《第四纪研究》2023年第四期目录与简介

admin 2025-04-18 共131人围观，发现163个评论

本期封面说明：新生代古气候模拟——显示了挪威地球系统模式模拟的新生代各时段亚洲和太平洋的地表气温。地球气候在新生代阶段性大幅度变冷，并在第四纪出现多次冰期-间冰期旋回，模拟的年平均０℃等温线很好地刻画了这种变化特征。

照片提供者：张仲石，张子健，徐天澳

《第四纪研究》前身为《中国第四纪研究》，为不定期出版物，于1989年更名为《第四纪研究》，并改为季刊；1999年改为双月刊，2004年扩版为大16开本。

半个世纪以来，在历届主编和编委会的指导下，《第四纪研究》伴随着第四纪科学研究的发展一起成长，记载了第四纪科学事业发展的光辉历程。刊物的学术方向明确，刊登的文章着重于科学性、创新性、学术性以及前瞻性，尤其注重文章的学术性和创新性。其特色鲜明，质量不断提高，已成为展示第四纪科学研究的窗口，交流第四纪研究成果的平台，弘扬与传播科学精神与第四纪科学知识的阵地，为第四纪科学的普及和理论的提高做出了重大贡献。

期刊目录

精彩看点

01

满凯等：新生代南极冰盖演化的模拟研究——气候场不确定性的影响

精彩看点：

观测显示,南极冰盖在始新世到渐新世交界时期(34Ma)开始形成,之后随着全球气候的逐渐变冷而扩张并趋于稳定。以此为约束,可以检验气候模式和冰盖模式在模拟中晚新生代气候和冰盖演化的有效性。本研究采用冰盖模式,分别使用两个气候模式和NorESM-L模拟得到的新生代气候场为强迫场,对南极冰盖的演化进行了模拟,对比了两种气候场得到的南极冰盖演化的差异。结果显示,模拟的气候场在30Ma时可以在东南极形成冰盖,在20Ma和10Ma该冰盖持续存在,但始终都没有形成显著的西南极冰盖。而NorESM-L模拟的气候场在10Ma之前都不能形成冰盖,但在10Ma时可以形成包括西南极冰盖在内的大冰盖。总的来说,使用模拟的气候场给出的南极冰盖演化相对更为合理,也在一定程度上说明了新生代全球平均温度重建的合理性。

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02

沙莹莹等：兴都库什山及伊朗高原抬升对南亚季风-中亚干旱气候演化影响的模拟研究

精彩看点：

新生代以来青藏高原大地形及其周围边缘地形的构造抬升对亚洲气候演化有着深远而复杂的影响。目前的气候代用指标表明南亚季风的开始可以追溯到始新世,随后在早中新世和晚中新世经历了显著的加强过程。同时,构造地质证据表明兴都库什山脉和伊朗高原的隆升可能开始于10~12Ma。兴都库什山脉和伊朗高原作为南亚季风和中亚干旱区之间的天然地理屏障,其对南亚季风和中亚干旱区气候演化和分异是否有一定的影响,目前尚未可知。本研究利用高分辨率的大气环流模式系统性评估了兴都库什山脉和伊朗高原对南亚和中亚气候的影响。结果表明,兴都库什和伊朗高原对南亚季风的加强和中亚干旱区降水的抑制均有贡献。相较而言,兴都库什山脉对南亚季风的加强和向北扩张起主导作用。本研究的数值模拟试验表明,地质记录揭示的南亚季风在晚中新世的加强可能与兴都库什山脉和伊朗高原在该阶段的抬升密切相关。

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03

苏宝煌等：青藏高原区域抬升对轨道尺度亚洲季风调制效应的模拟研究

精彩看点：

本研究利用大气环流模式,基于青藏高原及周边区域的8个地形抬升情景,并考虑地球轨道参数(强弱岁差和高低地轴倾角)组合,开展了24组敏感性数值试验,集中研究了地形抬升对轨道尺度欧亚内陆干旱和季风降水的调制作用。结果分析表明,整体而言,青藏高原区域地形的阶段性逐步抬升调制的欧亚大陆降水对岁差和地轴倾角的响应具有类似的分布特征,但响应强度略有差异。此外,不同地形抬升情景下,降水对轨道强迫的响应呈现出区域差异。试验结果揭示青藏高原是东亚夏季季风的轨道尺度变率的潜在影响因子,这可为地质记录揭示的季风在轨道时间尺度上变率强化现象提供机制上的解释。

