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博士风采 |高福元:亚洲季风区和中亚干旱区全新世气候演化研究

作者:世界杯买球网址 时间:2022-05-16 点击数:

博士风采 |高福元:亚洲季风区和中亚干旱区全新世气候演化研究


                                                                                  高福元


个人简介:

高福元(1984-),男,甘肃武威人,中共党员,兰州城市学院世界杯买球网址副教授。20186月,毕业于兰州大学(自然地理学专业),获理学博士学位。20217月,在华东师范大学地理科学学院完成博士后工作。主要从事亚洲季风区和中亚干旱区全新世气候演化研究,近年来在黄土高原、新疆以及青藏高原地区开展了大量详细且系统的野外考察工作,发表学术论文50余篇,其中以第一作者在《Geoscience Frontiers》、《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》、《Paleoceanography and Paleoclimatology、《Quaternary Research》、《Quaternary International》等国际主流地学期刊发表SCI论文7篇,在《生态学报》、《生态学杂志》等国内专业期刊发表CSCD论文7篇。主持兰州大学西部环境教育部重点实验室开放课题1项,完成中央高校自由探索-优秀研究生创新项目1项。参与第二次青藏高原综合科学考察研究项目任务六专题二“粉尘气溶胶及其气候环境效应”(2019QZKK0602)。

 

研究方向及成果:

全新世(~12000年至今)气候演化研究是认识当下和未来气候变化的重要窗口,与人类社会的发展有密切关系。随着人类对自身生存环境的日益关注,在全球持续增温的背景下,对全新世气候演变规律和驱动机制的研究对预测未来气候环境的演化具有重要的现实意义和科学意义。

1阐明了黄土高原地区全新世湿度演化的空间差异及其与东亚夏季风的联系。通过比较和分析黄土高原中部和黄土高原西部全新世湿度演化历史,发现全新世期间黄土高原中部与西部最湿润的阶段出现的时间并不一致,黄土高原西部全新世最湿润的阶段晚于黄土高原中部(图1)。拉尼娜强度变化引起东亚季风雨带位置的东-西移动是导致这种差异的重要原因之一(图2)(Gao et al., 2019, Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology)。

1  黄土高原中部和西部全新世湿度演化历史

2  黄土高原中部和西部全新世湿度演化驱动机制

a:拉尼娜强度变化;b:东亚夏季风强度变化;c:黄土高原中部全新世湿度变化;d:黄土高原西部全新世湿度变化。

 

2揭示了北半球冬季中纬度西风长时间尺度的演化历史及驱动机制。在青藏高原南部雅鲁藏布江中上游地区,通过对采集的风成沉积物进行粒度端元分析,结合区域现代大气环流分析,发现全新世冬季中纬度西风逐渐增强,低纬和高纬之间逐渐增加的太阳辐射梯度导致低纬和高纬之间的温度梯度/气压梯度逐渐增大,引起北半球冬季中纬度西风增强(图3~4)(Gao et al., 2021, Quaternary Research)。

3 青藏高原及周边地区不同季节、不同高度的大气环流状况。

ace:夏季;bdf:冬季。

 

4  全新世冬季中纬度西风演化及其驱动机制。

a:北半球低纬度和高纬度之间的太阳辐射差值(低纬-高纬);b:粒度端元分离的冬季中纬度西风组分。

 

3重建了全新世期间新疆地区近地表风动力和西伯利亚高压的演化历史。通过提取新疆天山及周边地区4个风成沉积剖面中的石英组分,利用石英组分粒度重建了全新世近地表风动力和西伯利亚高压演化历史,结果指示从早全新世到晚全新世,近地表风动力强度逐渐减弱,进而反映了西伯利亚高压强度的减弱趋势(图5)(Gao et al., 2021, Paleoceanography and Paleoclimatology

5  风成沉积物中石英组分粒度重建的西伯利亚高压及区域近地表风动力演化历史

 

 

4建立了新疆地区全新世以来的气候演化概念模型(图6~8)。通过研究和总结新疆地区全新世湿度、温度和近地表风动力等主要气候因子的演化历史,发现新疆地区全新世气候适宜期出现在中-晚全新世。北半球冬季太阳辐射增强、高纬地区冰量缩减以及温室气体浓度升高共同引起北半球中-高纬度地区冬季温度的升高,致使中纬度西风环流增强,西伯利亚高压减弱,导致晚全新世湿度增加,近地表风动力减弱,在中-晚全新世形成了气候适宜期(Gao et al., 2022, Geoscience Frontiers)。

6  研究区概况及古气候记录

7  新疆全新世气候演化概念模型。a:早-中全新世;b:中-晚全新世

8  利用气象再分析资料对概念模型的验证。ac:冬季高温时期的降水和近地表风动力分布图;bd:冬季低温时期的降水和近地表风动力分布图。

 

 

科学考察:

第二次青藏高原综合科学考察研究任务六专题二“粉尘气溶胶及其气候环境效应”项目(2019QZKK0602)的支持下,对雅鲁藏布江中上游地区风成沉积的空间分布、沉积年代、理化性质、沉积模式和物源等内容进行了系统调查,前后开展了六次野外综合科学考察,历时90余天,采集了大量风成沉积剖面和表土样品(图9~10)。后续系列成果的产出将不仅有助于深入认识青藏高原地区的地表粉尘活动及其气候环境效应,评估高原及周边地区未来气候环境变化,同时也为推动青藏高原生态环境保护和经济社会发展提供了坚实的科学依据,对建设美丽青藏、保障人民生活幸福安康等具有重要现实意义。

9  雅鲁藏布江流域风成沉积剖面和表土样品

10  野外科学考察照片



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