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    丁一汇, 柳艳菊, 徐影, 吴萍, 薛童, 汪靖, 石英, 张颖娴, 宋亚芳, 王朋岭
    地球科学进展. 2023, 38(6): 551-562. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2023.027
    摘要 (2299) PDF全文 (1252) HTML (199)   可视化   收藏

    西北地区是中国西部大开发的主战场和重要的生态环境安全屏障区,该区气候变化直接影响到“一带一路”倡议实施中的水资源、生态和环境安全。在全球气候变化背景下,西北地区气候呈现出明显的“暖湿化”现象并呈东扩发展趋势,极端降水事件趋多趋强。一方面,降水量的增加有利于该地区的水资源可持续利用和生态环境保护;另一方面,极端降水的增加也对区域综合防灾减灾提出了新挑战。针对近年来备受关注的西北地区气候“暖湿化”问题,从其演变特征、形成原因和物理机制以及未来趋势预估等方面进行了总结和评述,归纳了已有的科学共识,并进一步剖析了当前研究中存在的问题和不足,最后对未来科学研究的重点方向进行了展望。对西北地区气候“暖湿化”趋势、成因及未来预估进行系统回顾,将对今后深入研究西北地区气候“暖湿化”问题具有重要的科学指导意义。

  • 综述与评述
    史军, 崔林丽, 顾宇丹, 唐娉
    地球科学进展. 2023, 38(8): 771-779. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2023.042
    摘要 (2062) PDF全文 (1071) HTML (133)   可视化   收藏

    复合极端事件是导致社会或环境风险的多种驱动因子和/或致灾因子的组合,对人类社会和生态系统造成的影响往往比单个极端事件更严重、更具破坏性。首先简要论述了复合极端事件的定义和内涵,包括先决条件事件、多变量事件、时间复合事件以及空间复合事件;然后详细综述了复合极端事件的时空演变特征、复合极端事件变化的影响因素和未来复合极端事件情景预估3个方面的研究进展;最后针对目前研究中面临的问题,提出今后研究关注的重点,包括复合极端事件的变量/指标选取及阈值确定、复合极端事件因子间依赖关系及相互作用、复合极端事件模拟性能评估和未来情景预估以及复合极端事件影响的动态过程及致灾机制。

  • 全球变化研究
    韩岩松, 姜伟, 肖玉雯, 雍阳阳, 余克服
    地球科学进展. 2023, 38(5): 515-532. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2022.079
    摘要 (1811) PDF全文 (516) HTML (102)   可视化   收藏

    热带气旋是可以影响全球中低纬度海域的气象现象。系统总结和回顾了国内外热带气旋的主要特征、潜在影响因素及影响机制的相关研究进展,并对其在全球变化背景下的变化趋势进行了总结和剖析。全球变暖以来,热带气旋的源地和路径都出现极移的趋势,移动速度略有增加,频率减小并且强度增大,但各大洋存在显著差异。重点回顾了火山活动、厄尔尼诺—南方涛动和太平洋年代际振荡、太阳辐射、热带辐合带以及气溶胶等因素对热带气旋的影响。其中,火山喷发导致平流层存在大量气溶胶,通过降低海表温度对热带气旋产生消极影响,但这种机制存在地域性差异;厄尔尼诺—南方涛动和太平洋年代际振荡以遥相关的方式调制全球热带气旋活动;太阳辐射和热带辐合带的变化与热带气旋频数存在相关性;气溶胶对不同发展阶段的热带气旋存在相反的影响机制。由于器测热带气旋数据在时间长度上和大部分替代指标在分辨率上的不足,严重制约了全球变化背景下热带气旋潜在影响因素的研究。未来可以通过寻找高分辨率记录载体来量化热带气旋活动历史,进一步解析热带气旋与潜在影响因素的关系,完善在气候波动影响下热带气旋活动的变化机制。

  • 综述与评述
    张翔, 黄舒哲, 管宇航
    地球科学进展. 2023, 38(6): 563-579. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2023.024
    摘要 (1793) PDF全文 (863) HTML (84)   可视化   收藏

    干旱通过相互关联的陆气系统与水文循环过程进行传播,在不同的地理时空传播演变成不同的干旱类型,如水文干旱、农业干旱、生态干旱和社会经济干旱等。在全球气候变暖和人类活动加剧的背景下,不同类型干旱之间的传播演变过程呈现出更多的不确定性。近10年来,对干旱传播时空特征、研究方法、演变过程以及驱动因素的理解逐步加深,但明确的科学观点仍相对匮乏。因此,从干旱传播的定义出发,系统分析了该问题的科学内涵,阐明了干旱传播研究的发展阶段。随后综合归纳了当前干旱传播的6类定量研究方法,包括阈值方法与游程理论、相关分析、因果分析、交叉小波、概率模型以及气象水文模型。并进一步从气象—水文和气象—农业两类干旱传播情景以及干旱传播驱动力方面,分析总结了当前形成的主要科学认识,揭示了全球范围内干旱传播研究发现的传播顺序、阶段阈值、时空异质性和人类驱动过程。最后分析指出了未来干旱传播研究面临的一系列挑战,包括进一步挖掘传播过程时空异质性、突破数学与物理知识鸿沟建立可信模型以及融入跨领域知识实现全过程的传播解析。对国内外干旱传播研究的前沿进展和挑战进行了系统分析,可为下一步干旱灾害分析与科学管理提供关键理论与方法支撑。

  • 综述与评述
    史小康, 胡艳冰, 王攀峰, 张文军, 刘博
    地球科学进展. 2023, 38(9): 916-930. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2023.051
    摘要 (1520) PDF全文 (284) HTML (25)   可视化   收藏

    平流层下部20 km高度附近的大气层在特定季节存在下层西风(东风)折转为上层东风(西风),且南北风分量很小的自然现象,这种纬向风的转换层称为平流层准零风层。平流层准零风层的低风速和风向变化的特点使其成为部署平流层飞艇和高空气球等弱动力或无动力临近空间飞行器的理想环境。针对国内外平流层准零风层的研究成果,归纳总结了平流层准零风层在北半球、中国及重点区域随时间变化的特征;系统分析了热成风原理、平流层准两年振荡、平流层爆发性增温、行星波涡动通量输送、南亚高压和副热带西风急流等因素对平流层准零风层形成的影响机理和特征;对比分析了MST雷达、激光雷达、探空火箭及高空气球等探测方法在平流层准零风层探测中的优缺点和部分探测事实;归纳总结了中层大气模式和数值天气模式在平流层准零风层预报中的优缺点,明确利用数值天气模式是当前开展平流层准零风层预报与气象保障的主要途径,平流层准零风层底高、厚度等诊断方案是定量化研究平流层准零风层精细结构及演变的基础;总结了基于平流层准零风层利用的飞行器工作原理;最后对未来科学研究的重点方向进行了展望。开展平流层准零风层研究进展回顾,对今后深入研究平流层准零风层以及平流层低速飞行器的部署和气象保障具有十分重要的意义。

