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第四纪研究 2009年第06期杂志 文档列表

第四纪研究杂志古气候数值模拟研究专辑

我国气候变化将比模式预期的小吗？1011-1014

摘要：从当今国际上不同的气候系统模式模拟的全新世大暖期和末次盛冰期我国气候变化量级和复原资料结果的对比，以及从目前气候变化的趋势（包括温室气体、气温、海洋温度、海平面高度、冰川等），来评述我国区域气候未来变化的量级。从以上两个方面的情况看，我国区域的未来气候变化量级可能比现有模式预估的还要大。文章最后讨论了我国的气候变化脆弱区以及关键的气候变化要素问题。

近10年来“国际古气候模拟比较计划（PMIP）”回顾和未来古气候模拟研究热点1015-1024

摘要：国际古气候模拟比较计划（PMIP）是古气候领域里的一项长期开展的大型国际研究计划。该计划的主旨是利用气候数值模式，通过开展一系列针对古气候变化的模拟试验理解全球气候变化的机理，确定气候系统内部的各种影响气候变化的关键反馈因子； 通过比较不同气候模式对不同于现代气候（古气候）的模拟能力评价模式的优劣，进而促进气候模式的发展； 同时也为全球变化背景下利用气候模式预估未来气候变化提供借鉴。PMIP自1991年酝酿开始至今经历了PMIP1（1991～2001年）、PMIP2（2002～2007年）两个阶段，并正在开展第三阶段（PMIP3）（2008～）的研究。本文简要回顾了近10年来PMIP研究进展及概述了未来PMIP将要开展研究的重点领域和方向，主要包括4个主题：1）基准（benchmark）时段（6kaB.P.和21kaB.P.）模拟；2）间冰期和温暖期气候模拟；3）快速气候变化模拟；4）不确定性研究。

我国气候变化将比模式预期的小吗？谁驱动了亚洲季风的演化：一个瞬变模拟试验的启示1025-1032

摘要：亚洲季风演化受到地球轨道参数强迫，尤其是岁差所引起日射变化的显著影响，但关于其驱动机制的争议仍然存在，且集中在“零相位”和“南半球潜热”两种假说上。两个假说都得到了部分地质证据的支持，因此亟需相应的数值模拟，尤其是长期瞬变试验的检验。长期瞬变模拟试验可以对气候的连续演变进行模拟，并能与地质证据进行对比，有助于深入认识亚洲季风系统演化的内在物理机制。但由于计算能力的匮乏，过去的古季风数值模拟多为“时间片”模拟，这使得季风变迁机理研究受到限制。文章通过一个海－气耦合模式的长期瞬变试验，讨论了轨道日射的变化特征，证明过去280ka亚洲夏季风降水对日射有十分显著的响应，且与北半球初夏日射变化相位接近，部分支持了“零相位”假说。同时，模拟结果还揭示了随意选取日射参考标尺会导致缺乏内在物理机制的位相关系，合理选择日射参考以及明确地质记录的气候学意义在古季风强迫－响应机制研究中十分重要。

上新世中期中国气候的数值模拟分析1033-1043

摘要：使用中国科学院大气物理研究所的全球大气环流模式，曾就上新世中期（距今约3百万年前）气候进行过数值模拟试验，在已有针对全球气候进行分析的工作基础上，集中研究了该地质时期我国气候的变化特征。数值试验结果表明，除了青藏高原地区由于地形海拔高度变化而引起的局地冷却现象以外，上新世中期我国约100°E以东地区地表气温上升4～8℃，升温中心位于江淮流域下游地区； 该经度线以西地区地表气温升幅相对要弱一些，在1～4℃之间。上新世中期年均降水在我国东部地区显著减少，平均减幅在0.5mm/天以上，特别是在长江中游地区； 新疆北部、青海和西藏大部年均降水略有增加，而新疆中部和南部年均降水略有减少。在对流层低层，上新世中期东亚冬季风系统减弱，夏季风系统总体上略有减弱； 在对流层中层，冬季东亚大槽显著减弱，夏季中高纬度地区500hPa位势高度升高。在以上结果中，上新世中期我国气候相对于现在偏暖、东亚冬季风强度减弱得到了代用资料的支持。

