砗磲地球化学及古气候学研究进展

砗磲是全球海洋中最大的双壳类,其碳酸盐壳体具有清晰的年纹层甚至日纹层,是一种理想的第四纪高分辨率研究载体。利用砗磲重建海洋古气候古环境的尝试从20世纪80年代既已开始,但是早期的进展较为缓慢,只有少量工作被报道。进入21世纪后,尤其是在最近的10年里,随着新技术新方法的使用,有关砗磲壳体地球化学特征(如 &delta;~(11)O、Sr/Ca、Mg/Ca等)及古气候重建的研究日趋增多。本文就砗磲的分布范围、生理特点、碳酸盐壳体的结构、地球化学特征及其在海洋古气候古环境研究中的应用进行综述,旨在对这种较为新颖的第四纪研究载体进行全面介绍,并就未来的研究进行展望。</p

春季青藏高原东北部湖泊细菌种类组成

青藏高原东北地区位于我国东部季风区、西北干旱区和青藏高原高寒区的交汇地带,人为影响较少,是研究人为影响与生物种群组成的理想场所,然而目前尚缺乏大范围的分子生物学研究。2012年4-5月期间对青藏高原东北部10个湖水进行采样调查(表层、底层水各0.5 L混匀),应用16S rRNA和PCR-DGGE指纹分析研究细菌种类和组成。共鉴别出样本湖水中117个分类单元(Operational taxonomic unit,OTU)的细菌,分别隶属于12个纲,其中以&alpha;-变形菌纲(21种)和&beta;-变形菌纲(27种)检出频次最多。细菌主要源于水生的微生物,同时各湖区细菌分类单元数量(平均32.1 &plusmn; 11.2)偏少,多样性指数(平均0.97 &plusmn; 0.29)和均匀度指数(平均0.19 &plusmn; 0.04)偏低,湖区之间相似性(平均0.31 &plusmn; 0.11)较差,种群生态结构脆弱。各湖区物种分类单元数量受环境因素影响明显,温度与种群分类单元数(R = 0.763, P &lt; 0.05)、多样性指数(R = 0.708, P &lt; 0.05)及均匀度指数(R = 0.641, P &lt; 0.05)正相关,湖水面积与种群分类单元数量(R = 0.754, P &lt; 0.05)及多样性系数(R = 0.668, P &lt; 0.05)呈正相关,并且细菌种类组成受到湖水水化学(如矿化度等)因素影响。本研究表明春季青藏高原东北部10个湖区细菌种类组成较为简单,生态结构脆弱,受自然环境因素限制明显,结果可为青藏高原东北部地区水生生物研究积累基础资料,亦可为群落结构的限制性气候因素分析、区域的可持续利用和保护提供科学依据。</p

南海西沙海域温度异常对厄尔尼诺- 南方涛动活动的响应

利用1958 &mdash; 2005年西沙永兴岛气象观测站逐月气温资料、美国国家海洋大气部(NOAA)提供的1866 &mdash; 2014年逐月海表温度(SST)资料、逐月ENSO 指数(MEI)、南方涛动指数(SOI)分析了厄尔尼诺- 南方涛动(ENSO)事件与南海西沙气温、海温异常的关系。1958 &mdash; 2005年西沙群岛永兴岛观测站气温与MEI 指数比较分析显示:西沙群岛气温正距平百分率积累值阈值能较好地响应75.00%的中等及其以上强度厄尔尼诺事件;西沙气温负距平百分率积累值阈值能较好地响应100%的中等及其以上强度拉尼娜事件。1866 &mdash; 2014年西沙海域SST 异常与同期SOI 指数对比分析表明:西沙SST 正距平百分率积累值阈值能对76.47%的中等及其以上强度的厄尔尼诺有较好的响应;西沙SST 负距平百分率积累值阈值能对79.41%的中等及其以上强度的拉尼娜事件有较好的响应。该研究结果表明西沙气温、SST 距平百分率积累值阈值法能够得到中等及其以上强度ENSO 事件的良好记录,这为利用南海高分辨率珊瑚、砗磲重建所得到的古温度记录定量重建过去ENSO 事件提供了可靠的科学依据。</p

东亚古环境科学数据库

东亚古环境科学数据库依托于中国科学院地球环境研究所,是在原有古气候与古环境专题数据库基础上建立起来的国家地球系统科学数据共享平台的重要分支,在多个国家大型项目的支撑下,立足于中国大陆古环境研究领域,辐射东亚,通过集成、整合、引进等方式汇集国内外古环境研究领域科技数据资源,并进行规范化加工处理,分类存储,形成一个可提供快速共享服务的网络体系。数据库以黄土高原、青藏高原和内陆干旱区为重点,兼顾东亚其他地理单元,通过对现有古气候、古环境及相关实时观测资料的搜集、整理、数字化、集成、模拟以及二次挖掘,以正在进行的相关国家科研项目为基础,建成以中国大陆为中心的东亚区域的多源原始环境数据,古环境记录数字标本与代用指标,古气候与环境数值模拟结果等古环境科学数据集成与共享平台。</p