  • 研究论文
    王莉, 刘晓岳, 黄建平
    地球科学进展. 2023, 38(7): 715-728. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2023.035
    摘要 (1462) PDF全文 (206) HTML (40)   可视化   收藏

    人类活动对城市区域的空气含氧量产生了显著的影响,这种改变已经对区域范围内的大气氧平衡构成了威胁。但是城市大气O2的相关研究仍然薄弱,无法对城市O2变化机制做出系统评估。因此,在城市区域进行大气O2的长期观测具有重要意义。详细介绍了兰州市在线大气氧观测平台的基本情况,该平台是国内首个大气O2原位高精度连续观测平台。平台采用气相色谱仪—热导检测器(GC-TCD)来测量大气中O2含量,并构建了一种基于XGBoost模型的数据订正方法。通过使用这种方法,成功地减小了大气O2观测数据的系统误差,使得订正后的测量结果的误差明显减小至-0.68 μmol/mol。观测结果表明,大气中O2呈现明显的季节性和日变化特征,且大气O2与城市人类活动指标(NO x )之间存在良好的对应关系。该平台能够在高背景下检测到大气O2的微变化,为城市大气O2相关研究提供关键的数据支持。由于碳氧循环紧密相关,大气O2的长期观测可为有效制定因地制宜的“双碳”现实路径提供科学依据。

  • 新学科·新技术·新发现
    农子琪, 黄鹏宇, 徐寒列, 胡秀清, 闵敏
    地球科学进展. 2023, 38(5): 533-550. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2023.019
    摘要 (1445) PDF全文 (522) HTML (56)   可视化   收藏

    随着星载微光成像仪器的出现,人类可以探测到夜间低照度条件下的可见光辐射,尤其是进行了高精度辐射定标后,这些微光辐射资料的定量应用成为最近的研究热点。系统总结了夜间星载微光成像仪在大气、海洋和环境领域的应用研究进展,首先,介绍了星载微光成像仪载荷的发展历程。然后,详细总结微光数据在大气、海洋和环境3个地球科学领域典型应用和带来的科学上的新发现。最后,围绕新的科学目标展望了未来星载微光成像仪的设计思路和应用前景。

  • 综述与评述
    魏江峰, 宋媛媛, 逯博延
    地球科学进展. 2023, 38(9): 881-889. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2023.055
    摘要 (1422) PDF全文 (371) HTML (56)   可视化   收藏

    降水日循环是气候系统中多种动力和热力过程共同作用的结果,与水循环和陆气相互作用密切相关。在华北地区,降水日循环受到山谷风环流、边界层惯性振荡和海陆风环流等影响,主要表现为凌晨和下午两个峰值。同时,人为排放导致的较高的气溶胶浓度也对降水日循环有一定影响。介绍了华北降水日循环的基本特征和影响因素,并总结了近期在华北降水日循环与陆气耦合的联系、华北降水日循环的模式模拟及气溶胶的影响等方面的研究,归纳了已有的科学认知,总结了现有研究的不足和面临的挑战。总之,深入研究降水日循环及其影响因素,可以帮助我们更好地理解降水的形成机制和演变规律,为提高降水精细化预报能力提供科学支撑。

  • 综述与评述
    姚楠, 马耀明
    地球科学进展. 2023, 38(6): 580-593. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2023.029
    摘要 (1326) PDF全文 (344) HTML (40)   可视化   收藏

    青藏高原、伊朗高原和蒙古高原属于亚洲高海拔地区,3个高原热力作用对同期和后期中国天气气候有重要影响。首先,介绍了3个高原地表感热时空变化特征,结果表明在全球变暖的背景下,3个高原地表感热经历了明显的年际和年代际变化,基本都在20世纪末到21世纪初出现年代际转折,之后探讨了它们之间地表感热可能存在的联系。其次,归纳总结了3个高原春季和夏季地表热力状况对中国天气气候的影响研究进展,结果显示:青藏高原感热对高原低涡的生成、发展和东移有重要作用,在适当的背景环流下会给中国东部地区带来暴雨天气;青藏高原和伊朗高原的“感热气泵”为亚洲季风区提供有利的大尺度上升背景场,而且这2个高原的热力协同作用对中国南方夏季降水的贡献要大于二者的线性叠加;青藏高原、伊朗高原和蒙古高原地表加热激发的次级环流下沉支与中国北方暖干化关系密切,且3个高原感热异常会引起其上空大气环流异常,通过大气遥相关调节中国北方天气气候。最后,在此基础上讨论了现有研究的不足,并对未来关于青藏高原、伊朗高原和蒙古高原感热的天气气候效应的研究进行了展望。

  • 综述与评述
    熊育久, 王旭, 吴陈彬
    地球科学进展. 2023, 38(11): 1097-1106. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2023.069
    摘要 (1202) PDF全文 (289) HTML (35)   可视化   收藏

    精准的蒸散发观测是解释和理解水与能量交换过程及其机理的重要途经,亦可为蒸散发遥感产品验证提供数据支持。基于表面更新理论的高频温度法对蒸散发物理过程的描述,不同于经典的涡动相关法,是一种新兴的蒸散发观测手段,其观测精度媲美涡动相关系统,且高频温度观测系统成本较低(低于波文比系统),在欧美等地获得推广应用。通过梳理高频温度法理论基础与国外近30年的研究进展,结合国内初步观测与研究成果,探讨了高频温度法应用中面临的问题与挑战,为推动国内蒸散发观测方法多源化并从多角度理解蒸散发过程及其机理提供方法支撑。

  • 研究论文
    袁娜, 邓玲玲, 尹霞, 宋善海, 刘绥华
    地球科学进展. 2023, 38(11): 1145-1157. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2023.062

    贵州省具有独特的地形地势和复杂的气候条件,分光地表反照率(短波、近红外和可见光)研究不仅能细化地表参数、了解太阳分光辐射特征,还能为探究低纬山区地—气系统能量转换过程中相关分光辐射变量的物理过程提供科学参考。基于MCD43A3反照率数据、MCD15A2H叶面积指数数据、气温、降水、土地利用和土壤水分数据,使用异常变异分析、Theil-Sen(T-S)和Mann-Kendall(M-K)趋势分析以及地理探测器,分析贵州省分光地表反照率时空变化趋势及影响因子。结果表明: 分光地表反照率年际变化大小排序为:近红外>短波>可见光,除可见光地表反照率外均呈上升趋势,3个波段地表反照率高值区基本一致,呈东北至西南一线以及西部威宁县分布; 在季节变化中,短波和近红外地表反照率大小排序一致为:夏>秋>春>冬,可见光地表反照率为:春>冬>秋>夏; 分光地表反照率的主要影响因子均为叶面积指数,其次为土地利用。研究结果可揭示贵州分光地表反照率时空变化和驱动机制,为贵州山区生态保护提供参考。

