信息地理学:地理三元世界的新支点

从三元世界发展的未来趋势出发,提出在信息世界中构建信息空间,进行自然要素、人文要素的信息映射、传播与转换的应用需求.回顾了地理信息科学和人文地理学视角下信息地理学的相关研究,提出了三元世界视角的信息地理学概念解读.本文认为信息地理学是以地理七要素为基本表达框架,以社会七要素为基本聚合框架,通过对信息空间中各要素的时空分...     

中国人文地理学70年创新发展与学术特色

中国人文地理学不同于国外人文地理学社会化、人文化的发展趋势,形成了中国的学术特色;强化了中国地理学的统一性综合性,在中国可持续发展与生态文明建设中发挥了独特作用.其自然科学与社会科学交叉研究、应用基础与服务决策相结合的学科特点与"Future Earth"倡导的基本理念相向而行,作出了一系列先导性探索.新中国成立前人文地理学全面起步、缓慢发展,形成了自然与社会科学交叉的综合性学科特征,以服务国土空间利用的学科发展应用导向,为新中国人文地理学的创新发展奠定了基础. 70年来中国人文地理学创新发展经历了3个阶段:(1)改革开放前的践行"苏联模式"、经济地理学一枝独秀的发展阶段——技术经济分析方法显著提升了学科的定量化水平;(2)改革开放以来的人文地理学全面复兴、快速壮大的发展阶段——人文地理学与经济地理学并重的学科格局基本成形,人地关系地域系统理论成为学科发展的理论基石;(3)进入21世纪以来人文与经济地理学逐渐形成具有全球影响的学术特色的发展阶段——研究地球人文圈层和自然圈层相互作用、解决不同空间尺度和不同领域的可持续过程与格局问题.     

从风险社会理论视角看全国地震重点监视防御区制度的作用

地震灾害风险是中国社会可能遭遇的重大风险之一,地震灾害产生的社会风险具有显著的风险社会特征,本文从风险社会理论的视角分析了全国地震重点监视防御区制度的作用.文中梳理并整理了全国地震重点监视防御区的概念、确定的过程、全国地震重点监视防御区制度的内涵与建构过程,并以此为基础分析了全国地震重点监视防御区制度对控制我国重大社会风险的作用.本文认为,应在风险社会理论的指导下不断完善全国地震重点监视防御区制度,并将之贯彻到政府改革和社会治理的各个环节.     

干旱地区土壤-植被-水文耦合、响应与适应机制

从单个植株、坡面和流域三个尺度综述了干旱地区土壤-植被-水文耦合与响应的研究进展,并提出今后研究中需要关注的科学问题.未来研究需要通过多学科交叉与融合手段,加强土壤-植被系统整体性综合集成研究,主要包括地上与地下过程、植被退化与恢复过程、自然与人为扰动过程、多尺度与多要素综合观测与模拟.初步提出干旱地区植被的水分聚集适应理论,分析并讨论了树干茎流水分聚集系统、灌丛斑块水分聚集系统和沟道河网水分聚集系统的组成、结构和特点,揭示了不同水分聚集系统对水分胁迫的适应机制,可为干旱地区植被恢复提供理论支撑和实践指导.     

面向新时代地理学特征研究的地理建模与模拟系统发展及构建思考

区域性、综合性、复杂性是地理学的基本特征,其核心内涵的挖掘是新时代地理学发展的主要突破口及增长点.本文聚焦地理学研究的重要方法——地理建模与模拟,首先分析了地理学基本特征对地理问题求解的时代新需求,然后从模型资源、建模流程和运行架构三个方面分析了现有地理建模与模拟系统对地理学特征研究的支撑能力及不足,从而进一步探讨了地理建模与模拟系统在面向地理学区域性、综合性及复杂性特征研究时的发展方向.在此基础上,本文设计了新时代地理学特征研究引导下的地理建模与模拟系统实现架构,讨论了模块构成及功能实现,为地理建模与模拟系统更好地服务于新时期地理学发展提供了理论及技术支撑.     

饱和粗砂、粉土内甲烷水合物形成与分解过程中的水分迁移规律

用可探测土壤水分变化的pF-meter探头组装了新型水合物研究设备,并对两种饱和介质内甲烷水合物形成与分解过程中的水分迁移规律进行研究,以期望能为进一步探索多孔介质内甲烷水合物形成与分解机制提供参考.通过实验发现相同条件下,不同饱和介质内生成的甲烷水合物形态存在较大差异,且形成过程中的水分迁移规律也不同;水合物分解过程...     

地理信息科学:地理学的核心或是外缘?

地理信息科学作为具有外缘特征的交叉学科,传承了地理学的空间分析传统,并与信息地理学其他方向一起,将其他学科的技术方法(如大数据和人工智能)与地理空间特性相结合,探讨地理规律在普遍性和特殊性之间的平衡.同时,它处在地理学学科体系中的核心地位,从"夯实理论基础"以及"提升技术并推动应用"两方面使地理学更强大.     