晚白垩世（80Ma）CO2浓度对东亚气候影响的数值模拟1044-1054

摘要：利用美国国家大气研究中心（NCAR）的CCSM2.0全球气候系统模式，并结合重建的古地理资料，研究了晚白垩世（80Ma）东亚气候特征以及CO2浓度变化对东亚气候的影响。模拟结果表明： 与现代气候比较，晚白垩纪时期的东亚大陆冬季风和夏季风都偏强，具有同步变化的特点，并且中高纬度年平均地表气温明显增加，而低纬度地区有所下降，年降水变化的区域性特征明显； 就年平均而言，在 30°～40°N 的内陆地区地面净失去水分、变干燥，而在低纬度、大陆东岸以及高纬度地区，地表获得水分、变湿润。晚白垩纪CO2浓度变化对大气辐射和大气热状况的影响是复杂的； 降低CO2浓度可以导致东亚地区气候显著变化，冬季东亚中纬度地区大陆降温比其附近的海洋大，太平洋中高纬度的低压系统加强，因而造成东亚冬季风偏强； 而在夏季，中纬度大陆地区降温幅度大于海洋，西太平洋副热带高压减弱，因而夏季风减弱。对应于较低的CO2浓度，年降水量在东亚及其沿岸的中、低纬度大部分地区显著减少，在东亚高纬度的大陆和海洋上降水的减少幅度不大，而在 30°N 附近亚洲大陆中部和东部的一些地区降水有所增加； 总体上，地表水分收支在东亚大陆的东部都是以负值为主，地面净失去水分、变干燥，其中 30°N 以南的大陆沿岸最显著； 而在东亚大陆的内陆地区，水分收支差异以0～0.5mm/天的正值为主，东亚大陆的东部是以地面净得到水分、变潮湿为主。

应用MPM-2模式新元古代气候初步研究1055-1063

摘要：新元古代（650MaB.P.）是地球演化历史上最重大的转折时期之一，这一时期地球气候的模拟研究，对于了解气候变迁、现代气候的形成、自然地理环境的演变有重要意义； 在地质学上，对于地层划分和对比，地壳演化研究以及矿产资源成因和探测都有重要意义。本文在借鉴国内外已有研究的基础上，应用MPM-2——一个中等复杂程度的地球系统模式（EMIC），通过太阳常数和大气二氧化碳浓度的敏感性试验，对新元古代地球气候进行了模拟研究，结果表明在650Ma前，地球全球平均温度一直低于零度，即地球一直是“雪球”，直到650Ma前，全球平均温度大于零，“雪球”消融，雪球时代才结束。

第四纪研究杂志简讯

2009国际黄土研究大会在塞尔维亚召开1063-1063

摘要：2009国际黄土研究大会（LoessFest＇09）于8月31日至9月3日在塞尔维亚（前南斯拉夫）城市Novi Sad召开。本次会议由国际第四纪联合会（INQUA）和Novi Sad大学以及当地政府有关部门联合举办。第一届国际黄土研究大会于1999年在德国波恩和海德堡举行，这是第二届。约80人参加了这次大会，参会者主要来自欧洲各国，如英、法、德、俄、荷兰、比利时、波兰、捷克、乌克兰、奥地利、克罗地亚、瑞士和保加利亚等。大会开幕式由塞尔维亚Novi Sad大学教授Slobodan B．Markovic主持。

第四纪研究杂志古气候数值模拟研究专辑

温盐环流反转及其对新生代气候的影响1064-1070

摘要：温盐环流是由海水温度、盐度差异驱动的全球洋流循环系统。在气候系统中，它对全球热量输送起到了十分重要的作用。在亚轨道尺度（千年时间尺度）上，温盐环流的改变导致了一系列快速的气候变化，因此备受关注。在构造时间尺度（百万年时间尺度）上，古海洋记录和数值模拟揭示出，温盐环流的反转对新生代气候也产生了非常显著的影响。在新生代，温盐环流由“南大洋深层水主控型”向“北大西洋深层水主控型”反转。这一反转改变了全球的热量输送，使得南半球强烈变冷，并有可能导致南极东部永久冰盖的形成。在这一反转事件中，热带海道的作用更加重要。

