【摘要】：氣候變化對(duì)人類的生存與發(fā)展有著重要而深刻的影響。研究歷史氣候變化并分析其機(jī)理,對(duì)我們了解現(xiàn)代氣候的過(guò)程及變化趨勢(shì)具有很大幫助。青藏高原由于其海拔高、氣溫低,有大量的山地冰川分布,是極地以外重要的冰川分布區(qū)。隨著全球變暖,青藏高原正在發(fā)生的環(huán)境變化逐漸成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)。冰芯記錄具有分辨率高、保真度好、信息豐富、時(shí)間尺度長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì),是研究氣候變化的良好載體。青藏高原冰芯能夠記錄青藏高原周邊區(qū)域乃至北半球的氣候變化信息。2002年在珠穆朗瑪峰東北坡的東絨布冰川(27°59'N,86°55′E,6518 m a.s.l.)鉆取了一支108.8米長(zhǎng)的冰芯。本研究以東絨布冰芯主要離子和δD同位素為主要指標(biāo),采用EOF、M-K檢驗(yàn)、小波分析等方法,對(duì)比了冰芯記錄與大氣環(huán)流各因子的關(guān)系,并探討了冰芯離子記錄的過(guò)去1000a氣候變化,研究的主要結(jié)果如下。1.對(duì)冰芯離子進(jìn)行EOF分析,結(jié)果表明,陸源離子(Mg2+, Ca2+, SO42-和NO3-)在EOF1的載荷較高,海洋離子(C1-和Na+)在EOF2的載荷較高。EOF1與夏季亞洲大陸地表氣壓呈正相關(guān)關(guān)系(中心位于蒙古及周邊區(qū)域),而EOF2與夏季亞洲大陸的地表氣壓呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。進(jìn)一步的檢測(cè)表明,亞洲大陸高壓增強(qiáng)、溫度偏低時(shí),青藏高原南部區(qū)域受大陸氣團(tuán)影響增強(qiáng)而南亞季風(fēng)氣團(tuán)影響減弱,此時(shí)與大陸氣團(tuán)相關(guān)聯(lián)的陸源離子輸送增加而海洋離子輸送減少(EOF1偏高EOF2偏低)。當(dāng)亞洲大陸低壓增強(qiáng)、溫度偏高時(shí),陸地低壓吸引南亞季風(fēng)氣團(tuán)深入北上,青藏高原南部地區(qū)南亞季風(fēng)的影響增強(qiáng)而大陸氣團(tuán)的影響減弱,因此冰芯海洋離子輸送增加而陸源離子輸送減小(此時(shí)EOF2偏高的EOF1)。陸源離子和海洋離子可作為青藏高原南部地區(qū)大陸氣團(tuán)與南亞季風(fēng)氣團(tuán)強(qiáng)度的替代指標(biāo)。2.對(duì)比了過(guò)去1000a EOF1和EOF2的關(guān)系發(fā)現(xiàn),在-1380年以前,EOF1和EOF2有著共同的變化趨勢(shì),呈現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系；～1380年之后EOF1和EOF2呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。突變檢測(cè)顯示在過(guò)去1000a EOF1呈上升趨勢(shì),突變時(shí)間點(diǎn)在～1382年,EOF2呈下降趨勢(shì),突變時(shí)間點(diǎn)在～1358年。從Ca2+和Clm-所指代的蒙古高壓和青藏高原南部南亞季風(fēng)的變化來(lái)看,蒙古高壓在-1382年以前較弱,～1382年以后顯著增強(qiáng),～1382-1900年期間有過(guò)4次偏弱的時(shí)段；青藏高原南部的南亞季風(fēng)在～1358年之前較強(qiáng),在～1358年后開(kāi)始減弱,在～1600-1700年有過(guò)一次短暫的增強(qiáng)階段,其余的時(shí)間段都是偏弱的。這表明青藏高原大氣環(huán)流模式在～1358-1382年前后發(fā)生了轉(zhuǎn)型,這和中世紀(jì)暖期-小冰期的氣候轉(zhuǎn)型相一致。