Glacial mass balance changes in the Karakoram and Himalaya based on CMIP5 multi-model climate projections

The impact of future climate change on the glaciers in the Karakoram and Himalaya (KH) is investigated using CMIP5 multi-model temperature and precipitation projections, and a relationship between glacial accumulation-area ratio and mass balance developed for the region based on the last 30 to 40 years of observational data. We estimate that the current glacial mass balance (year 2000) for the entire KH region is -6.6 +/- 1 Gta(-1), which decreases about sixfold to -35 +/- 2 Gta(-1) by the 2080s under the high emission scenario of RCP8.5. However, under the low emission scenario of RCP2.6 the glacial mass loss only doubles to -12 +/- 2 Gta(-1) by the 2080s. We also find that 10.6 and 27 % of the glaciers could face `eventual disappearance' by the end of the century under RCP2.6 and RCP8.5 respectively, underscoring the threat to water resources under high emission scenarios.

Contrasting geochemical signatures on land from the Middle and Late Permian extinction events

The end of the Palaeozoic is marked by two mass-extinction events during the Middle Permian (Capitanian) and the Late Permian (Changhsingian). Given similarities between the two events in geochemical signatures, such as large magnitude negative C-13 anomalies, sedimentological signatures such as claystone breccias, and the approximate contemporaneous emplacement of large igneous provinces, many authors have sought a common causal mechanism. Here, a new high-resolution continental record of the Capitanian event from Portal Mountain, Antarctica, is compared with previously published Changhsingian records of geochemical signatures of weathering intensity and palaeoclimatic change. Geochemical means of discriminating sedimentary provenance (Ti/Al, U/Th and La/Ce ratios) all indicate a common provenance for the Portal Mountain sediments and associated palaeosols, so changes spanning the Capitanian extinction represent changes in weathering intensity rather than sediment source. Proxies for weathering intensity chemical index of alteration, W and rare earth element accumulation all decline across the Capitanian extinction event at Portal Mountain, which is in contrast to the increased weathering recorded globally at the Late Permian extinction. Furthermore, palaeoclimatic proxies are consistent with unchanging or cooler climatic conditions throughout the Capitanian event, which contrasts with Changhsingian records that all indicate a significant syn-extinction and post-extinction series of greenhouse warming events. Although both the Capitanian and Changhsingian event records indicate significant redox shifts, palaeosol geochemistry of the Changhsingian event indicates more reducing conditions, whereas the new Capitanian record of reduced trace metal abundances (Cr, Cu, Ni and Ce) indicates more oxidizing conditions. Taken together, the differences in weathering intensity, redox and the lack of evidence for significant climatic change in the new record suggest that the Capitanian mass extinction was not triggered by dyke injection of coal-beds, as in the Changhsingian extinction, and may instead have been triggered directly by the Emeishan large igneous province or by the interaction of Emeishan basalts with platform carbonates.

Ist die gegenwärtig verstärkte Einwanderung südlicher Fischarten in die Nordsee schon eine Folge des Treibhauseffektes

Due to the greenhouse effect,a long term warming of the atmosphere is expected. For most people the last relative mild winters and the previous two hot summers are clear signals for such a climatic change. Changes in species compositions and the sudden arrival of southern species in the North Sea are explained as consequences of the greenhouse effect. Comparing the situation in the last decades an attempt is made in this article to show the natural variability in the occurrence and to give an answer to the above question.