  • 综述与评述
    黄春林, 侯金亮, 李维德, 顾娟, 张莹, 韩伟孝, 王维真, 温小虎, 朱高峰
    地球科学进展. 2023, 38(5): 441-452. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2023.022
    摘要 (849) PDF全文 (1074) HTML (115)   可视化   收藏

    以深度学习为核心的数据驱动方法逐步应用于地球科学领域,但这类方法在模型的可解释性和物理一致性等方面还存在挑战。在遥感大数据背景下,如何结合深度学习和数据同化方法,发展陆地水循环过程模拟与预报的新技术和新方法成为地球科学领域的重要研究方向。重点梳理了近年来深度学习在改善陆地水循环要素观测数据质量以及深度学习如何减少物理模型不确定性方面的最新进展,从观测、模型和系统集成3个方面凝练出深度学习融合遥感大数据的陆地水文数据同化研究的关键科学问题: 深度学习反演遥感产品时,如何增强样本的时空代表性? 如何发展数据同化框架下物理导引的深度学习新方法? 如何通过“数据—模型”双驱动提升陆地水循环的可预报性?开展相关研究和探索将有助于推动“数据—模型”混合建模方法在水文领域的深入应用,提高陆地水循环过程的模拟和预测能力。

  • 综述与评述
    张立杨
    地球科学进展. 2023, 38(5): 453-469. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2023.018

    硅质岩广泛分布于前寒武纪到新生代的造山带和沉积盆地中,对其成因和沉积环境进行研究对于了解区域的古地理、古构造、古海洋和古气候演化等信息具有重要作用。通过归纳总结已有的判别硅质岩成因和沉积环境的地球化学指标,认为硅质岩成因的判别应重点关注自生硅质矿物,并以外来混入物质作为参考,其有效的判别指标包括Al、Ti、Fe、Th、Ge/Si值、Si同位素和稀土元素等;硅质岩沉积环境的判别关键在于区分陆源物质和海底热液物质对硅质沉积的相对贡献比例,以往的沉积环境判别图解虽然有一定的实用性,但误差较大,需要谨慎使用。对于造山带中出露的硅质岩,考虑到其与洋板块地层关系密切,尝试建立了二者之间的关联模型。依据此关联模型,造山带中的硅质岩可分为洋脊—海岭亚型、远洋深海平原亚型Ⅰ、远洋深海平原亚型Ⅱ、洋岛—海山亚型、洋内弧亚型以及弧前海沟亚型。硅质岩—洋板块地层关联模型不仅为利用硅质岩恢复造山带增生杂岩原始序列提供了依据,同时将硅质岩作为区分大洋主洋盆和弧后、弧间洋盆的重要证据。以大洋钻探在太平洋获得的部分始新世硅质沉积为例,认为大洋主洋盆以发育几乎不受陆源和热液物质影响的深海平原硅质岩为特征,这类硅质岩具有Fe/Ti值接近20、Eu/Eu*值接近1.1以及负的Ce/Ce*值等地球化学特征。上述认识将为后续造山带中的硅质岩研究提供新的思路和参考依据。

  • 综述与评述
    王田野, 王平, 吴泽宁, 尹君, 于静洁, 王慧亮, 于志磊, 许红师, 尹立河, 严登华
    地球科学进展. 2023, 38(8): 790-801. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2023.044

    在全球变化背景下,全球陆地植被生态系统如何响应和适应日益加剧的干旱环境,即干旱胁迫下植被生态韧性的空间格局和演变机理,成为当前生态学和生态水文学研究的核心内容之一。近年来,围绕植被变化与水分胁迫关系的研究不胜枚举,对其机理的认识不断深入。然而,对于植被生态韧性的阐释仍存在较大的分歧和争议,主要原因之一是对生态韧性内涵的理解尚未统一。针对这一问题综合了国内外学者的观点,认为解析生态韧性不仅应当考虑干旱事件下的系统抵抗和恢复能力,更应从系统演化的角度解析变化环境下的系统应对与适应行为,即抵抗力、恢复力和适应性应该是衡量生态韧性的3个最重要的维度。围绕这3个主要维度梳理了国内外近期研究成果,从生态韧性特征的空间格局、影响机理以及适应策略方面,总结了学术界当前对生态韧性的主要认识和待解决的关键问题。旨在通过对生态韧性概念的辨析和研究现状的梳理,促进学界就生态韧性的界定及其定量方法方面展开讨论,从而为解释韧性演变规律及其内在机理奠定基础。

  • 基金项目管理与成果介绍
    高阳, 熊巨华, 张中浩, 蔡顺, 张琍, 安雨, 白开旭, 李汝资, 杨艳丽, 杨振
    地球科学进展. 2023, 38(10): 1015-1024. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2023.063

    介绍了2023年度地理科学学科集中受理期项目申请与受理状况,分别从三大分支学科、3种项目类型与4类科学问题属性方面分析了2023年度科学基金项目评审与资助状况,并指出了在项目申请与评议工作中应注意的事项。对于2022年底的结题项目,分析了各类项目发表SCI/SSCI和中文核心期刊收录论文情况,并重点阐述了各分支学科项目取得的主要研究进展。

  • 综述与评述
    段梦伟, 李如仁, 刘东, 蒋昕桐, 仇志强, 李柯妤
    地球科学进展. 2023, 38(7): 675-687. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2023.030

    河流悬浮泥沙动态监测对河道变迁、水利工程安全运行、生态和环境保护等都具有重要的应用价值,利用遥感技术可对大区域河流水体悬浮泥沙进行实时监测。与海洋和湖泊等大面积水体相比,当前对河流悬浮泥沙遥感关注较少,且已有研究主要关注入海河流河口区域。为充分发挥不同时间、空间和光谱分辨率多源卫星遥感资料优势,实现更广泛区域、不同级别河流的悬浮泥沙输运遥感监测,对国内外已发表的关于河流悬浮泥沙卫星遥感的数据源和模型进行了系统归纳,总结出河流悬浮泥沙卫星遥感研究中面临河流遥感反射率高精度提取、悬浮泥沙浓度高精度遥感和基于二维表层悬浮泥沙浓度遥感的三维通量遥感等挑战和难点;在此基础上,从去除邻近效应大气校正、考虑悬浮泥沙粒径分布的浓度遥感和悬浮泥沙输运通量三维遥感3个方面对河流悬浮泥沙遥感监测的未来发展进行了展望。