依據(jù)冰芯記錄推測(cè),在中世紀(jì)暖期氣候偏暖,陸地低壓強(qiáng),南亞季風(fēng)能夠深入北上,青藏高原南部降水增多,在此時(shí)段冰芯離子濃度主要受到季風(fēng)降水量影響,陸源離子和海洋離子有共同的變化趨勢(shì)。進(jìn)入小冰期以來(lái),陸地高壓增強(qiáng),南亞季風(fēng)中心南移,此時(shí)喜馬拉雅地區(qū)季風(fēng)降水減少,冰芯離子濃度主要受到大陸氣團(tuán)和季風(fēng)氣團(tuán)強(qiáng)度的影響,降水量影響減弱,由于氣團(tuán)相互作用,陸源離子和海洋離子呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系。雖然青藏高原南部地區(qū)的季風(fēng)在減弱,但是喜馬拉雅以南低緯度地區(qū)的南亞季風(fēng)增強(qiáng),這可能和南亞季風(fēng)槽的南移有關(guān)。從大氣環(huán)流的形式來(lái)看,自小冰期以來(lái)青藏高原南部地區(qū)環(huán)流模式一直持續(xù)到現(xiàn)在。3.冰芯離子與主要?dú)夂蚰B(tài)的分析表明,亞洲-太平洋濤動(dòng)(APO)指數(shù)與EOF1負(fù)相關(guān)而與EOF2正相關(guān)。太平洋年代際濤動(dòng)指數(shù)(PDO)與EOF1正相關(guān)而與EOF2負(fù)相關(guān)。進(jìn)一步分析表明當(dāng)APO增強(qiáng)(PDO偏弱)時(shí),以蒙古地區(qū)為中心的亞洲大部地區(qū)地表氣壓偏低,對(duì)流層氣溫偏高,太平洋東部地區(qū)氣壓偏高、溫度偏低,此時(shí)青藏高原南部地區(qū)大陸氣團(tuán)減弱,季風(fēng)氣團(tuán)增強(qiáng),陸源離子輸送減少,海洋離子輸送增加；APO減弱(PDO偏強(qiáng))時(shí),蒙古及周邊區(qū)域氣壓偏高、溫度偏低,太平洋東部地區(qū)氣壓偏低、溫度偏高,此時(shí)青藏高原南部地區(qū)南亞季風(fēng)增強(qiáng)、大陸氣團(tuán)強(qiáng)度偏弱,因此海洋離子的輸送增加而陸源離子的輸送減小。APO和PDO通過(guò)對(duì)大氣環(huán)流的作用影響到青藏高原南部的離子傳輸。冰芯離子記錄與南方濤動(dòng)指數(shù)(SOI)對(duì)比發(fā)現(xiàn),EOF1偏高(偏低)和EOF2偏低(偏高)的年份,南方濤動(dòng)指數(shù)偏低(偏高)。交叉小波和小波相干分析表明EOF時(shí)間序列和SOI有共同的高能量區(qū),這證實(shí)了東絨布冰芯離子記錄與ENSO的相關(guān)性。進(jìn)一步的檢測(cè)表明SOI偏高時(shí)青藏高原南部地區(qū)大陸氣團(tuán)會(huì)減弱,南亞季風(fēng)氣團(tuán)會(huì)增強(qiáng),導(dǎo)致海洋離子輸送增多而陸源離子輸送減少。青藏高原南部地區(qū)和澳大利亞達(dá)爾文(Darwin)地區(qū)地表氣壓的同相位變化把ENSO和青藏高原南部離子傳輸關(guān)聯(lián)到了一起。APO、PDO和ENSO都是大尺度大氣環(huán)流異�，F(xiàn)象,這種環(huán)流異常和青藏高原地區(qū)大氣環(huán)流相互之間緊密相關(guān),各氣候模態(tài)之間也存在顯著的關(guān)聯(lián)性。正因?yàn)槿绱?各種氣候模態(tài)通過(guò)對(duì)大氣環(huán)流的作用影響了青藏高原南部的離子傳輸,冰芯離子記錄了這種氣候變化信息。
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P467
【圖文】：

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本文編號(hào)：2789311