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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