滇西北地区晚更新世以来植被演替与气候变化研究

随着全球环境的变化，人们迫切的希望了解整个地球环境的变化过程、规律和未来发展的趋势。对地质历史时期发生过的环境事件的了解，能为我们研究现在的和预测未来的环境变化提供有价值的资料。 孢粉分析作为一种古环境的代用指标，在恢复古植被与古气候方面起着不可替代的作用。而精确的孢粉分析建立在对现代花粉与当地植被的关系正确的认识基础上，由此才可以更准确地提取地层中的花粉所蕴含的植被和环境信息。 云南省地理位置较特殊，地貌复杂，气候类型多样，与之对应的植物种类多样性丰富，植被类型多样。本项研究选择云南省南部和西部地区作为研究地点，采集表土、地表苔藓、蜘蛛网、树皮和树上地衣苔藓五种天然孢粉捕捉器来研究现代花粉与当地植被的关系，为认识现代花粉雨提供新的研究思路。同时，我们在滇西北选择拉市海、文海、哈里谷和属都湖这四个高原湖泊来研究晚更新世以来滇西北地区植被演替和气候变化，为云南历史时期气候变化提供新的研究资料，同时也为全面认识晚更新世以来的气候变化提供新的证据。研究结果如下： 1. 现代花粉雨与当地植被关系的研究 对云南省西北部、中部和南部采集的19个蜘蛛网样品分析得出：云南省西北部样品中共鉴定20个孢粉类型，分属于16个科;云南省中部样品中共鉴定28个类型，分属于23个科;在云南省南部勐腊县采集的样品中共鉴定28个类型，分属于25个科;在望天树北京植物园中采集的样品共鉴定38个类型，分属于34个科;在西双版纳北京植物园中采集的样品中共有11个类型，分属于10个科。结果表明：蜘蛛网样品中分析出的孢粉类型反映了云南省从南到北不同的植被类型，说明蜘蛛网可以作为一种天然孢粉捕捉器来进行现代花粉雨的研究。 同时，在云南西北部文笔水库采集的五种天然孢粉捕捉器（表土、地表苔藓、树皮、蜘蛛网、树上地衣和苔藓）进行了对比研究。结果表明：表土所得的孢粉中木本植物花粉的百分含量为90.5-96%，远大于地表苔藓（53.1-81.7%）、蜘蛛网（61.7%）、树皮（53.8%）和树上地衣、苔藓（50-53.6%）所获得的木本植物花粉的百分含量。与当地植被进行对比结果表明：这五种天然孢粉捕捉器中，表土、地表苔藓和蜘蛛网比树皮和树上地衣、苔藓能更好的反映当地的植被。 2. 滇西北地区晚更新世以来植被演替与气候变化 在过去2, 5000年左右的地质历史时期，滇西北地区植被和气候变化大致经历了以下三个发展阶段。 （1） 2, 5381 B.P—1, 9335 B.P.：属都湖地区（海拔：3620m）主要是以蓼科植物为主的草甸植被，气候寒冷湿润。 （2） 1, 9335 B.P.—1, 2426 B.P.：属都湖地区是以藜科或蒿属为主的草甸植被，气候从湿润过渡到干旱;而在海拔稍低的文海地区（海拔3080m），主要是阔叶栎林或针阔混交林，气候温凉略湿到寒冷干旱。 （3） 1, 2426 B.P.—至今：属都湖地区是以蓼科为主的草甸植被，气候仍寒冷湿润;海拔稍低的哈里谷（海拔3277m）是以松和冷杉为主的针叶林，气候冷干;文海地区的植被逐渐演替为以松和冷杉为主的针阔叶混交林，但栎属花粉的含量远高于哈里谷地区，说明当时文海的气温虽然低，却比哈里谷稍高;而海拔更低的拉市海（海拔2440m）则是以松为主的针叶林，气候比其他几个地区温暖。 在全新世气候最适宜期（约8000 B.P.以来），哈里谷是以栎和松为主的针阔混交林;文海是以松为主的针阔混交林;而拉市海是以松和蕨类植物为主。说明随着海拔的升高（从拉市海到属都湖），温度逐渐下降，植被类型也由暖性针叶林过渡到针阔混交林再到草甸。 从6000 B.P.至今，文海和哈里谷植被在这一阶段都是以松和冷杉为主的暗针叶林，少量混生一些阔叶类植物，气候变得冷湿;属都湖则仍是以蓼科为主的草甸，气候变得更加寒冷。 研究证明：滇西北地区总的气候变化趋势与全球变化规律基本一致，在1,1805—9990 B.P.期间发生新仙女木事件，在8000B.P.以来，气候变得温暖湿润，为全新世气候最适宜期。此后，气候逐渐变得接近现代。