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04

张彧瑞等：始新世大洋环流模拟的模式依赖性

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05

韩子轩等：上新世暖期和未来增暖背景下亚非夏季风降水变化的模拟对比研究

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亚非夏季风降水对当地农业、水资源管理、粮食安全以及生态系统等均有广泛影响,其对全球变暖的响应特征是一个重要的科学问题。本研究基于上新世模式比较计划(PlioMIP2)的15个上新世暖期模式模拟数据和第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)的31个高排放情景模式模拟数据,对比分析了上新世暖期和未来增暖背景下亚非夏季风降水变化特征的差异及其成因机制。结果表明:在这两类气候增暖背景下,亚非夏季风降水都呈增加的趋势,然而对应于全球平均1℃升温,季风降水在上新世暖期的强度增幅(0.24mm/day/℃)明显大于其在未来增暖情景的强度增幅(0.17mm/day/℃),前者降水异常值约为后者的1.4倍。本研究表明,气候增暖背景下低纬与中高纬度之间的经向温度梯度变化对亚非夏季风具有显著影响,准确衡量暖期南-北半球间经向温度梯度的变化对预估区域季风和水循环变化至关重要。

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06

江南萱等：末次间冰期南半球西风急流变化的模拟研究

精彩看点：

研究末次间冰期气候变化有助于加深理解变暖情景下气候的变化规律及其对轨道参数变化的响应特征。本研究利用国际古气候模拟对比计划第四阶段的多模式结果,分析了南半球副热带西风急流(200hPa)与副极地西风急流(850hPa)在末次间冰期的变化特征及机制。多模式集合平均结果表明,末次间冰期夏季南半球副热带西风急流相较于工业革命前位置偏北(+2.5°),强度偏弱(-5.3%);南半球副极地西风急流也存在类似的变化特征(+1.1°/-7.4%)。在冬季,末次间冰期南半球副热带西风急流相较于工业革命前南移增强(-0.8°/+5.6%),而南半球副极地西风急流北移增强(+0.8°/+4.2%),并且不同洋盆上空的急流具有不同的变化特征。副热带急流与副极地西风急流位置与强度的变化分别与对流层中高层与低层的斜压稳定性的变化相联系。此外,热带非绝热加热与中纬度Rossby波传播的共同作用造成了南印度洋西侧与东侧、高层与低层西风急流反向变化的结果,这种反向变化得到了降水重建的支持。

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07

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08

徐天澳等：末次间冰期ENSO对全球海平面上升响应的模拟研究

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末次间冰期的全球年平均地表气温比现今高0~2℃,这一增温幅度与未来预估的增温幅度相当。因此,末次间冰期气候往往被认为是未来气候的一个类比。本研究利用挪威地球系统模式(NorESM1-F)开展末次间冰期模拟,并进一步讨论全球平均海平面上升5m和10m时末次间冰期的ENSO海温变率。模拟结果表明:模拟的末次间冰期热带太平洋年平均海表面温度较工业革命前普遍偏低,这与地质记录重建基本一致。与工业革命前相比,模拟的末次间冰期ElNiño事件强度偏弱,极端ElNiño事件偏少;而LaNiña事件强度偏强,极端LaNiña事件偏多;随着全球平均海平面的上升,海表温度异常出现变化,表现为小于0.5℃的海温异常出现的频率减少,而大于0.5℃的海温异常出现频率增加,表明全球平均海平面的上升会使海温的异常更加明显,但全球平均海平面的上升对模拟的末次间冰期ENSO事件的频次及平均强度影响并不显著。

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09

熊力等：末次间冰期全球地表温度变化及物理机制的模拟研究

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10

解小宁等：末次冰盛期东亚沙尘循环的季节扩张:基于CESM-CAM4-BAM模拟试验

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11

赵子荟等：末次冰盛期黑潮变化的数值模拟

精彩看点：

黑潮是北太平洋西部边界流,能够携带西太平洋暖池热量向北输送,影响中国海的水文循环及全球气候。本研究利用高分辨率区域海洋模式(ROMS),模拟了现代及末次冰盛期(LGM)黑潮流量和流轴的三维结构。气候态分析再现了现代黑潮的流量,在PCM-1阵列、PN测线和吐噶喇海峡的流量分别是23.8Sv、28.0Sv和28.2Sv,与观测结果接近。LGM模拟中以上3个断面流量分别为34.5Sv、34.4Sv和34.9Sv,流量明显增加。垂直结构显示末次冰盛期(LGM)时期黑潮主轴仍位于冲绳海槽内,深度范围也比现代大。LGM时期黑潮进入冲绳海槽前受到海槛阻挡,部分黑潮流向发生偏转,使得琉球海流加强。LGM时期黑潮加强主要受副热带环流圈信风加强和风应力旋度减小造成的Sverdrup输送加强控制。黑潮上游北赤道流加强,导致向北输送流量增加。研究结果可以帮助认识黑潮在全球水循环的重要作用。

