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項目名稱： 晚中新世以來東亞季風(fēng)氣候的歷史與變率
推薦單位： 中國科學(xué)院
項目簡介： 本項目屬地球環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域基礎(chǔ)理論研究。
項目利用多種測試分析技術(shù)獲得來自黃土-紅粘土、湖泊、樹輪和石筍等地質(zhì)生物記錄的環(huán)境信息，結(jié)合數(shù)值模擬結(jié)果，重建不同時間尺度東亞季風(fēng)代用指標(biāo)的時間序列，分析氣候變化的幅度和波動特征，系統(tǒng)研究了晚中新世以來東亞季風(fēng)的歷史、變率與機制。在恢復(fù)冬夏季風(fēng)、C3/C4植被演替和內(nèi)陸干燥度變化歷史的基礎(chǔ)上，指出季風(fēng)和內(nèi)陸干旱氣候變率的特征，揭示3.6-2.6和7-9百萬年(Ma)前東亞冬、夏季風(fēng)和內(nèi)陸干旱化同時增強所反映的隆升事件及3.6-2.6Ma前隆升事件與大冰期發(fā)生的耦合關(guān)系，闡明了青藏高原和冰量對季風(fēng)氣候變率和內(nèi)陸粉塵釋放的調(diào)制作用。提出千年尺度東亞季風(fēng)氣候不穩(wěn)定性及其與高、低緯氣候、ENSO和南半球古氣候的聯(lián)系，通過樹輪揭示近百年季風(fēng)降水變率的增大。
本項研究建立了晚中新世以來東亞季風(fēng)氣候變遷及其動力學(xué)的理論框架，提出了依據(jù)高原環(huán)境效應(yīng)反演高原隆升事件以及東亞季風(fēng)記錄擁有高、低緯氣候信息的思路，"第一次將所有證據(jù)聯(lián)系起來"，提出3.6-2.6Ma前高原隆升和亞洲季風(fēng)增強與北半球大冰期發(fā)生相吻合，發(fā)現(xiàn)"新仙女木氣候事件和ENSO活動的干濕分布存在某些空間聯(lián)系"，"將東亞環(huán)境變化與西太平洋、印度洋和南半球環(huán)境變化研究相聯(lián)系"，推動了東亞季風(fēng)不同時間尺度變遷序列、變率和機制的研究，是過去全球變化研究的重要組成部分。成果被高度評價和大量引用，提高了我國在亞洲季風(fēng)-干旱環(huán)境、高原隆升和全球變化關(guān)系研究的國際地位，為政府在西部生態(tài)修復(fù)等實踐問題決策提供了自然規(guī)律理解的科學(xué)依據(jù)。
在包括Nature、Science、中國科學(xué)和科學(xué)通報等刊物上發(fā)表論文97 篇，74篇被SCI收錄，61 篇被SCI他人引用1275 次；10篇代表論文被他人引用542次。在QSR上發(fā)表的兩篇論文被評為該雜志近7年高引用20篇論文中的兩篇。據(jù)Science Watch 報道，第一申請者1996-2007年SCI被引用次數(shù)在地球科學(xué)領(lǐng)域全球排名為第16名，被引用論文多與本項目有關(guān)。
主要發(fā)現(xiàn)點： 1、核心發(fā)現(xiàn)點
系統(tǒng)闡明了晚中新世以來與內(nèi)陸干旱氣候相耦合的，東亞季風(fēng)氣候演化的歷史、變率（變化幅度、頻率等波動特征）及其與青藏高原生長的聯(lián)系。（10篇代表性論文：1, 2) （屬過去全球變化科學(xué)和第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)）
2、重要發(fā)現(xiàn)點
a、首次高分辨率重建了最近7Ma黃土高原C3/C4植被變遷和西部內(nèi)陸干燥度（黃土粉塵通量為代表）變化的時間序列，發(fā)現(xiàn)以季風(fēng)氣候為主控因素的東亞C4植被的多次擴張事件，指出亞洲內(nèi)陸變干的趨勢；提出東亞季風(fēng)氣候變遷可視為太陽輻射和特定地理條件下海-陸-氣-冰系統(tǒng)相互作用的產(chǎn)物。（10 篇代表性論文：1,3,8,9）（屬過去全球變化科學(xué)和同位素地球化學(xué)與同位素地質(zhì)年代學(xué)）