  • 综述与评述
    曾庆伟, 刘磊, 胡帅, 刘西川, 高太长
    地球科学进展. 2023, 38(7): 661-674. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2023.034

    准确获取大气中云粒子的原位探测信息,对于揭示气溶胶—云—降水形成物理机制、改进数值预报模式微物理参数化方案、评估人工影响天气催化效果等具有重要的应用价值。数字全息测量技术能够同时获取云粒子的尺度、速度、相态和空间位置等信息,且具有覆盖粒子尺度范围广(μm~mm)、空间采样精度高(可达mm量级)和仪器采样体积可准确确定等诸多优点,在云微物理观测领域具有广阔的应用前景。总结了目前国内外数字全息云粒子测量仪器的研究现状,分析了仪器研制所涉及的全息光路设计、机械防护和全息图处理等几个关键技术问题,并介绍了全息云粒子观测结果在揭示混合云内冰晶冻结机制和云中湍流混合作用影响微物理机制等方面的应用。最后,从技术应用角度对全息光路优化设计、全息图处理方法、仪器结构防护和外场观测试验等方面作了一定的思考和展望,以期为开展相关仪器研制和云微物理观测应用研究提供参考。

  • 综述与评述
    童森炜, 杨进宇, 万显会, 牛晴晴, 高树基
    地球科学进展. 2023, 38(7): 688-702. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2023.033

    羟胺(NH2OH)是海洋中极为活跃的痕量氮素之一,是氨氧化、硝酸盐异化还原成铵和厌氧氨氧化等诸多氮循环过程的关键中间产物,是构架海洋氮循环网络的重要组成。同时,NH2OH也是温室气体氧化亚氮(N2O)的重要前体物,与海洋N2O的产生与释放紧密关联。因此,系统理解NH2OH在海洋中的源汇格局、时空变异及其调控机理,对刻画海洋氮循环以及气候效应至关重要。然而,由于NH2OH在海洋中纳摩尔级别浓度及其复杂、活跃的迁移转化过程,使得海洋学界对于NH2OH的认识仍不清晰。系统综述了当前关于海洋NH2OH的研究进展,重点总结了NH2OH潜在的源汇过程、测定方法及其对海洋N2O产生的可能贡献,以及海洋中NH2OH的分布特征及其潜在影响因素。最后,梳理了关于NH2OH测定和影响其分布的可能机理等方面存在的问题和难点,提出未来海洋NH2OH研究的建议与展望。

  • 基金项目管理与成果介绍
    刘羽, 孙建强, 吴志军, 张伟, 张亚南, 陈涛, 李紫燕, 曹文庚, 王鹏, 闵祥宇
    地球科学进展. 2023, 38(10): 1055-1068. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2023.066

    对国家自然科学基金委员会地球科学部环境地球科学学科2023年度相关项目的申请和获批情况进行分析,对于下一年度申请人和单位申请项目具有重要的借鉴意义。分析了环境地球科学学科2023年度各类项目的申请、受理、评议和资助情况;总结了2022年度环境地球科学学科项目结题情况以及主要学科方向取得的研究进展。

  • 综述与评述
    许茜, 效存德, 冯雅茹, 杜志恒, 王磊, 魏志强
    地球科学进展. 2023, 38(5): 470-482. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2023.016

    极地超常的变暖引起多年冻土不断退化并形成热融湖,该过程释放温室气体与气候变暖形成正反馈。微生物在碳循环不同环节均发挥着重要作用,理解热融湖中微生物对碳循环的调控机制,对于应对未来气候变化具有重要意义。综述了热融湖微生物参与的关键碳循环过程:梳理了热融湖形成过程和形成后微生物群落组成与分布;对有机碳分解、产甲烷和甲烷氧化等过程中涉及的主要微生物类群进行了总结;凝练了微生物对碳循环的调控机制及受环境变化的影响机制与要素。基于已有研究,得出如下认识: 多年冻土融化形成热融湖主要以陆生有机质为主,一些营养物质如磷酸盐、植物纤维素和亮氨酸残基等生物聚合物从陆地进入水体。 在多年冻土融化形成热融湖过程中,随着温度和通气条件的改善,有机质及各种生物聚合物可利用性增加了微生物功能基因多样性,提高了微生物对有机碳的分解潜势。温度、底物、溶解氧等和微生物群落的变化引起微生物代谢途径等的改变,从而影响了甲烷产生、甲烷氧化及固碳等过程,最终影响碳循环。 为了加深对热融湖中微生物介导碳循环过程的理解,提出了未来研究的方向:借助宏基因组技术及室内培养实验更加清晰地揭示微生物对碳循环各个过程的调节机制,加强不同环境条件下热融湖碳排放的野外观测,探索利用微生物来减轻气候变化的负面影响。

  • 学科发展与研究
    王建事, 王成新, 任婉侠, 赵彦志, 薛冰
    地球科学进展. 2023, 38(7): 757-768. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2023.039

    实现“双碳”战略目标的科学基础主要在于深入且系统地理解地球环境系统和人类经济系统之间的相互作用关系。作为以人地系统为主要研究对象的地理学,在“双碳”研究及成果服务中发挥了重要作用。基于“学科分支—数据方法—研究对象—成果贡献”的思路,对2000年以来中国主流地理学期刊及学者发表的“双碳”文献进行回顾和总结后发现: 不同地理分支学科下“双碳”研究主题呈现多样性的特点,自然地理学侧重研究人为及自然碳源碳汇变化,人文地理学侧重分析碳排放时空分异格局及形成机理,信息地理学侧重构建高时空分辨率碳数据集及开发空间分析工具; 碳核算方法包括排放系数法、实际测量法和遥感估算法等,其数据源主要包括社会经济统计数据、遥感卫星监测数据以及新型地理感知数据等,地学分析模型主要用于描述碳源碳汇空间分布模式,预测空间过程及结果; 地理学视角下“双碳”研究对象分为空间对象和活动对象,前者关注微观、中观和宏观等不同尺度碳源碳汇的空间特征及规律,后者关注能源、工业、农业、土地利用变化及林业等活动产生的碳源碳汇的地理分布; 地理学对“双碳”的成果贡献出口主要包括地理空间分异规律的空间差异化低碳治理、“经济—社会—生态”复合系统的低碳国土空间格局优化、人地系统协调的区域低碳行为主体治理网络等。最后,从数据研发、方法模型、决策运用和全球语境等方面提出了地理学视角下未来“双碳”研究的方向,以期为更好地服务于“双碳”目标提供一定的借鉴和参考。