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12

高杨等：NAO在末次冰盛期和全新世对AMOC影响的对比研究

精彩看点：

大西洋经向翻转环流(AMOC)的年代际变率对气候变化起着重要的调制作用。在现代气候背景下,北大西洋涛动(NAO)加强能使AMOC增强,但这种关系在更长时间尺度上是否成立尚不清楚。本研究利用TraCE-21ka模拟资料,对比分析末次冰盛期(LGM)和全新世时期NAO对AMOC影响的异同。结果表明,LGM时期较全新世时期经向温度梯度偏强,NAO位置偏南,这导致NAO与AMOC关系的不同:NAO的增强在LGM时期可以使AMOC增强,而在全新世使AMOC减弱。本研究表明NAO与AMOC的关系在很大程度上取决于不同气候背景下NAO的位置。

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13

陈萌萌等：全新世太阳活动对东亚夏季风百年尺度变化影响的模拟研究

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14

彭友兵等：基于LMR的中国石笋氧同位素记录在过去千年气候同化中的应用初探

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本研究利用中国石笋氧同位素记录填补了LMR(LastMillenniumReanalysis)的代用资料数据库在中国东部的空白，并分析了代用资料库优化后LMR对中国降水的同化能力。结果表明，中国石笋氧同位素记录的添加提升了LMR对中国东部36°N以南和西北地区降水的同化能力，能较好再现过去530年两个地区发生的旱涝事件。同化数据表明过去530年中国东部发生了干旱和雨涝事件各5次，西北地区发生了5次干旱事件和4次雨涝事件。其中中国东部1470~1526年、1918~1940年干旱事件和1877~1889年、1896~1914年雨涝事件可能主要受北极涛动(AO)、北大西洋涛动(NAO)和大西洋多年代际振荡(AMO)共同作用，当AO、NAO和AMO处于显著正位相则中国东部易发生干旱事件，负位相则易发生雨涝事件；1808~1826年干旱事件和1827~1837年、1941~1950年和1977~2000年雨涝事件则主要受太平洋年代际振荡(PDO)影响，当PDO处于显著负位相则中国东部易发生干旱事件，正位相则易发生雨涝事件；1689~1781年干旱事件主要受PDO负位相、AO和NAO正位相影响；而1579~1607年干旱事件与大气涛动间的联系并不密切。在中国西北地区，18世纪末期之后接连发生的降水异常事件可能与AO、NAO和AMO的位相转变存在联系。

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15

曹博文等：过去千年东亚季风环流与内部变率对中国东部年代际降水分型的影响研究

精彩看点：

过去千年年代尺度上,中国东部夏季降水主要包括两种模态分别是:经向偶极型和经向三极型。研究发现,内部变率是影响年代尺度上中国东部夏季降水分型的主要因素,局地季风环流的强弱对降水模态出现的概率影响较小,即在内部变率的作用下,无论季风环流强年还是弱年,偶极型降水模态出现的概率都大于三极型。与前人发现一致的是,年代际降水模态变化主要由太平洋年代际振荡(PDO)和大西洋多年代际振荡(AMO)位相组合通过遥相关波列影响,当PDO和AMO处于相同位相时,增强了偶极型降水模态;当PDO和AMO处于相反位相时,增强了三极型降水模态。进一步分析发现PDO的变化在偶极型模态的形成中起主要作用,而AMO的变化在三极型模态的形成中起主要作用,即二者对应的"环球遥相关"波列和"丝绸之路遥相关"波列各自在偶极型和三极型模态形成中起着主导作用。

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16

刘浩宇等：过去千年中国西北干旱区温度变化特征及成因分析

精彩看点：

本研究基于过去千年多成员集合模拟试验(CESM-LME)数据,在与同化资料(LMR)、参与CMIP6两个模式(MRI-ESM2和MIROC-ES2L)过去千年模拟结果以及观测/再分析资料()进行对比验证模式模拟结果可靠性的基础上,分析了中国西北干旱区过去千年地表温度变化特征和影响因子。研究表明,CESM-LME全强迫试验能够较好地模拟出中世纪气候异常期、小冰期和现代暖期温度异常特征,模式模拟的中国西北干旱区中世纪气候异常期温度变化幅度与现代暖期的相当。通过计算不同尺度上各单因子敏感性试验与全强迫试验中地表温度序列相关系数发现,不仅在年尺度上,年代际、多年代际、百年尺度上火山活动强迫出的地表温度序列与全强迫试验中的均呈现显著的相关关系,但二者的关系在过去千年并不稳定;另外,1850年后温室气体排放对西北干旱区地表温度升高起到了主导作用。