地球关键带分类方法与中国案例研究

地球关键带是地球表层系统自然综合体,存在着区域均一性与差异性.国内外学者已围绕不同类型的地球关键带开展了一系列研究,但迄今为止没有构建一个系统的分类体系或进行区域划分,因此不能综合反映其区域特征.为了适应科学研究与自然资源规划的需要,在梳理地球关键带构成及其形成与演化主导影响因素的基础上,采用气候、成土母质、土壤类型、地下水深度、地貌类型与土地利用要素构建了地球关键带三级分类方案.在遵循地带性与非地带性相结合、地理要素量变与质变相结合的原则下,使用叠置法对主要构成要素的高级分类进行叠加和综合,并以中国为案例进行了地球关键带区划和制图.基于制图综合,将中国划分为44个一级单元、100个二级单元与1448个三级单元.对比分析了三级分类中典型单元的空间分异特征与形成原因,并分析了典型地球关键带的特征与中国现有观测站及其类型.通过对比国内相关区划工作,讨论了地球关键带分类与区划的应用价值与相关问题.通过分析国内外近十年的地球关键带研究进展,指出构建地球关键带演化过程与生态系统服务功能统一的理论框架是该新兴领域的重要任务之一.该研究提出的地表综合体分类方案能够综合体现地球关键带的区域差异及其驱动因子格局,为地表自然资源综合管理提供科学依据,可望对国内外相关研究提供参考和借鉴.     

基于裂隙尖端放电机制的深部岩体损伤自电特征分析

在大规模深部岩体损伤过程中发生的裂隙尖端放电现象往往引发地下雷电,对该现象发生机理、表现规律的揭示有助于地震、岩爆等的临灾预报.不同于在岩土体中液固耦合界面上发生的自然电场异常机理,在岩土体内部发生的裂隙尖端放电可谓是引发自然电场异常的另一重要微观机制.本文基于现有裂隙尖端放电的研究成果,详细阐述了裂隙尖端放电发生的过程,解释了岩体损伤过程中自然电场异常产生的微观机理,并结合室内实验成果论述了自电位的主要特征;进行了理论推导,认为在大尺度岩体连续损伤过程中,自电位具有含脉冲状波动并整体下降的特征;开展了原位测试,结果证明人工采掘扰动下的深部岩体连续破坏的过程中,自电位在破坏前期缓慢下降,在破坏过程中会出现脉冲状波动,随着破坏程度的加剧整体呈现波动中下降的规律,与理论推导、室内实验结论都相符.对比室内实验和原位测试成果发现,随着研究目标的空间尺度由mm级别扩展到m的级别,自电位波动的幅值也从数十个mV扩展到数百甚至上千mV,故认为在利用自电位波动规律来预测岩体破坏状态时,须受研究对象的空间尺度的约束.此外,在原位测试中发现,自电位对岩体损伤过程的响应较直流电阻率而言具有时域上的超前优势,并对此现象进行了解释.     

行星边界下的可持续食物系统评估及策略研究进展

以资源环境可持续的方式满足日益增长的食物需求是一项全球性挑战,行星边界概念框架的提出从土地利用变化、淡水利用、氮磷循环和温室气体排放等维度为可持续食物系统研究提供了科学参考.本文在全球和中国尺度,总结了行星边界框架在可持续食物系统研究中的阈值应用;基于以上阈值,评估了食物系统在耕地、淡水、氮、磷等资源利用和氮磷损失、温室气体排放等环境影响的可持续状况;梳理了改变饮食结构、改进技术和管理水平、减少食物损失浪费、优化农业生产布局等单一和综合管理策略在食物系统可持续方面的作用;最后,提出了未来可持续食物系统研究的发展方向,包括加强食物系统中各行星边界要素之间相互作用机制的研究、加强食物系统中各行星边界在国家和区域等的降尺度研究以及加强中国可持续食物系统政策制定的合理性等.本文能够为全球和中国未来可持续食物系统和农业土地利用管理提供理论基础和策略依据.     