砗磲记录的南海西沙晚全新世温暖期的高海温特征

IPCC 第四次报告中利用长尺度综合法获得的全球平均温度表明北半球20世纪后半叶的温度很可能是过去1300年来最高的50年, 并且20世纪最后10年很可能是过去1300年中最温暖的10年. 但是, 此结论仍然存在争议, 其中一个争论的焦点就是最近半个世纪的温度是否高于中世纪气候异常期(Medieval Climate Anomaly, MCA, AD 800~1300)和罗马暖期(Roman Warm Period, RWP, BC 200~AD 400)这两个距今最近的晚全新世自然温暖期. 本研究从南海北部西沙群岛采集了两个库式砗磲, 定年结果显示这两个砗磲的存活时代分别位于MCA 期间(AD 990&plusmn;40)和RWP 期间(AD 50&plusmn;40). 对这两个砗磲进行高分辨率&delta;~(18)O 和Sr/Ca 比值测试, 结合前期现代砗磲的研究结果, 定量重建了MCA 期间(AD 990&plusmn;40)和RWP 期间(AD 50&plusmn;40)两个时间段的高分辨率海表面温度(sea surface temperatures, SSTs). 结果表明AD 990&plusmn;40和AD 50&plusmn;40附近的平均SST 分别为28.1和28.7℃, 比AD 1994~2005的平均SST 分别高出了0.8和1.4℃. 根据本研究中砗磲的高分辨率高精度定量重建结果, 结合中国东部和西北地区其他树轮、湖泊沉积物、文献记录等重建结果, 认为在中国西北到南海北部的广大区域, 最近几十年的温度很可能并没有超过MCA 时期的自然变化范围.</p

重金属元素 Hg、 Cd、 Cu、 Zn 和 Se 在南海东岛上的时空分布特征

重金属和其他污染物迁移转化过程中的生物传输模式在极地及高纬地区已经被广泛研 究，但是生物传输模式对低纬地区重金属元素从海洋向陆地转移过程中的作用目前还不是很清 楚。本研究主要分析了重金属元素 Hg、 Cd、 Cu、 Zn 和 Se 等在南海热带珊瑚礁岛屿东岛上的时 空分布。结果显示：海鸟粪是东岛表土和沉积物中元素 P、 Hg、 Cd、 Cu、 Zn 和 Se 的主要来源。 同时本文还校准得到了过去千年海鸟粪中重金属元素 Hg、 Cd、 Cu、 Zn 和 Se 的浓度变化，结果 显示：海鸟粪中的重金属元素在工业革命之后均出现了快速的上升，与人类活动的加剧相对应。 除了 Cd 之外，东岛表土和沉积物中的其他重金属元素浓度目前都相对较低，没有达到污染水平。 但是，东岛上目前生活有超过 50000 只的红脚鲣鸟，这些鸟类会不断地从海洋中富集重金属元素， 并通过鸟粪的形式输送到岛屿上。这些鸟类本身不是污染的制造者，它们只是人类排放污染物 的富集和传输媒介。</p

末次冰消期气候驱动机制研究——全球末次冰消期冰川~(10)Be暴露测年综述

在第四纪冰期 - 间冰期的旋回中,寒冷气候的回暖经历了一个长时间过程,而冰消期的时间则相对较短。原地宇宙成因核素~(10)Be可以得到冰川退缩后冰碛物的暴露年龄从而揭示冰期 - 间冰期演化历史。本文初步总结了末次冰消期附近以~(10)Be暴露测年获得的冰川退却年代,并据此简要讨论末次冰消期的演化过程和驱动机制,包括太阳辐射和北半球巨大冰盖在末次冰消期启动过程中的作用,及其随后崩塌的冰筏对全球海洋和大气环流模式的影响,冰盖融化、海洋上涌产生温室气体与多个正反馈共同推动了冰期的结束。</p

全球季风动力学与气候变化

本文结合现代季风和古季风研究成果对全球季风进行了一个全面回顾，并引入了一个 全球季风的新定义，该定义考虑了三维分布、终极成因，强调了季节性气压梯度变化对季风环 流的影响，并同时使用了环流与降水来描述季风强度。我们在从构造到季节内的宽广时间尺度 上来考察全球季风气候变化。全球季风的性质包括全球不均一性、区域差异性、季节性、准周 期性、不规则性、不稳定性和穿时性。对全球季风动力学来说，太阳辐射、地球轨道参数、下 垫面性质和海 - 陆 - 气相互作用十分重要。本文还讨论了季风变率在不同时间尺度上的主要驱动 因子以及多时间尺度之间的动力学关系。自然过程与人类活动影响对我们理解未来全球季风行 为都非常重要。</p