分布差异活动时间 青藏高原和降水相关的那些事
2015-06-04 09:47:00   来源:中国科学院
内容摘要
围绕青藏高原隆升过程及其对亚洲和北半球气候环境影响这一核心科学问题,研究青藏高原地球动力、地表过程与环境变化和极端环境下生物的生态适应性及生物遗传资源等若干领域的国际前沿科学问题。日前,青藏高原研究所科研人员在高原与降水方面研究获得系列进展。

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青藏高原所发现降水影响祁连圆柏形成层活动的开始时间

近期,中国科学院青藏高原研究所研究员梁尔源课题组(博士生任平为第一作者)在Annals of Botany杂志上发表了关于降水影响树木形成层活动开始时间的研究成果。该研究以青藏高原东北部都兰地区分布下限的祁连圆柏为研究对象,开展了为期3年(2009-2011年)的形成层活动监测。研究发现在温度满足的条件下,春季干旱能推迟树木形成层开始进行细胞分裂的时间。

普遍认为,温度是决定春季形成层开始进行细胞分裂的关键因子。以上研究则揭示,半干旱区春季降水对树木形成层活动开始时间具有控制作用,是对春季树木形成层活动控制因子的新认识。湿润气候区的生长季长度决定了年生长量,而以上研究揭示由降水控制的生长率(非生长季长度)决定了祁连圆柏的年生长量。


1910年以来青藏高原降水稳定氧同位素重建取得进展

分布差异活动时间 青藏高原和降水相关的那些事 科技世界网已有站点观测研究表明,青藏高原降水稳定同位素具有显著的时空分布差异。精确重建青藏高原降水稳定同位素的时空变化对该区域水文和生态研究具有重要意义。目前,在青藏高原开展的统计重建工作很少,而且由于观测结果时长较短、空间分布不均,或空间站点太少,往往导致重建结果存在一些局限性。

近日,中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心副研究员高晶及其合作者尝试利用光谱优化网格方法(the spectral optimal gridding method)对1910年以来青藏高原年际降水稳定氧同位素时空变化进行了重建研究。该研究通过利用10根青藏高原已发表冰芯稳定同位素年际数据,结合2.5°×3.75°空间分辨率的LMDZiso模型对1978-2007年青藏高原降水稳定同位素模拟结果,首次使用光谱优化网格方法对青藏高原1910年以来的降水稳定氧同位素年际变化进行了重建。重建结果可以有效地重现青藏高原降水氧稳定同位素的时空变化特征,而且重建的稳定氧同位素年际变化与古里雅冰芯的稳定氧同位素变化最一致,这暗示了古里雅冰芯稳定氧同位素时间变化的代表性。

该研究成果近期已发表于Journal of Geophysical Research-Atmospheres。重建结果也将提供免费下载。


青藏高原所第三极地区冰湖研究获进展

分布差异活动时间 青藏高原和降水相关的那些事 科技世界网冰湖相对于面积较大的湖泊对气候变化响应更敏感,同时冰湖溃决会对下游地区的人员与财产造成较大的危害。目前,青藏高原喜马拉雅地区的冰湖调查与评价已开展了一些研究,然而仍缺乏对整个第三极地区(帕米尔高原-兴都库什-喜马拉雅-青藏高原)冰湖详细的调查、分类与评价研究。

近期,中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心副研究员张国庆及其合作者利用Landsat遥感数据对近三十年第三极地区的冰湖进行了系统编目。该研究将冰湖划分为冰面湖、与冰川末端相连和非相连湖泊三种类型。在分类的基础上,研究冰湖在第三极地区各流域数量与面积、不同大小面积变化幅度、与冰川距离远近、有冰川融水径流补给与非冰川融水径流补给变化差异、随海拔梯度变化特征等内容。

该研究提供了第三极地区详细的冰湖编目,第三极地区2010年大于0.003平方公里的冰湖共有5701个,总面积682.4 ± 110平方公里。研究结果表明,雅鲁藏布江(39%)、印度河(28%)和阿姆河(10%)流域冰湖分布较多,冰川融水径流补给湖比非冰川融水径流补给湖显示了更快的面积扩张,冰川融水是冰湖扩张的主因。