LGM时期气候背景下中国区域植被变化对东亚夏季降水影响的模拟1071-1077

摘要：利用CCM3/NCAR全球气候模式在21kaB.P.（2.1万年前）的末次盛冰期（LGM）气候背景下，对中国区域植被变化对夏季（6～7月）东亚季风降水的影响进行了模拟，结果表明： 在LGM时期气候背景下，植被退化会使得中国东南部夏季降水减少，其中东南沿海减少超过20mm，而在 100°E 以东的中国北方大部分地区降水增加，其中心值大于50mm，从而导致降水南少北多的现象，植被的这种影响可以从物理上得到解释。在LGM气候背景下，植被退化在暖季起着增温的作用，即通过影响地表热状况使夏季大陆增温，增强了夏季东亚大陆与其周边海域的热力差异，从而使夏季东亚地区的西南风增强，35°～45°N的北方地区对流层低层的空气辐合和对流层上升运动加强，伴随着在 30°N 以南的中国南方地区出现异常下沉运动； 同时，西南季风的加强也导致夏季在 30°～40°N 之间的华北地区低层水汽输送加大。在这些因子的共同作用下，中国北方夏季降水增多，而东南部降水减少。这些结果说明使用LGM时期中国区域不同的重建植被资料可以对东亚季风气候模拟产生一定的不确定性。因此，重建可信度高的东亚植被对于降低对气候模拟的不确定性是十分重要的。

西菲律宾海末次冰期以来的浊流沉积及其古环境意义1078-1085

摘要：菲律宾海西部吕宋岛岸外MD98－2188钻孔揭示末次冰期以来发生过数次浊流沉积事件。研究发现浊流沉积层具有密度高、颜色亮度大等物理特征，含有较多粗沉积组分和翼足类化石碎片，说明其来源于浅海沉积物。本文运用AMS ^14C测年和浮游有孔虫氧同位素建立精细的年龄模式，发现浊流沉积层段主要与末次盛冰期、冰期Heinrich变冷事件以及氧同位素4期等低海平面时期相对应，推测与千年尺度北半球气候冷期相关的海平面快速上升可能是西菲律宾海浊流沉积的触发原因。这对于认识快速气候变化的环境后果和开展西菲律宾海晚第四纪地层划分对比都有重要意义。

全新世中国夏季降水量变化的两种模态1086-1094

摘要：根据气候模拟的夏季降水量及古气候湿润度代用资料，指出全新世中国夏季降水量变化存在两种模态。模态1：降水量异常的中心为一个东北－西南向的带； 从东北、内蒙东部、经华北、河套到青藏高原为一正异常中心。模拟结果的EOF分析表明这种模态占模拟的全新世中国夏季降水量变化总方差的75.8%。全新世降水量变化的模拟主要考虑地球轨道要素，其中岁差起着重要作用。因此，这个模态可以称为岁差模。岁差模主要反映近万年全新世降水变化的趋势。模态2：降水量异常分布在中国东部（100°E以东）自北向南表现为负－正－负分布。负异常在内蒙中部到华北，正异常在黄河中游、淮河、到长江流域，江南部分地区又有负异常。这与模拟的大西洋热盐环流减弱所造成的中国夏季降水量异常分布一致。因此，这个模态可能与全新世的气候突变有关，称为气候突变模。覆盖中国的80个代用资料序列给出的9kaB.P.和4kaB.P.干湿分布，证明早全新世气候湿润，晚全新世气候干旱。这种变化趋势主要反映了岁差的影响。同时，4kaB.P.虽然干旱分布广泛，但是长江流域、关中地区到高原东部则有若干气候湿润的指示。这表明4kaB.P.同时受岁差及气候突变的影响。

