第一章 古湖泊数据库和古气候动力学研究 1
1 研究意义及其国际前沿研究现状 1
1.1 湖泊气候记录与古湖泊数据库研究 1
前言 1
1.2 古气候模拟研究 2
1.3 数据与模拟的对比研究 4
2 研究主题回顾 4
2.1 末次盛冰期 5
2.2 中全新世 8
3.1 中国西部LGM降水及湿度的估计和模拟 9
3.2 中全新世大陆冬季增温 10
3.3 古降水场的定量研究 11
参考文献 11
1.1 有关国际古湖泊数据库的研究 17
第二章 中国晚第四纪湖泊数据库研究 17
1 研究背景、基础和研究内容 17
1.2 与中国晚第四纪湖泊数据库有关的前人工作 18
表 19
2.1 数据库资料来源 19
表2.1 牛津湖泊数据库收录的中国湖泊点 19
2 数据来源和研究方法 19
1.3 研究内容 19
2.2 重建古湖泊水量的证据 20
2.3 湖泊水量的量化 20
2.4 年代学及其可靠性评价 21
图2.1 建立中国古湖泊数据库的例子 21
图 21
表2.2 中国晚四纪湖泊数据库第一版(CLSDB.1)收录的湖泊 22
2.5 数据库内容和文件结构 22
表2.3 中国晚第四纪湖泊数据库待收录的湖泊 23
3 三万年来中国古湖泊水量变化记录 24
3.1 不同区域典型湖泊古水量变化 24
图2.2 中国晚第四纪湖泊数据库收录的湖泊及记录长度示意图 24
表2.4 西藏扎布耶湖阶地信息一览表 28
表2.5 新疆巴里坤湖阶地信息一览表 44
表2.6 内蒙古白碱湖阶地信息一览表 60
3.2 重建三万年来中国古湖泊水量变化 74
图2.4 中国不同时期区域湖泊水位变化图 77
3.3 存在问题今后研究方向 77
参考文献 78
2.1 水热平衡模式 84
1 研究背景 84
第三章 晚第四纪古降水场的定量恢复 84
2 水热平衡模式和古降水量计算 84
2.3 气候和水文参数设置 85
2.2 现代湖泊与古湖泊面积 85
表3.1 中国晚第四纪湖泊数据库的不同特征时期古湖泊水位面积记录 86
表3.2 不同湖泊点的气候水文参数预置 88
2.4 模式敏感性分析 90
3 古气候研究面临的挑战 90
3 古降水场的定量结果 91
表3.3 根据水热平衡模型复原的不同湖泊流域 6 ka BP、18 ka BP、30 ka BP古降水量值 91
图3.1 根据水热平衡模型复原的不同湖泊流域30 ka BP、18 ka BP 、6 ka BP古降水 92
4 讨论和结语 93
参考文献 94
2 AGCM+SSiB模式 96
2.1 AGCM的基本控制方程 96
1 引言 96
第四章 大气环流模式和模式运行 96
图4.1 模式的结构分层示意图 98
2.3 SSiB模式 99
2.2 AGCM中的物理过程 99
表4.1 SSiB模式中采用的植被类型 101
3 对模式体系的修改 101
3.1 模式体系修改的必要性 101
图4.2 SSiB模式垂直结构示意图 101
3.2 边界强迫场的重新设定 102
图4.3 四种时期植被变化 104
3.4 模拟结果的t-检验 104
3.3 输出场与后处理的改进 104
参考文献 105
4.2 模式运行的操作步骤 105
4.1 模式运行的硬件环境 105
4 模式运行环境及操作程序 105
第五章 0 ka BP控制试验 107
1.3 研究内容 107
1.2 国际AMIP计划下的现代气候模拟 107
1.1 试验目的 107
1 引言 107
2.3 模式的运行与结果处理 108
2.2 0 ka BP模拟试验的各种方案 108
2.1 现代气候(0 ka BP)模拟的共同边界条件 108
2 试验设计和模拟 108
表5.1 0 ka BP试验方案 109
图5.1 模拟研究流程图 109
3.1 不同预置海温场对模拟结果的影响 110
3 0 ka BP模拟试验结果概述 110
3.2 不同预置植被类型对模拟结果的影响 111
图5.2 采用10年年际变化海温场的模拟结果 111
图5.3 采用10年平均海温场的模拟结果 112
4 0 ka BP基本试验结果的验证 113
参考文献 114
5 小结 114
第六章 21 Ka BP古气候模拟 115
1 引言 115
1.1 国际上PMIP 21 Ka BP模拟研究动态 115
表6.1 PMIP计划中18个气候模式的有关信息 116
1.2 模拟试验目的 118
1.3 研究的主要内容 119
2 模拟试验的设计和特点 120
表6.2 模拟试验所用的地球轨道参数 121
2.1 试验的边界强迫条件 121
2.2 不同边界强迫条件下的试验设计 122
表6.3 21 ka BP模拟试验边界条件一览表 123
3.1 气候模拟结果概述 124
3 21 ka BP气候模拟结果分析 124
图6.10 模拟的全球21 ka BP年平均温度 126
图6.11 模拟的东亚地区(70°～140°E，10°～55°N)降水和P-E的纬度变化 127
3.2 模拟结果的统计检验 128
3.3 东亚 21 ka BP古季风环流分析 128
图6.13 模拟的0 ka BP和21 ka BP夏季和冬季流线图 129
图6.12 模拟的东亚大陆海平面气压场21 ka BP与 0 ka BP的差值分布 129
表6.4 模拟21 ka BP东亚季风强度变化的气压指标 130