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17

白孟鑫等：中世纪气候异常期和小冰期中国华北与北美西南部年代际干湿变化的关系

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百年尺度冷、暖背景下不同区域年代际干湿变化的关系是历史气候变化领域的重大问题之一。本研究利用基于历史文献重建的中国华北干湿指数(Dry-wetindex)和基于树轮年表重建的北美西南部帕默尔干旱指数(PDSI),采用100年窗口的滑动相关分析,计算了两地年代际干湿变化的相关关系,对比了中世纪气候异常期(MCA)和小冰期(LIA)两地相关关系的差异,并利用PMIP3和PMIP4共11个模式的过去千年气候变化模拟数据,诊断了其成因。研究结果为深入辨识百年尺度冷、暖背景下中国华北与北美西南部年代际干湿变化之间的关系提供了新证据,为预估未来全球升温情景下中国或北美年代际干湿特征提供预警信号。

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18

邵诗雨等：明末清初华北夏季降水年代际变化的模拟研究

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本研究使用CESM-LME(CESMLastMillenniumEnsemble)模拟数据,结合重建证据,对明末清初华北夏季降水年代际气候变化特征和原因进行了分析。重建证据显示,1644年华北夏季降水发生由少到多的年代际转变,中国东部夏季降水呈"南旱北涝"的变化格局。CESM-LME集合试验成员012能够模拟出这样的年代际转变,但模拟的变化幅度偏弱且转变发生时间略晚。模拟显示,北太平洋出现类PDO(PacificDecadalOscillation,太平洋年代际振荡)正位相的海温年代际异常,引起日本海附近低压异常。同时,热带太平洋呈现类拉尼娜型海温异常,使得菲律宾以东洋面对流增强、降水增加,通过北传罗斯贝波激发类东亚-太平洋遥相关,导致西北太平洋副热带高压增强西伸和日本海附近异常低压的加强。对应于这样的环流异常,华北有北风异常,长江以南有南风异常,华北地区南部水汽辐合增强,有异常的上升运动,华北夏季降水年代际增多,并伴随着东亚副热带西风急流的向南移动。伴随华北夏季降水年代际转变,华北土地承载力提高,社会系统逐渐恢复和稳定。

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19

宁亮等：历史时期中国东部年代际干旱模拟的研究进展

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本文总结了历史时期中国东部年代际干旱时空特征及成因机制的最新研究进展。作为典型季风区,中国东部年代际干旱均与典型的弱季风事件相关,空间特征上呈现出南涝北旱或者全区干旱的模态。成因机制方面,年代际干旱由气候系统内部变率(PDO、AMO)和外强迫(包括火山活动、太阳辐射、温室气体、人为气溶胶、土地利用等)共同作用引发,其中,气候系统内部变率主要对年代际干旱起到触发作用,外强迫对干旱强度和持续时间起到加剧作用;此外,外强迫还通过改变气候系统内部变率的频次和强度来改变年代际干旱的频次、强度、持续时间;最后,本文还探讨了历史时期中国东部年代尺度干旱研究中未解决的问题及未来研究方向。

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王硕情等：地球轨道对北大西洋淡水注入影响印度夏季风的调节作用：以8.2ka和4.2ka事件为例

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北大西洋淡水注入触发的千年尺度气候突变事件发生在不同地球轨道背景下,理解地球轨道参数对印度夏季风千年尺度变率特征的调节作用,对理解未来印度夏季风对北大西洋淡水注入的响应具有重要的科学意义。本研究利用通用地球系统模式CESM,探讨印度夏季风在8.2和4.2对相同北大西洋淡水注入的响应差异。模拟结果显示,北大西洋淡水注入使得印度夏季风强度显著减弱,其中夏季风降水变化在这两次事件中没有显著的空间差异,但变化幅度在4.2要显著大于其在8.2,表明地球轨道参数对印度夏季风千年尺度变率特征具有重要的调节作用。进一步分析显示,地球轨道并非通过影响温盐环流强度进行调节,而与夏季太阳辐射的高低有关。在较低夏季太阳辐射背景下,印度夏季风对北大西洋淡水注入的响应更为敏感。

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21

YinZhi-Yong,刘晓东：“人类世”的提出与争议

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“人类世”(TheAnthropocene)一词自2000年以来逐渐流行并越来越多地见诸于环境科学、地球科学以及社会和人文学科的各种期刊文章和书籍。本研究简要介绍有关“人类世”概念的提出、科学意义和相关的最新进展,特别是国际地层委员会第四纪地层分委员会的人类世工作组(AnthropoceneWorkingGroup)正在推进将“人类世”作为一个正式地质年代单位的工作;同时也介绍与之有关的争议,例如关于如何界定“人类世”的底界,以及“人类世”是否应当被看作是一个地质事件,而不是一个新的地质年代单位。分析认为,人类活动已经对地球环境造成极为深远的影响,但现今是否已经进入了一个新的地质年代尚待确定。学术界应当搁置争议,将注意力集中于研究人类活动对地球环境影响的事实和机制,为人类社会减缓和适应日益加剧的全球环境变化做出贡献。