  • 综述与评述
    牛雪琦, 时巍巍, 吴文欣, 刘树伟, 杨平, 李思亮, 晏智锋
    地球科学进展. 2023, 38(8): 802-814. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2023.043

    内陆水体是大气甲烷(CH4)的重要排放源,其中冒泡途径排放的CH4对总排放贡献较大。通过梳理国内外研究的最新进展,系统介绍了内陆水体CH4冒泡的产生、传输、氧化及排放机制,并概述了CH4冒泡排放的测定方法与技术。其次,基于不同的时空尺度,对比分析了全球内陆水体的CH4冒泡排放的时空变化特征;总结了CH4冒泡产生与排放过程中相关影响因素的作用机制,并介绍了水体CH4冒泡排放模型的发展现状。最后,探讨了内陆水体CH4冒泡的潜在研究方向与挑战,为后续中国内陆水体CH4冒泡排放观测、过程机理与调控机制探究、模型开发与估算等研究工作提供参考。

  • 大气探测与遥感
    许健, 张卓, 饶兰兰, 王雅鹏, 闫欢欢, 胡斯勒图, 石崇, 刘嵩, 格根塔娜, 王文煜, 石恩涛, 姚舜, 朱军, 王咏梅, 董晓龙, 施建成
    地球科学进展. 2024, 39(1): 56-70. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2024.002

    臭氧是地球大气中最重要的痕量气体之一,在气候变化和生态环境中均扮演着至关重要的角色。对流层臭氧作为光化学烟雾的重要成分之一,其浓度变化与人类活动息息相关。基于卫星遥感技术监测对流层臭氧浓度可以帮助我们更好地发现和定量解释对流层臭氧在不同季节、不同时刻以及不同区域的变化特征,探讨臭氧在对流层中的成因机制。随着卫星遥感技术的全面发展,臭氧遥感产品(例如臭氧总量、廓线等)无论在产品精度或是时空分辨率方面均取得了显著进步,然而,由于受较弱卫星信号与复杂下垫面的影响,对流层臭氧遥感产品精度仍无法满足目前对流层大气成分的精细化科学应用研究。主要围绕对流层臭氧卫星遥感,回顾和分析了臭氧卫星遥感载荷的发展历程和现状,结果表明国内外已基于不同谱段(紫外—可见光、热红外和太赫兹)实现了全球及区域臭氧的时空分布探测;讨论了基于不同技术遥感反演算法(直接与间接反演、多波段联合反演、天底—临边协同反演、基于机器学习技术的创新算法等)的特点及适用性,分析表明算法精度的提升包括从复杂大气背景下的辐射传输模拟、基于地面观测的先验信息优化以及仪器定标与信噪比等多方面的工作;展望了卫星遥感在全球和区域尺度提供可靠对流层臭氧观测数据的应用前景,为对流层臭氧污染的形成机理、人类活动与气候变化如何影响对流层臭氧浓度变化等方面的研究提供关键数据支撑。

  • 青促会之地球科学领域
    赵显烨, 王伟, 关成国, 宋晨冉, 庞科, 陈哲, 周传明, 袁训来
    地球科学进展. 2023, 38(8): 838-851. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2023.040

    古元古代大氧化事件(2.43~2.06 Ga)代表了地球大气氧含量首次显著升高,是地球宜居环境形成的关键时期。大氧化事件及相关碳循环扰动事件的研究,对理解地球宜居环境的形成与早期生命的演化十分重要,一直是地学领域的“热点问题”。通过系统梳理大氧化事件的研究进展,重点讨论了大氧化事件的时间框架以及启动过程与机制、大氧化事件期间碳同位素正漂移事件(Lomagundi-Jatuli事件)和大氧化事件结束后碳循环扰动事件3个方面的内容: 大氧化事件的启动具有间歇断续式特点,启动机制的研究呈现多元化观点; Lomagundi-Jatuli事件期间大气—海洋系统先后经历了氧化与脱氧过程,事件的启动机制可能是海洋初级生产力的提高,但不排除其他机制(如地球深部碳循环)的影响; Lomagundi-Jatuli事件后期全球范围内有机碳埋藏量显著上升且一直持续到1.7 Ga左右(Shunga事件),期间伴有碳同位素负漂移事件(Shunga-Francevillian事件),这2次事件的机制尚待深入研究。

  • 综述与评述
    孟宪萌, 黄檬, 黄杰, 赵琦, 刘登峰
    地球科学进展. 2023, 38(8): 780-789. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2023.023

    流域地貌和河网结构是地球内外营力长期综合作用的结果,是一个地区构造、气候、植被和生物等因素相互作用的最终表现。由于各地区构造、岩性以及气候等条件的不同导致流域地貌和河网结构存在显著差异,进而对流域水文响应机制与特点产生影响。首先,对定量描述流域地貌和河网形态的特征参数进行了梳理与总结,并详述了构造、岩性以及气候等因素对流域地貌和河网结构影响的研究历程;其次,指出如何再现流域地貌演化过程以及定量研究流域地貌形态的主控因素是当前面临的主要问题;第三,对地貌演化模型的诞生、发展及应用进行了回顾与评述;最后,指出将传统地貌学研究方法与地貌演化模型相结合开展流域地貌及河网结构影响机制的研究是未来的主要发展方向。

  • 研究论文
    黄春林, 冯娅娅, 高峰, 赵雪雁, 钟方雷, 程清平, 魏彦强, 宋晓谕, 王宝, 王鹏龙
    地球科学进展. 2023, 38(10): 987-998. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2023.060

    定量评估可持续发展目标(Sustainable Development Goals, SDGs)的进展和指标间复杂的相互作用对于监测SDGs的实现进度以及指导政策制定和实施至关重要。以国家可持续发展议程创新示范区(临沧市)为研究区,基于统计、遥感和监测等地球大数据,在SDGs全球指标框架的基础上,通过实地调研,结合临沧市地域特色和数据获取情况,选取70个SDGs指标构建了评估边疆多民族欠发达地区SDGs进程的指标体系。在此基础上,计算了2015—2020年临沧市16个SDGs得分值和可持续发展综合指数,评价了临沧市SDGs进展状况,提出了临沧市可持续发展面临的关键挑战及解决对策。研究表明,2015—2020年临沧市SDG 6、SDG 7和SDG 13基本保持较高的得分值,其余目标和可持续发展综合指数均呈现增大趋势。在SDGs发展进程方面,16个目标均具有较好的发展进程,SDG 5年均增长率最大,SDG 13基本保持不变;此外,有81%的SDGs指标具有较好的发展进程。该研究可为其他典型示范区推进可持续发展建设提供参考,为推进中国乃至全球欠发达山区可持续发展提供良好借鉴。