The annual course of precipitation over much of the United States: observed versus GCM simulation

General Circulation Models (GCMs) may be useful in estimating the ecological impacts of global climatic change. We analyzed seasonal weather patterns over the conterminous United States and determined that regional patterns of rainfall seasonality appear to control the distributions of the Nation's major biomes. These regional patterns were compared to the output from three GCMs for validation. The models appear to simulate the appropriate seasonal climates in the northern tier of states. However, the spatial extent of these regions is distorted. None of the models accurately portrayed rainfall seasonalities in the southern tier of states, where biomes are primarily influenced by the Bermuda High.

A pollen/dinoflagellate chronology for DSDP Site 480, Gulf of California

DSDP Site 480 in the Gulf of California represents a paleoclimatic record of great potential significance. Much of the 152-meter section is varved, which means that proxy records of climatic change can be analyzed with unusual precision on a variety of time scales. In this paper we present pollen and dinoflagellate evidence that suggests that the base of the section is much older than was previously thought. We propose a basal date of between 300,000 and 350,000 YBP.

Toward a rule-based biome model

EXTRACT (SEE PDF FOR FULL ABSTRACT): Current projections of the response of the biosphere to global climatic change indicate as much as 50 to 90% spatial displacement of extratropical biomes. The mechanism of spatial shift could be dominated either by competitive displacement of northern biomes by southern biomes or by drought-induced dieback of areas susceptible to change. The current suite of global biosphere models cannot distinguish between these two processes, hence the need for a mechanistically based biome model. The first steps have been taken toward development of a rule-based, mechanistic model of regional biomes at a continental scale. ... The model is in an early stage of development and will require several enhancements, including: explicit simulation of potential evapotranspiration, extension to boreal and tropical biomes, a shift from steady-state to transient dynamics, and validation on other continents.

内蒙古温带草原生态系统过程对气候变化响应的实验研究

羊草草原、大针茅草原和草甸草原是内蒙古温带典型草原地区的三种主要植被类型，本文以此为研究对象，应用时空替代、温室、网室、自然降水接移、养分添加等多种方法模拟未来可能发生的气候变化，研究了这些变化对上述草原植物群落和生态系统过程的直接和间接影响。主要研究结果如下： 1. 气候变暖及其诱导的土壤养分释放速率增加对植物群落有明显的影响，表现在种种植物群落在高度、盖度、密度和生物量等都有不同程度的变化。说明我国温带草原生态系统对气候变化反应敏感。 2. 在群落说平上，气候变暖直接或间接使地上生物量提高17%～90%，但在种群水平，不同种群对模拟气候变化的响应具有很强的个性，而不具普遍性，不同种群反应的大小、方向不同。因此由在不同群落进行研究得出的推论只有部分是可能的，并且即使观测到相类似的反应，它们内在的机制也很可能是不同的。 3. 气候变化显著地影响着凋落物的分解特征。但不同的气候变化情景下，凋落物分解过程的响应不同。在温度升高降水变化不大或升高的情景下，凋落物的分解速率将加快;在气温上升，降水明显下降的情景下，凋落物的分解速率将降低。 4. 草甸草原土壤碳素释放过程和氮素矿化过程对气候变暖有明显的响应。气候变暖将促进土壤有机碳的释放，使草甸草原土壤成为碳源，同时加速氮素矿化速率，在一定程度上提高土壤有效养分的浓度。 5. 在中小尺度上，海拔样带所是应用时空替代原理，研究陆地生态系统与气候变化的理想平台，生物量是综合反应气候变化对土壤-植物系统影响的敏感指标。 6. 草原土壤有机碳和氮在2m～3m的小尺度上存在空间自相关性，其空间自相关尺度受人类活动的影响。