过去530年中国东部旱涝事件模拟研究初探1095-1103

摘要：利用CCSM2.0.1模式完成的千年模拟试验结果对近530年中国东部区域旱涝事件进行了初步的研究。结果表明模式一定程度能够反映过去530年中国东部降水变化规律，在年代际变化上与旱涝等级资料较为一致。模式能模拟出旱涝事件世纪尺度变化特征以及旱涝事件的群发现象。从模拟结果中发现，过去530年中国东部共发生了3次持续时间5年或5年以上的严重干旱事件，分别发生在1483～1488年、1635～1645年和1964～1968年； 4次持续时间5年或5年以上的严重洪涝事件，分别发生在1529～1533年、1749～1753年、1926～1932年和1978～1984年。其中，1483～1488年、1635～1645年和1964～1968年干旱事件以及1749～1753年洪涝事件与旱涝等级序列有较好的对应，说明模式对严重干旱事件具有一定的再现能力，而对严重洪涝事件的模拟能力还有待加强。对个例分析发现，对应较好的3次严重干旱事件发生时期降水空间型态的演化与1749～1753年严重洪涝事件不同，前者前期呈南涝北旱格局，旱区逐年向东、南扩大，后者前期同样也呈南涝北旱格局，但为涝区逐年向东、北扩大。模拟还发现中国东部夏季降水的异常变化主要受夏季风影响，发生严重干旱事件期间夏季风偏弱，发生严重洪涝事件期间夏季风偏强，模拟显示严重旱涝事件期间副热带高压无明显变化。

第四纪研究杂志简讯

“现代气候变化的自然背景与温暖期高分辨记录”学术会议在南京大学召开1103-1103

摘要：由国际地圈生物圈计划中国委员会过去全球变化工作组、中国第四纪科学研究会高分辨率气候记录专业委员会、黄土专业委员会联合主办的“现代气候变化的自然背景与温暖期高分辨记录”2009年学术会议于10月26～28日在南京大学顺利召开。此次学术会议由南京大学承办，得到了南京大学地理与海洋科学学院的大力支持。会议主要围绕高分辨率气候记录与机制、风尘堆积与环境变化、新生代东亚环境演化与机制、以及碳循环及其生态效应等议题展开讨论，专家们交流了近几年来各自在不同学科领域获得的研究成果。

第四纪研究杂志古气候数值模拟研究专辑

近千年中国东部夏季降水的模拟研究1104-1114

摘要：利用ECHO-G海气耦合气候模式模拟的中国东部过去近1000年的降水资料，通过经验正交函数分解方法得到了中国东部夏季降水分布的主要空间型态： 华北和华南地区与长江中下游地区反位相，即华北和华南地区降水多（少）时长江中下游地区降水少（多）。对31年滑动平均后3种空间分布型的时间系数进行Morlet小波分析和功率谱分析发现，3个地区均存在准60年的年代际振荡周期，长江中下游和华南地区均存在准200年的百年际振荡周期，华南地区还存在120年和80年的变化周期。全球海温场与3个地区夏季降水31年滑动平均后的相关分析表明，在40°～70°S,170°～60°W海域海温与华北和长江中下游地区夏季降水负相关，与华南地区夏季降水正相关除该区外的南北半球（30°～60°）中高纬海域海温与华北和长江中下游地区夏季降水正相关、与华南地区夏季降水负相关，说明在年代际和百年际时间尺度上，中高纬海域海温是影响长江中下游地区和华南地区夏季降水反相的主要因子之一。最后通过对太阳常数、火山活动等外强迫因子与中国东部夏季降水的功率谱分析发现： 中国东部夏季降水的年代际与百年际变化周期大都与外强迫因子的变化周期一致，说明外强迫因子，尤其是太阳常数和火山活动的变化是影响中国东部夏季降水年代际和百年际振荡的主要原因。

过去1000年气候模拟比较和机制分析1115-1124

摘要：利用中等复杂程度模式MPM-2进行的多情景1000年气候模拟试验和全球海气耦合气候模式ECHO-G进行的1000年长时间积分气候模拟试验结果，分析了过去1000年全球气候变化特征及其与各强迫因子变化的关系，并与部分温度重建资料作了对比，探讨了近千年气候变化的原因和驱动因子。模拟和重建结果均反映出了大约出现在1000～1300年的中世纪暖期、1300～1850年的小冰期和1860年之后的全球升温期。对于1300～1850年的小冰期和1860年之后的升温期，模拟和重建的趋势基本一致，尤其是1670～1710年Maunder太阳黑子最小期时，模拟和重建结果吻合很好。各因子及其组合的强迫试验表明，在不同典型气候时期，强迫因子的作用是不一样的。1000～1300年的中世纪暖期，模拟与重建资料存在一定的位相差异和幅度差异。从整体上来看，模式得出的温度距平值要小于重建温度距平值。在1000年尺度上，太阳辐射、火山活动和温室气体对全球温度变化都有重要意义，但表现的时间不同。在最近百年尺度上，温室气体含量的变化对温度的变化起着相对更为重要的作用。

