表明,在过去20 a间,倒灶沟大规模泥石流每隔约10 a便会发生一次,而小规模的泥石流或洪水则每隔2~3 a便会发生一次。同时,研究还发现,磨西河流域内泥石流堆积扇上有利于类似桤木生长特征的树种生长(最大树木年轮可达1.4 cm),为该地区泥石流生物防治工程中优势树种的选择提供了科学依据。     

多叉树蚁群算法及在区位选址中的应用研究

本文提出了基于多叉树蚁群算法(ant colony optimization based on multi-way tree) 的区 位选址优化方法。在多目标和大型空间尺度约束条件下,地理区位选址的解决方案组合呈现 海量规模、空间搜索量庞大,难以求出理想解。基于多叉树的蚁群算法对地理空间进行多叉树划分,在多叉树的层上构造蚂蚁路径(ant path),让蚂蚁在多叉树的搜索路径上逐步留下信息 素,借助信息素的通讯来间接协作获得理想的候选解。采用该方法用于广州市的地理区位选址,取得良好结果。实验结果表明：采用基于多叉树的蚁群算法,改善了蚂蚁在空间搜索能 力,适合求解大规模空间下的区位选址问题。     

MODIS波段比值算法在太湖蓝藻水华预警及应急监测中的应用

为从宏观上快速掌控蓝藻水华发生状况,提高遥感信息处理的准确度,选取太湖上空2008年4～10月的18幅MODIS影像数据源,应用近红外波段2和可见光波段4的比值算法对太湖蓝藻水华进行了提取实验,并与目视判读结果进行了比对分析.结果表明,经过大气校正且无云层干扰的情况下,比值算法与目视判读结果吻合度较好,平均相对偏差为5.4%,有83.3%的样本相对偏差小于30%.2008年4月25日与5月22日的比值算法验证分析表明,在蓝藻暴发初期和蓝藻的快速增殖期,比值算法均能较好的区分水体与藻类,比值算法与目视解译的结果偏差分别为4.3%和10.2%.比值算法分析识别快,能有效避免因个人经验引起的差异;将比值算法与目视判读相结合,能够大大提高判读的准确度,可以在太湖蓝藻水华预警及应急监测中进行业务化应用.     

典范对应分析在重金属污染区土壤性质及土壤酶活性关系中的应用——以阳朔县思的村为例

运用典范对应分析（Canonical Correspondence Analysis,CCA）对广西阳朔思的村铅锌矿尾砂坝坍塌后的污染农田土壤酶活性、土壤性质进行研究。结果表明：pH值、全铅和全锌是影响土壤其他因子（碱解氮、有机碳、速效磷、阳离子交换量、蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶）的重要因素。该区污染土壤尽管经过当地农民长达逾40 a的耕种,但土壤有机质、阳离子交换量、速效磷和碱解氮质量分数仍处于较低的水平,彼此之间的相关系数与其在CCA排序图中的夹角变化规律一致。土壤碱性磷酸酶活性与全锌质量分数呈正相关,因而在CCA排序图中,土壤碱性磷酸酶活性与全锌质量分数的夹角较小。尽管铅-锌污染物与蔗糖酶和脲酶的相关性不显著,但铅-锌污染物的存在造成蔗糖酶和脲酶活性的降低,因而在CCA排序图中,土壤中的铅-锌污染物与蔗糖酶和脲酶基本处于相反的两端,从而弥补相关分析结果信息量不足的弊端。鉴于CCA排序图能够直观展示土壤酶对重金属污染物的敏感强度以及土壤有机碳与养分循环物质之间的相互关系,因此可作为探索土壤因子内在联系的重要工具。