图6.14 模拟的21 ka BP 1000hPa夏季和冬季风场矢量 131
4 讨论 131
4.1 21 ka BP 气候形成的动力机制及其强迫因子 131
4.2 存在问题及今后改进的方向 132
参考文献 133
1 引言 135
第七章 6 ka BP 古气候模拟 135
1.1 国际上PMIP 6 ka BP气候模拟研究动态 135
1.2 模拟试验目的 136
1.3 研究的主要内容 136
2.1 试验的边界强迫条件 137
2.2 不同边界强迫条件下的试验设计 137
2 模拟试验的设计和特点 137
3.1 气候模拟结果概述 138
3 6 ka BP气候模拟结果分析 138
表7.1 6 ka BP 模拟试验界条件一览表 138
图7.1 试验1模拟的(6 ka BP-0 ka BP)年平均温度及夏、冬季温度差值 140
图7.2 6 ka BP植被变化对温度场模拟的效应 141
2 RegCM2模拟性能检验 141
3.3 东亚地区温度变化 142
3.2 模拟结果的统计检验 142
表7.2 模拟的6 ka BP 降水与温度差异的显著性区域一览表 142
3.5 东亚基本环流特征及其季风环流演变 143
3.4 降水模拟结果的比较 143
4.1 东亚地区6 Ka BP暖湿气候期形成的动力解释 144
4 讨论 144
图7.5 模拟的6 ka BP和0 ka BP夏季和冬季海平面气压场 145
4.2 存在问题及今后改进的方向 145
图7.6 模拟的6 ka BP和0 ka BP 夏季流线图 146
参考文献 147
1 区域气候模式 148
第八章 区域大气环流模式在古气候模拟中的初步应用 148
图8.1 模式的网络结构 149
表8.1 RegCM2模式垂直分层情况 149
2.1 降水季节变化的模拟 152
图8.2 NCEP资料及RegCM2模拟的1998年夏季月平均降水 152
2.2 环流形势的模拟 153
2.3 区域气候季节及年际变化的模拟 154
图8.3 NCEP资料及RegCM2模拟的500hPa夏季位势高度及风矢量 154
图8.4 NCEP资料及RegCM2模拟的1998年夏季500hPa温度场 155
图8.5 模拟的降水季节及年际变化情况 156
图8.6 模拟的1991与1994年夏季850hPa风环流、比湿差及500hPa位势高度 157
3 末次盛冰期东亚区域气候模拟 158
3.1 模拟试验方案 158
3.2 模拟结果分析 158
4 小结 159
图8.7 模拟的21 ka-0 ka BP的气温、降水、有效降水、850hPa比湿及700hPa差值风环流 160
参考文献 161
第九章 古气候模拟的对比研究 163
1 21 ka BP气候模拟的对比研究 163
1.1 与古气候证据的定性对比 163
1.2 对比古降水场的定量恢复 164
图9.2 根据孢粉重建的植被分布图 165
图9.1 根据湖泊水位恢复的地表湿度分布图 165
1.3 对比PMIP的21 ka BP模拟 166
2 6 ka BP气候模拟的对比研究 166
2.1 与古气候证据的定量对比 166
图9.3 中全新世有关温度场地质资料数据点和参考文献 167
图9.4 中全新世温度分布图 168
2.2 对比古降水场的定量恢复 169
图9.5 根据湖泊记录恢复的中全新世地表湿度分布图 169
2.3 对比PMIP的6 ka BP模拟 170
参考文献 170
第十章 总结 173
1 问题讨论 173
1.1 LGM地表湿度和大气环流空间特征 173
1.2 植被变化对我国6 ka BP气候影响 174
2 中国晚第四纪古气候动力学研究的主要结语 175
2.1 古湖泊数据库揭示的晚第四纪降水和大气环流特征 175
2.2 流域水热平衡模式计算的晚第四纪古降水量 175
2.3 全球大气环流模型模拟的末次盛冰期气候 175
3 古气候动动力学展望 176
3.1 古气候动力学的研究方向 176
2.4 区域气候模型模拟的末次盛冰期气候 176
2.5 全球大气环流模型模拟的中全新世气候 176
2.6 地质记录与古气候模拟的对比 176
3.2 古气候动力学的发展前景 177
参考文献 178
图2.3 三万年来第三千年中国古湖泊水量空间变化过程 181
图5.4 采用现代植被作为强迫条件的模拟结果 183
图5.5 采用工业革命前植补作为强迫条件的模拟结果 185
图5.6 由NCEP/NCAR资料得出的年降水量和年平均温度分布 186
图6.3 21 ka BP 海陆分布及其与 0 ka BP的差异 187
图6.2 21 ka BP 地形高度与现代地形高度差 187
图6.1 21 ka BP 冰流分布 187
图6.4 两种现代植被的比较 188
图6.5 21 ka BP和0 ka BP植被变化比较 189
图6.6 有冰原高度与无冰原高度的降水、温度和海平面气压分布 192
图6.7 21 ka BP与 0 ka BP试验的温度差值 193
图6.8 21 ka BP与 0 ka Bp试验的有效降水差值 194
图6.9 21 ka BP与 0 ka BP试验的降水差值 195
图7.4 AGCM+SSiB模拟的6 ka BP北非地区年降水及其与现代差值的纬度平均值 196
图7.3 全球18个模型得出的6 ka BP北非地区年降水及其与现代差值的度平均值 196