土壤有机碳和氮的分布及其对气候变化的响应

碳、氮不仅是生物体必需的营养元素，也是重要的生态元素。大气中温室气体C02、N2O等浓度的增加使得碳、氮的生物地球化学循环及其温室气体的减缓排放措施研究成为全球变化研究中的热点问题。 土壤是陆地生态系统的核心，是连接大气圈、水圈、生物圈、岩石圈的纽带;它是陆生生物赖以生存的物质基础，是陆地生态系统中物质与能量交换的重要场所，其在全球碳、氮循环中起着十分重要的作用。一方面，土壤有机碳和氮的含量与分布直接关系到生态系统的生产力和生态系统的规模，同时土壤有机碳和氮的转化与迁移又直接影响到温室气体的组成与含量。而土壤本身又是生态系统中生物与环境相互作用的产物。因此，研究土壤有机碳和氮的分布、转化及其对全球变化的响应对于正确理解碳、氮的生物地球化学循环及其对全球变化的响应制定应对策略具有重要意义。 全球变化的陆地样带是从机理上理解陆地生态系统对全球变化的响应，预测全球变化对陆地生态系统的可能影响，实现预警、调节和减少全球变化不良影响，科学地规划和管理陆地生态系统的有效平台。目前，国际地圈一生物圈计划(IGBP)基于不同地区全球变化驱动因素的不同以及全球变化的潜在反馈作用强度的不同，在全球4个关键地区共启动了15条IG8P陆地样带。以水分为主要驱动力的中国东北样带(NECT：Northeast China Transect)即为IGBP的陆地样带之一。 本文以中国东北样带为平台，基于2001年对中国东北样带科学考察所采土壤样品的实测结果和气候资料分析了土壤有机碳和氮的梯度分布及其与土壤、气候等因子之间的关系;借助C02浓度升高和不同土壤湿度的模拟试验探讨了土壤有机碳和氮对气候变化的响应;根据作物残体还田的长期定位试验和盆栽试验研究了作物残体还田对土壤有机碳和氮转化的影响，讨论了农田生态系统通过作物残体还田对减缓温室气体排放的效应。主要结果和结论如下： (1).样带表层土壤有机碳平均为22.3土4.93 g．kg-1，下层土壤有机碳平均为8.9±1.20 g．kg-1。样带表层土壤活性有机碳平均为3.52±0.881 g.kg-1，占表层土壤有机碳的13.1±0.78%;下层土壤活性有机碳平均为1.14±0.250g.kg-l，占下层土壤有机碳的10.9±0.79%。样带土壤活性有机碳与土壤有机碳之间呈极显著正相关关系(相关系数r=0.993，P<0.001)。 (2).不同生态类型土壤有机碳和活性有机碳含量不同。中国东北样带东部(经度126°～131°)为温带针阔混交林山地，植被种类极其丰富，地带性土壤为暗棕壤，并且多为自然土壤，土壤有机碳和活性有机碳含量较高。但由于采样区局部地理环境、植被结构及人类干扰程度的不同，土壤有机碳和活性有机碳含量变异较大，平均为61.9±13.84 g．kg-1和10. 88±2.236g. kg-1。样带中部（经度119°～126°）为松辽平原栎林草原、农田区和大兴安岭山地草甸草原区，属半湿润向半干旱过渡的气候。该区域主要土壤类型为黑土、黑钙土、盐化或碱化草甸土及风沙土，土壤沙化、碱化严重，土壤有机碳和活性有机碳含量明显降低，平均为10.5±1.97 g．kg-l和1. 35±0.327 g．kg-1。样带中西部（经度113°～119°）为内蒙古高原草甸草原和典型草原区域，具有典型的半干旱气候特征。该区地带性土壤为栗钙土，局部丘陵区分布黑钙土，土壤有机碳和活性有机碳含量为14.6±1.65 g．kg-1和2.07±0.342g.kg-1。样带西部（经度111°～113°）为内蒙古高原荒漠草原区域，地带性土壤为棕钙土，土壤较为贫瘠，其有机碳和活性有机碳含量最低，平均为7.99±1.51 g．