气候系统模式FGOALS_gl模拟的小冰期气候1125-1134

摘要：利用1650～1750年逐年变化的太阳辐照度等外强迫资料，驱动中国科学院大气物理研究所LASG发展的快速气候系统模式FGOALS_gl，模拟了小冰期（LIA）气候。把模拟的LIA表面温度变化与重建资料进行对比，结果表明FGOALS_gl对LIA气候具有较强的模拟能力，说明太阳辐照度的自然变化是导致小冰期气候的重要成因。模拟结果显示，LIA时期纬向平均温度变化表现为整个对流层降温，低纬度地区的降温中心位于对流层中层，北半球降温幅度大于南半球，高纬地区的降温幅度大于低纬地区。分析发现，中高纬地区的局地温度变化主要与环流异常相对应的冷暖平流有关； 低纬地区的降温主要与赤道东风加强有关，东风增强通过增大蒸发和引起次表层冷海水上翻而令表层温度降低。LIA时期的降水变化主要位于中低纬地区，表现为日界线东（西）侧降水的负（正）异常。与降水异常相对应，Walker环流加强，东太平洋对流活动减弱，它与低纬地区对流层中层冷异常相联系。与大气层顶净短波辐射异常的季节变化相对应，南、北半球夏季平均表面温度异常较之冬季低0.28℃左右。

一个耦合气候系统模式模拟的中全新世时期亚洲季风系统变化1135-1145

摘要：本文分析了一个耦合模式FGOALS_g1.0对工业革命前气候（0ka）和中全新世时期（6ka）亚洲夏季风的模拟结果。在该研究中我们主要分析季风降水变率较大的区域，即东亚夏季风区（20°～45°N,110°～120°E）和印度夏季风区（10°～30°N,70°～80°E）。尽管耦合模式的普遍偏差依然存在，该模式反映出亚洲季风系统是海陆热力性质差异的结果，并较好地模拟出了0ka亚洲夏季风大尺度环流的特点和季节变化的特征。6ka和0ka比较分析的结果表明，6ka时期欧亚大陆增暖，海陆温度梯度加强； 印度夏季风降水从南亚大陆北移到 30°N 附近，位于青藏高原南侧的降水大值中心降水加强； 东亚季风区降水则表现为华北地区减少，长江流域和华南地区降水增加的特点。但合理地模拟季风爆发仍然是耦合气候系统模式的难点之一。6ka时期亚洲夏季风变化是和大尺度季风环流的变化联系在一起的，而其根本原因是中全新世时期地球轨道参数变化所引起的太阳辐射变化，北半球季节循环的振幅加强。海陆热力性质的差异所导致海陆温差加大使得北半球的季风环流加强，印度夏季风高空东风在 20°～30°N 加强，低层赤道东风加强，跨赤道后的西南气流向北推移，从而使得印度夏季风降水雨带北移到 30°N 附近。东亚季风区的高低空温度场的配置使得副热带高空急流减弱，位置偏南，从而有利于华北地区的高空出现异常的辐合，中层为异常的辐散，抑制了季风降水的发展； 长江流域和华南地区则相反，季风降水降水加强。

全新世北大西洋冷事件：年代学和气候影响1146-1153

摘要：回顾了全新世北大西洋冷事件的研究，重点分析年代学和气候影响。首先，综合北大西洋8个深海沉积序列13种不同指标反映的冷事件，证明Bond等（1997）的研究是有代表性的。全新世的9次冷事件，由近及远编号 0～8，出现于0.4kaB.P.,1.4kaB.P.,2.8kaB.P.,4.2kaB.P.,5.9kaB.P.,8.1kaB.P.,9.4kaB.P.,10.3kaB.P.和11.1kaB.P.。其次，从早全新世到晚全新世逐一地综述了9次冷事件出现时间及气候影响。发现与冷事件对应的气候异常，主要表现为北半球高纬寒冷、低纬亚非季风区干旱。也有迹象表明出现冷事件时西－中欧及北美北部气候湿润。最后分析了冷事件的成因。早全新世冷事件可能与融冰淡水脉冲有关，中－晚全新世太阳活动减弱可能是冷事件发生主要原因，但不排除有气候系统内部振荡的影响。