以上研究成果近期发表于Global and Planetary Change期刊。


青藏高原南部降水稳定同位素影响机制被揭示

分布差异活动时间 青藏高原和降水相关的那些事 科技世界网青藏高原南部冰芯稳定同位素记录的气候解释一直存在争议。准确地理解降水稳定同位素变化过程是揭示冰芯稳定同位素记录气候意义的基础。随着对西风和季风两大环流对青藏高原水汽传输认识的逐步深入,急切需要进一步深入认识其对青藏高原降水和冰芯稳定同位素的影响过程和机制。

近日,中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心副研究员高晶及其合作者对青藏高原南部地区现代降水和冰芯稳定同位素的变化过程和机制进行了研究。通过利用青藏高原南部拉萨站点2005-2007年事件降水δ18O同位素观测结果,结合TES卫星反演水汽δD数据和LMDZ-iso(AGCMs)模型模拟结果,他们对高原南部拉萨降水和水汽稳定同位素季节内变化影响过程进行了分析。研究结果表明,高原南部拉萨降水稳定同位素季节内变化与传输路径上的印度北部对流活动密切相关,而本地对流活动和降雨量影响甚微。其影响过程如图2所示:当印度洋水汽传输到印度北部地区时,该地区强烈对流活动通过不饱和下沉运动贫化低层水汽,同时加湿低层大气;当水汽传输至喜马拉雅山南坡时,由于强大的地形阻碍,水汽抬升凝结成雨,稳定同位素通过瑞利过程进一步贫化,越湿的大气其水汽贫化程度越强。经历了上述贫化过程的水汽传输至高原南部形成降雨。

同时,他们通过利用青藏高原南部的宁金岗桑冰芯中稳定氧同位素年数据和临近气象站观测数据及NCEP再分析数据,结合LMDZ-iso(AGCMs)模型模拟结果,揭示出该冰芯稳定氧同位素在1970年代末的突然减小是主要受控于区域大尺度环流(西风和印度季风)改变和气温影响。分析结果表明PDO、ENSO等大尺度模式的改变对十年际尺度宁金岗桑稳定氧同位素的变化有重要影响。这与季节内尺度青藏高原南部降水稳定氧同位素的控制因素有明显差异。

以上研究成果已发表于Journal of Geophysical Research-Atmospheres和Climate Dynamics。


青藏高原东北部降水边界的环境磁学参数研究获进展

分布差异活动时间 青藏高原和降水相关的那些事 科技世界网青藏高原东北缘位于东亚季风湿润区与亚洲内陆极端干旱区的交汇地带,年降水量自东南部的300-500毫米递减到西北部的15毫米。气候模式及植被类型分布研究均表明该地区存在一明显的降水分界线。但由于自然环境恶劣,交通条件差,目前该地区气候站点相对较少,现有的观测数据尚不足以准确揭示出这一重要的气候分界线。

中国科学院青藏高原研究所研究员方小敏课题组(副研究员昝金波为第一作者)通过对高原东北部风成表土系统的取样及对其进行的岩石磁学和地球化学分析,发现研究区东南部表土样品环境磁学参数及Rb/Sr比值均较高,尤其是具有明确成壤作用指示意义的频率磁化率(χfd%,χfd)及无磁滞剩磁磁化率(χARM)在该区呈明显的高值,反映这一区域成壤作用较强,成壤过程中形成了大量的细颗粒磁铁矿和磁赤铁矿,导致各磁学参数趋于高值;而研究区西北部的样品χfd%、χfd及χARM等磁学参数以及Rb/Sr值较低,反映这一区域成壤作用及化学风化过程较弱。由于表土的成壤作用和化学风化程度与降水量密切相关,因此上述样品所揭示的成壤强度分界线很可能指示了该区一条重要的降水分界线。

这一研究成果不仅对亚洲内陆干旱-半干旱区古气候重建研究具有重要意义,同时还为进一步确定青藏高原东北部的气候边界提供了一种新的研究方法。

该研究成果近期发表在Global and Planetary Change。