  • 综述与评述
    徐秋娥, 角媛梅, 张兆年, 丁银平, 张洪森, 陶妍
    地球科学进展. 2023, 38(6): 594-609. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2023.028

    地下水测年是水循环尤其是水文地质研究的关键环节之一,但已提出的地下水年龄概念及其测年方法具有复杂多样且难以区分的特点,给实际应用和进一步发展带来困扰。系统梳理了学术界常出现的地下水年龄和滞留时间的概念内涵,同时对衍生的理想化年龄、示踪剂年龄、表观年龄、年龄分布和模型年龄等相关概念进行了辨析,综合分析并绘制了地下水年龄相关概念间的关系图;根据示踪剂类型,总结并评述了地下水测年的天然同位素示踪剂方法(包括放射性核素衰变法和稳定核素线性积累法)、人类活动产生的核素和温室气体示踪剂样品的采集、分析方法及其优缺点;指出地下水测年方法存在水质点和水体系统2个研究角度,并对当前正大量兴起的、从水体系统(动态)角度出发的多示踪剂联用和年龄数据的模型解释方法进行了评述,认为地下水测年方法需根据研究目标和示踪剂适用范围综合确定,未来应重点关注表征地下水系统时空动态的年龄分布研究,加强地质、水文和水化学等多学科数据信息的整合,从而建立地下水流数值模型来刻画年龄分布及模型研究。

  • 综述与评述
    孙军, 谷挺, 贾岱, 付阳
    地球科学进展. 2024, 39(1): 12-22. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2023.073

    氧化亚氮(N2O)是一种重要的温室气体,对臭氧层具有破坏作用。在微藻培养过程中以及富营养化湖泊等以微藻为基础的生态系统中,已经观察到N2O的排放。然而,对于藻类中N2O收支平衡的重要作用以及潜在的藻类N2O产生途径却鲜有报道。综述了近年来藻类排放和吸收N2O的相关研究,主要内容包括藻类与N2O关系研究的发展历程、N2O在藻类体内产生和消耗的几种可能途径、藻类微环境对N2O分布格局的影响及其潜在的对全球气候变化的影响。鉴于政府间气候变化专门委员会目前没有考虑藻类水华或藻类养殖期间可能产生N2O排放,呼吁在全球范围内加强藻类N2O生产相关的实验研究,为全面理清藻类在N2O排放和吸收中的重要作用,全面评估水生生态系统温室气体排放提供支撑。

  • 研究论文
    张翔, 孙雯
    地球科学进展. 2023, 38(5): 493-504. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2023.020

    2015—2017年南非西开普省遭受了特大干旱冲击,造成了城市可用水资源的极度短缺,使其首都开普敦市成为人类历史上首个面临“零日”灾难(关闭该城市水龙头的确切时间)威胁的现代城市。但此次灾害的多种致灾因素的交互机理和过程尚不明确,人为供用水管理如何科学应对自然降水变异的模式有待进一步挖掘。因此,通过气象干旱、水文干旱和城市供用水管理3个维度挖掘其中的关键阶段、空间分布和管理效益。结果表明: 西开普省2015—2017年气象干旱面积和强度显著增加,且2017年5月干旱情况最为严重。相比于标准化降水指数,标准化降水蒸散指数检测到的干旱更为显著。 西开普省的水文干旱在2017年5月最为严重,这与气象干旱的时空特征规律大体一致,体现出气象—水文干旱迅速传播的特征。标准化径流指数结果与水库储水量变化均反映该地区的水资源缺乏,表明此次干旱事件对严重依赖降雨和水库供水的西开普省产生了显著影响。 西开普省政府针对此次干旱演进过程采取了不同等级的用水限制和管理政策,有效推迟和避免了“零日”灾难,但在政治和经济等方面解决用水不平等的问题还值得商榷和改良。研究表明城市干旱问题涉及气象、水文和供用水多个系统及其相互作用,需要从致灾时空过程角度监测、理解和减缓。

  • 研究论文
    李超, 陈国辉, 何智远, 王平, 薛飞, 施一凡
    地球科学进展. 2023, 38(7): 729-744. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2023.038

    中国西部新生代陆内前陆盆地的迁移过程反映了与其耦合的造山带的缩短隆升历史。通过综述恢复前陆盆地迁移过程的研究方法及其与地壳缩短过程的定量关系,阐明了前陆盆地迁移过程的构造指示意义。横跨前陆盆地的地震反射剖面可显示盆地内的地层上超或砾岩—砂岩过渡带迁移,反映盆地迁移过程;结合磁性地层学约束的地层年龄,可获得迁移速率;该速率的变化对应前陆盆地基底相对造山带的俯冲速率变化,反映造山带吸收的地壳水平缩短速率变化。通过对比分析西昆仑山北侧及天山南、北侧的陆内再生前陆盆地的迁移过程,发现约30 Ma以来西昆仑山和天山的地壳缩短速率变化趋势和变形模式均不相同,可能反映二者造山的动力学机制差异。该方法未来还有望应用于青藏高原东北缘以恢复高原生长过程。

  • 综述与评述
    李姜辉, 余凤玲, 牛雄伟, 周天, 张运修, 李雯菱
    地球科学进展. 2023, 38(11): 1121-1144. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2023.071

    海底碳封存是减少全球温室气体排放的重要途径之一。为确保高效安全地封存CO2,需要在封存前、封存期间和封存后对CO2的潜在运移空间进行勘探、评估和监测。当前可用于海底碳封存监测的方式主要有聚焦海底井筒的内置传感监测、聚焦储层和盖层的地球物理监测以及聚焦海床和海水层的海底环境监测。这3种方式在海底碳封存监测中分别可获得注入、监测井筒附近的温度、压力和声学等数据,深部储层和盖层地震、电磁、重力等数据,以及浅部沉积层和海水层声学、化学和海洋学等数据,对这些数据进行分析有助于识别注入地层CO2的运移特征。但欲获取海底碳封存监测的相关数据,必须首先实现针对相关监测技术和研究方法的集成应用和优质方案的设计,这也成为当前学术界和工程界亟待解决的难题。本着尽可能降本增效的原则,为实现科学有序地进行海底碳封存监测,整理了不同监测方式和相关支撑技术的工作原理、应用现状以及面临的挑战,并展望了海底碳封存监测技术的未来发展。研究结果将为我国海底碳封存作业的实施和发展提供基础指引。

  • 基金项目管理与成果介绍
    何建军, 赵卫雄, 刘哲, 薛海乐, 杨亚力, 旷烨
    地球科学进展. 2023, 38(10): 1083-1096. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2023.068