kg-1和0.51±0.216 g．kg-1。从总的趋势看，样带表层土壤有机碳和活性有机碳的梯度分布趋势一致，都呈现出随经度降低而下降的趋势，局部因土壤退化而出现波动。 (3).样带土壤有机碳和活性有机碳与土壤全量氮、磷、硫、锌及有效氮、磷、钾、锰、锌等均呈显著或极显著相关关系，与土壤PH、容重、持水量及孔隙度也呈显著或极显著相关关系。土壤表层有机碳和活性有机碳与降水量之间具有正的相关关系，其相关系数为r=0.677（P<0.001）和r=0.712（P<0.001）。但下层土壤有机碳和活性有机碳与降水量之间没有显著的相关关系。 (4).样带下层土壤有机碳和活性有机碳与经度之间仍具有显著的相关关系（r=0.454，P=0.026; r=0.473，P=0.020）。样带下层土壤有机碳和活性有机碳的变异小于表层。不同的生态系统，下层土壤有机碳和活性有机碳与表层土壤有机碳和活性有机碳的比率不同。总的来看，土壤活性有机碳含量随深度的增加而下降的幅度大于土壤有机碳。 (5).短期培养条件下，CO2浓度升高及干旱胁迫下，土壤有机碳的变化不大，其变异系数为1.28%;相比较之下，土壤活性有机碳对气候变化比较敏感，其变异系数为29.67%。不同土壤湿度，土壤活性有机碳含量发生变异的幅度因CO2浓度升高而降低。 (6).样带土壤全氮和有效氮与经度呈极显著正相关，其相关系数分别是r=0.695 (P<0.001)和0.636(P<0.001)。土壤表层全氮和有效氮的梯度分布与土壤有机碳的分布基本一致：沿经度呈现东高西低的趋势，局部由于土壤退化而出现低谷。样带除东部山区外，其它各部分土壤有效氮都很低，成为其植被生长的限制因子之一。样带下层土壤全氮和有效氮的含量低于表层，但样带不同部位下层土壤全氮和有效氮下降的幅度不同。总的来看，土壤全氮的剖面分布和土壤有机碳相似，而土壤有效氮则有所不同。 (7).土壤全氮和有效氮是土壤生化环境中两个重要的因子。样带土壤全氮和有效氮和土壤有机碳、全磷、全硫、全锌、土壤活性碳、有效磷、有效钾、有效锰、有效锌、土壤容重、田间持水量土壤总孔度等因子均呈显著或极显著的相关关系。 (8).样带表层土壤全氮和有效氮与降雨量之间呈极显著的正相关关系，相关系数分别是0.682(P<0.001)和0.688(P<0.001)。而下层土壤全氮和有效氮与降雨量之间的没有显著的相关关系（r=0.241，P=0.256; r=0.366，P=0.079）。土壤有效氮占全氮的比例与年均温呈显著正相关关系（相关系数r=0.390，p=0.044）。 (9).短期培养试验中，CO2浓度加倍和不同土壤湿度对土壤全氮和有效氮的影响没有达到显著水平。整个试验中土壤全氮和有效氮的变异较小（变异系数分别是5.55%和3.84%），但仍能反映一定的变化趋势。 (10)．玉米残体还田能够增加土壤氮素含量，减轻因其作为燃烧材料而造成的氮素损失和对大气的污染;玉米残体施入土壤，增加了土壤微生物氮含量，提高土壤氮活性，有利于土壤氮素养分的协调供应;玉米残体还田能够促进氮素从营养器官向籽粒中转移，提高氮素养分的利用效率。同时，玉米残体还田可以降低土壤NO3--N的累 积，减少肥料氮的损失4.7～5.6%。 (ll)．根据国内外文献和我们连续10年作物残体还田的肥料长期定位试验及盆栽试验结果，从减缓CO2排放、增加土壤碳固存、提高土壤生产力入手，分析了农业生态系统作物残体还田的必要性与可行性，讨论了农田作物残体还田，增加土壤碳固存对于减缓CO2排放、提高土壤生产力的作用与意义。提倡作物残体因地制宜地归还土壤，但作物残体还田后土壤固存与减缓温室气体排放的潜力还需要进一步进行研究。