b、揭示了晚中新世以來不同時間尺度東亞季風(fēng)和內(nèi)陸干旱氣候變率和動力學(xué)的特征：季風(fēng)和內(nèi)陸干旱氣候在7-3.6Ma 變率較小，3.6-2.6 Ma 快速變化，2.6Ma以后變率顯著增大，它們與高原生長和全球冰量變化有關(guān)；夏季風(fēng)氣候軌道尺度變率自3.2Ma 以來顯著增大，全新世適宜期時空分布與太陽輻射變化密切相關(guān)；指出末次冰期旋回和全新世季風(fēng)氣候在千年尺度上存在不穩(wěn)定性，東亞新仙女木突變事件時空變率及其與高低緯氣候和ENSO 的動力學(xué)聯(lián)系，提出影響亞澳地區(qū)過去短期氣候變化的南北半球大氣環(huán)流相互作用的"氣壓推動"和"熱力牽引"概念。通過樹輪重建了青藏高原東北部最近1千年的溫度曲線，并揭示了近百年西部半干旱區(qū)年際降水變率的增大。（10 篇代表性論文：1,2,4,5,6,10）（屬過去全球變化科學(xué)和第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)）
c、基于高原外圍大陸和大洋記錄的亞洲季風(fēng)氣候變化及其與全球冰量關(guān)系等的研究，反演晚中新世以來青藏高原的重要隆升事件，明確指出3.6-2.6Ma高原隆升事件對北半球大冰期發(fā)生的重要影響以及高原隆升導(dǎo)致的內(nèi)陸粉塵增加在全球氣候和生物地球化學(xué)過程中的重要作用；根據(jù)觀測記錄和數(shù)值模擬明確提出青藏高原是東亞季風(fēng)軌道尺度氣候變率的放大器并可提供全球變暖的早期信號。（10 篇代表性論文：2,7）（屬過去全球變化科學(xué)和第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)）
主要完成人： 安芷生
闡明了晚中新世以來東亞季風(fēng)氣候的歷史與變率，從青藏高原隆升環(huán)境效應(yīng)反演隆升事件，指出亞洲季風(fēng)演化與高原階段性隆升的耦合關(guān)系，發(fā)現(xiàn)最近7Ma 東亞C4 植被多次擴張，為確認(rèn)"全球鐵聯(lián)系"做出重要貢獻，提出了生態(tài)與環(huán)境治理應(yīng)以恢復(fù)自然面貌為核心的科學(xué)思路。據(jù)美國Science Watch 雜志2007 年第四期對1996-2007年被引用論文作者排名的統(tǒng)計，安芷生位居全球地球科學(xué)(Geo-Sciences)領(lǐng)域高引用率作者排名第16 位，這些被引用論文多屬本項目。在核心及重要發(fā)現(xiàn)點中均有重要貢獻，投入該項研究的工作量占本人工作量的80%。
周衛(wèi)健
指出高緯冷空氣活動與低緯暖濕氣流相互作用以及ENSO活動對于東亞季風(fēng)氣候突變事件的重要影響,指出全新世東亞季風(fēng)氣候的不穩(wěn)定性（重要發(fā)現(xiàn)點b），結(jié)合考古資料提出毛烏素沙漠活化是人類活動和自然環(huán)境演化共同作用的結(jié)果。投入該項研究的工作量占本人工作量60%
劉曉東
完成了青藏高原階段性隆升對亞洲季風(fēng)氣候影響的系統(tǒng)數(shù)值模擬，提出青藏高原是東亞季風(fēng)軌道尺度氣候變化的放大器，并可能提供全球變暖的早期信號（重要發(fā)現(xiàn)點c）。投入該項研究的工作量占本人工作量的55%。
劉衛(wèi)國
通過黃土高原植被、土壤同位素特征及其同位素分餾機制的現(xiàn)代環(huán)境過程研究，論證了現(xiàn)代C4植被增多與暖季節(jié)降水有關(guān)，提出C4植被是判斷黃土高原是否發(fā)育森林植被的觀點（重要發(fā)現(xiàn)點a）。投入該項研究的工作量占本人工作量55%。
劉禹
利用樹木年輪重建了青藏高原東北部最近一千年的氣溫曲線，并發(fā)現(xiàn)半干旱帶近百年季風(fēng)降水變率的增大（重要發(fā)現(xiàn)點b），在半干旱帶進行了樹輪降水變化趨勢預(yù)測的嘗試。投入該項研究的工作量占本人工作量的55%。
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