    国家自然科学基金委员会地球科学部地球科学五处(大气学科)顺利完成2023年度集中接收项目的申请、评审、资助和结题等工作。从项目申请来看,2023年度大气学科收到面上项目、青年科学基金项目和地区科学基金项目申请共计1 928项,较2022年度增加了6.1%,其中2项申请书因不合管理规范而不予受理,不予受理项目数较往年有所减少。收到国家杰出青年科学基金项目申请62项,优秀青年科学基金项目申请92项,受学部委托负责的“天气及气候系统与可持续发展”领域重点项目接收申请49项。从项目评审结果来看,面上项目、青年科学基金项目和地区科学基金项目通讯评审综合评价得分较前两年有所提升。学科评审组会议继续试点分组讨论,以提高评审效率。会评专家明确“支撑技术”板块的定位,支持支撑技术相关研究。从资助情况来看,以上3类项目共资助417项,平均资助率为21.6%,较2022年度有所下降。从结题成果来看,2022年度这3类项目共结题319项,发表论文等指标与往年相当。

  • 青促会专栏
    张雪冰, 张泽和, 鲁显楷
    地球科学进展. 2023, 38(10): 999-1014. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2023.061

    大气氮沉降增加及其全球化影响了陆地生态系统碳循环模式。微生物碳利用效率是驱动土壤碳循环的重要因素,同时也是土壤碳循环模型的重要参数。然而,氮沉降对土壤微生物碳利用效率影响的结论不一致,其背后的作用机理也不清晰,这严重限制了对在大气氮沉降下土壤碳循环动态和碳储存潜力的预测。对森林生态系统土壤微生物碳利用效率的历程和方法进行了综述,并从生物因子和非生物因子两个方面归纳总结了氮沉降增加对微生物碳利用效率影响的机理。在生物因子方面,氮沉降可通过改变微生物量和群落结构以及调节微生物酶活影响微生物碳利用效率;在非生物因子方面,氮沉降可通过改变土壤氮状态、土壤化学计量学和土壤pH,以及地上植被动态(如根系分泌物、凋落物输入等)影响微生物碳利用效率。总体来看,适量氮沉降可以缓解生态系统的氮限制,提高微生物的活性,进而促进微生物碳利用效率;但过量氮沉降则会抑制微生物生长,降低微生物碳利用效率。最后,对未来研究进行了展望,强调要优化微生物碳利用效率的测定方法、从不同时间尺度和空间尺度研究多因素交互的影响等, 以期为深入研究森林生态系统碳循环过程与机制提供理论支持,同时为准确评估和预测森林生态系统土壤碳库的固碳潜力提供科学依据。

  • 综述与评述
    刘娇娇, 刘军志, 宋超, 张蔚珍, 刘勇勤
    地球科学进展. 2024, 39(2): 111-123. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2024.013
    摘要 (227) PDF全文 (285) HTML (319)   可视化   收藏

    河流是连接陆地和海洋两大碳库的“重要管道”和“生物反应器”,深入理解河流碳循环过程并建立河流碳循环模型是估算区域尺度河流碳通量的重要手段。当前,对河流碳循环模型构建与应用的探讨还较为缺乏。通过文献调研对河流碳循环机理和已有模型研究进行回顾和总结,首先归纳了河流中颗粒有机碳、溶解有机碳和溶解无机碳的主要来源及相关迁移转化过程,然后对经验统计和机理过程两大类河流碳循环模型的模拟方法、应用现状和优缺点进行了综述。经验统计模型采用统计或机器学习方法建立河流碳通量与环境因子的关系,建模较为简单,但普适性和外推性较差;机理过程模型在陆面模式或水文模型中耦合河流碳循环相关过程,物理性和可靠性较强,但较为复杂。不同模型的侧重点和对河流碳循环过程的表达各不相同,适用场景也不相同。河流碳循环模拟研究目前尚处于起步阶段,现有模型对陆地和水体碳循环过程以及人类活动影响的表达普遍不足,无法准确模拟和预测河流碳循环过程的长期变化。今后应加强对河流碳循环过程的观测,提高对陆地和水体碳循环机理的认识,进而完善其在模型中的表达,提高河流碳循环模拟的精度,为中国实现“双碳”目标提供科学支撑。

  • 院士论坛
    周卫健, 赵雪, 陈宁
    地球科学进展. 2024, 39(1): 1-11. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2024.008

    国际地层委员会人类世工作组决议人类世应由全球界线层型剖面和点位(“金钉子”)定义为一个正式的地质年代单位。20世纪中叶以来人类活动突变式增强,改变了原有的地球演化速率和方向,对地球环境造成极为显著的影响,并在地质记录中留下清晰的具有全球同步特性的物理、化学和生物印记,为识别这一年代地层单位的底界提供了最佳选择。当前,全球共有12个人类世“金钉子”候选剖面和点位参评。与此同时,中国学者在人类活动代用指标体系构建、人类世候选“金钉子”研究与国际对比方面取得了突出进展,发现人工放射性核素、微塑料、δ13C、δ15N和硅藻等均可作为人类活动理想的标志物,且远离城市和人类活动影响的中国四海龙湾玛珥湖沉积物剖面对全球信号敏感,239,240Pu浓度于1953年快速增加,多环芳烃、129I、烟炱14C、碳球粒、DNA、δ13C和重金属等指标在1953年前后均存在系统性变化,因此提出1953年作为人类世底界。中国四海龙湾湖沉积物剖面与日本别府海湾沉积物剖面被人类世工作组提议作为人类世“金钉子”辅助剖面。未来人类世科学研究的最终目标应是在阐明人类活动对地球系统影响的基础上,深化人地系统耦合与适应的可持续发展理论和技术创新。

  • 综述与评述
    杨超群, 朱祥峰, 王亮, 沈传波, 李云帅
    地球科学进展. 2024, 39(2): 124-139. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2024.005
    摘要 (221) PDF全文 (429) HTML (298)   可视化   收藏

    长江是亚洲最大的河流系统,其形成演化对东亚地区的地形、气候变化、生物演化和物质循环都具有重要的指示意义。长江三峡位于扬子板块中部,其形成贯通了四川盆地和江汉盆地水系,被认为是长江演化过程中最重要的事件之一。然而,有关三峡的形成却颇具争议,为了厘清长江三峡的形成过程,回溯了关于长江三峡的成因和形成时间的百年争议,并对长江三峡形成机制和过程研究进行了梳理。通过分析发现,由于研究思路、研究对象和研究方法的限制,长江三峡侵蚀时间和下游物源分析结果矛盾,长江三峡东流贯通时间存在较大争议。综合分析认为,长江三峡的形成研究应通过峡谷基岩的侵蚀以及江汉盆地沉积物物源分析来共同约束,尤其是通过独居石裂变径迹和宇宙成因核素定年等年代学方法以及单颗粒矿物地球化学分析和全岩同位素分析的联合应用可以为峡谷侵蚀时间和江汉盆地及四川盆地源汇体系建立时间提供更为精确的约束。研究表明,可基于地球系统科学和源—汇系统理论,从构造—地貌—气候演化的视角,对后续的长江三峡以及其他大型河流演化进行全流域的系统分析,尤其是可以综合青藏高原等源区的地球化学特征、隆升时间以及沉积盆地演化、盆地沉积物碎屑矿物地球化学特征等,共同分析长江等大型河流演化过程。

  • 综述与评述
    徐名兰, 杜林, 葛茂发
    地球科学进展. 2023, 38(12): 1203-1212. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2023.080

    由于气候和环境效应的影响,海洋上空气溶胶受到研究者的关注。海水中气泡上升至海面破裂时,会把海洋微表层的表面活性物质富集到海洋飞沫气溶胶中,从而影响其物理和化学性质。总结了海洋表面活性物质的来源及其表征量化方法,阐述了表面活性物质对海洋飞沫气溶胶数浓度及粒径分布的影响,进而归纳了对吸湿性、云凝结核活性和冰核活性的影响机制。由于来源、类型、结构及其他环境条件的不同,表面活性物质对海洋飞沫气溶胶的产生及理化性质的影响具有显著差异,给研究海洋飞沫气溶胶的环境和气候效应造成困难,需要进一步开展表面活性物质的观测和模拟研究,为改进海洋飞沫气溶胶区域和全球建模提供科学支撑。

  • 综述与评述
    张福乐, 王锦龙, 黄德坤, 于涛, 杜金洲
    地球科学进展. 2024, 39(1): 23-33. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2024.001

    2023年8月24日,日本政府启动福岛核污染水排海,这将进一步增加对海洋生态环境的辐射风险。分析了福岛核污染水中主要人工放射性核素的浓度,估算了其在福岛核污染水中的储量。根据东京电力公司公布的数据发现,截至2023年3月,福岛核污染水储罐中3H的浓度为1.9×105~25.0×105 Bq/L,明显超出日本法律允许的3H的最大排放浓度(6×104 Bq/L);部分核污染水储罐中90Sr和129I的浓度也高于日本法律允许的90Sr和129I的最大排放浓度(30 Bq/L和9 Bq/L)。经估算,在排海前福岛核污染水中3H和129I的储量分别为0.9 PBq和6.2×109 Bq,这与核事故阶段3H和129I泄漏到海洋中的量(0.1~1.0 PBq和6.9×109 Bq)相当。此外,进一步对福岛核污染水中典型放射性核素(如3H、14C、60Co、90Sr、129I、134,137Cs和239,240Pu等)在海洋环境中的迁移转化行为进行了论述,重点介绍了福岛放射性核素在太平洋海域的迁移路径,及其在海洋沉积物上的吸附和海洋生物中的富集行为。期望为中国应对福岛核污染水排海提供一定的科学依据和见解。

  • 研究论文
    张宇翱, 张旭, 昝金波, 方小敏
    地球科学进展. 2023, 38(6): 619-630. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2023.031
    摘要 (193) PDF全文 (484) HTML (364)   可视化   收藏

    IPCC第六次评估报告(AR6)显示,自20世纪起极地冰盖持续消融,全球海平面不断上升。目前对于地球冰盖未来的预测以及过去的演变历史尚不明确,而数值模拟能够提供一种有效的解决方案。在冰盖模拟研究中,冰期指数法可依据古气候代用指标将离散的气候强迫转化为连续的气候强迫,用于冰盖演变的瞬态模拟。基于该方法,利用2组(共6条)分别代表全球海平面和温度变化的代用指标,开展末次冰期旋回北半球冰盖的时空演变模拟研究,结果表明: 模拟的冰量演变特征受指数的变化趋势控制; 在指数变化特征(轨迹和变幅)相似时,千年尺度气候突变事件的存在会导致模拟的总冰量偏少; 在同一气候强迫下,不同指数模拟的最大冰盖范围受夏季0 ℃等温线的约束,同时指数的演变轨迹与变幅也会影响末次冰期盛冰期冰盖模拟的空间分布。因此,在利用冰期指数法开展冰盖瞬态模拟研究时,需根据关注的研究区域选取有代表性的指数并考虑古气候代用指标(即冰期指数)的不确定性对模拟结果的影响。

  • 综述与评述
    王梦迪, 马明明, 邱煜丹, 黄惠欣, 刘秀铭
    地球科学进展. 2023, 38(5): 483-492. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2023.017

    早古近纪是新生代典型的温室气候期,期间发生了一系列快速短暂的、以碳同位素(δ13C)负偏移为特征的增温事件(也被称为极热事件,hyperthermals),其中Danian期早期Dan-C2事件是白垩纪末期生物大灭绝之后出现的第一个热事件,因而其环境效应和生态效应受到了广泛关注。但是随着研究的不断深入,关于Dan-C2事件的争议也不断增加。通过总结Dan-C2热事件研究的最新成果,对其全球性意义及其触发机制进行综述后发现: 全球性意义存在争议:海洋记录方面,Dan-C2事件期间的碳同位素负偏移目前局限在大西洋和特提斯洋局部地区的浮游有孔虫和全岩记录中,底栖有孔虫很少记录到该事件,表明其可能只是一次区域性的碳扰动事件。此外,该事件期间全岩和浮游有孔虫的氧同位素(δ18O)指示的增温也仅局限在北大西洋部分海域的表层海水,底层海水普遍缺乏增温的证据。同时,尽管已有陆相Dan-C2事件的证据被发现,但是与海相记录相比,陆相记录在数量、年代学及地层的连续性上,还存在很大的不足,导致陆相记录难以与海洋记录开展深入有效的对比工作,因此该事件的全球性意义受到质疑。 触发机制存在争议:高精度年代框架显示Dan-C2事件发生在轨道偏心率极大值处,表明轨道驱动对该事件有一定的影响,同时该事件又与印度德干高原火山喷发的最后阶段在时间上吻合,暗示着火山活动排放的温室气体可能对Dan-C2事件期间的增温也有所贡献,但二者对该事件的相对贡献尚难以评估。未来研究要着重于以下方面: 不同海域Dan-C2事件记录的差异性以及海洋深层水记录缺失的原因; 建立更多可靠的陆相记录,在此基础上进一步探讨Dan-C2事件的全球性意义及其触发机制。