新中国成立以来中国矿床学研究若干重要进展

新中国成立70年来,中国的矿产资源勘查取得了一系列重大进展,发现了数百个大型超大型矿床,形成16个重要成矿带.这些找矿重大发现为系统开展矿床成因研究、构建矿床模式、总结区域成矿规律和创新成矿理论提供了重要条件.中国的矿床学研究和发展大致可以划分为三个阶段,分别是新中国成立之初至20世纪70年代末,改革开放初期至20世纪末,以及21世纪之初到现在.论文首先概述了上述三个历史时期中国矿床学发展的特点和主要研究进展.早期的矿床学研究与生产实际紧密结合,重点关注矿床的地质特征和矿床分类.这一时期虽然研究条件落后,但学术思想活跃,提出了一系列创新的学术观点,建立了多个有重要影响的矿床模式,同时开始将成矿实验引入矿床形成机理的探讨.第二个阶段的一个显著特点是各种地球化学理论与方法被广泛应用于矿床学的研究,大大促进了对成矿作用过程和成矿机制的理解,并在分散元素成矿理论和超大型矿床研究方面取得了重大进展和突破,同时将板块构造引入各类矿床成矿环境和时空分布规律的研究.第三个阶段是中国矿床学与世界矿床学全面接轨并实现成矿理论系统创新的时期.这一时期各种先进的实验分析技术有力支撑了矿床成因的研究,深刻揭示了地幔柱活动、克拉通化、克拉通破坏、大陆裂谷作用、多块体拼合、大陆碰撞等重大地质事件与大规模成矿作用的耦合关系,并在大陆碰撞成矿、大面积低温成矿作用等重大科学问题的研究上取得了原创性成果,产生了重要的国际影响.论文概述了16类重要矿床类型的代表性研究进展,重点介绍了大塘坡式锰矿、大冶式铁矿、铜陵狮子山式铜矿、玢岩型铁矿、铁氧化物-铜-金(IOCG)矿床和石英脉型钨矿的成矿模式,分析了若干重大地质事件的成矿效应,总结了元素地球化学、稳定同位素地球化学、同位素年代学、流体包裹体分析、成矿实验、矿田构造等研究方法对推动中国矿床学发展所起的作用.文章最后简要分析了今后中国矿床学研究的发展趋势和重要研究方向,认为深部成矿作用规律、关键金属元素富集机理、非常规矿产资源、重大地质事件与成矿、超大型矿床等是今后矿床学的重点研究内容,提出要创新矿床学研究方法,加强跨学科交叉研究,使中国的矿床学能逐渐引领世界矿床学的研究,服务矿产资源国家重大需求.     

20世纪温度变化中自然变率和人为因素的影响:基于耦合气候模式的归因模拟

本文基于中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学国家重点实验室(LASG/IAP)发展的气候系统模式FGOALS_gl对近百年气温变化的模拟,讨论了自然变率和人为因素对20世纪全球变暖的相对贡献.数值试验结果表明,在自然和人为因子的共同强迫作用下,耦合模式能够合理再现20世纪全球平均气温随时间的演变;仅在自然因子作用下,模式不能再现1970年以后的全球变暖.自然因素对20世纪第一次变暖的作用是显著的,但温室气体是20世纪后期变暖的主要原因.在这一定性结论基础上,进一步对近百年变化中自然和人为因素的相对贡献做定量的归因分析,结果表明,除赤道中东太平洋和北大西洋外,人为因素对近百年的增暖起决定性作用.对全球、半球及大陆尺度而言,外强迫可以解释平均气温变化的70%以上,而内部变率贡献较小;但对于区域尺度而言,多数地区内部变率的贡献大于外强迫,区域尺度气温变化的机制较全球、半球尺度要复杂.对中国地区而言,20世纪早期的气温变化受自然变率影响,但20世纪后期的变暖主要是温室气体增加的结果.中国东部气温变化的空间分布表明,自然因素对近50年及近百年中国地区的变暖趋势贡献较小.在自然和人为因子共同作用下,模式能够再现近50年中国东部气温变化冬春两季增暖的特征、但没有模拟出夏季长江中下游地区及淮河流域的降温趋势;自然因子试验的结果表明,太阳活动对该区域的变冷有贡献,但模式无法再现该地区气温的季节变化特征.     

盾构超近距离上穿诱发既有隧道纵向与水平变形研究

盾构超近距离上穿既有运营隧道时,由于施工引起的土体扰动较大,控制地层沉降和扰动变形的难度也随之增大.基于宁波轨道交通5号线上穿运营的宁波轨道交通2号线区间隧道建立Flac3D模型,研究了掘进过程中既有隧道的变形规律,并探究了不同推进速度对隧道变形的影响.结果表明,当隧道开挖时,在掌子面还未达到既有隧道范围、位于既有隧道中心附近、超出既有隧道范围的过程中,既有隧道的纵向沉降与水平位移均出现明显的上升与回落现象;隧道超近距离上穿既有隧道将诱发双线隧道上行线和下行线相似的竖向沉降以及不同的水平变形规律,且水平变形数值沿盾构掘进方向有所增大;在保障隧道施工过程稳定性的前提下,考虑工程特点与施工效率,试验段推进12环/d,穿越段推进10环/d为该工程的最佳推进速度.     

地球关键带过程与水土资源可持续利用的机理

<正>水土资源是人类生存和发展的基础.理解区域水土资源现状、演变机理是实现有效调控和可持续利用的前提.中国是受水土资源严重制约的国家,由于受到气候、地形等自然成土因素所决定的土壤形成过程的控制,加之利用历史、利用强度、管理水平等的差异,区域水土资源禀赋与安全水平差异明显.作为地表系统——水、土、气、生、岩——的核心构成,水的循环和土壤的形成演变过程必然会受到系统各要素之间相互作用的影响,从而影响水、土资源质量和安全.为了深入理解这一复杂开放系统,需要从整体上     

滆湖磷迁移过程的研究(一)——磷迁移模型的建立

通过滆湖磷的来源途径(入湖河道、湖区径流、湖面沉降、养殖技饵、底泥释放)和湖体各要素(水体、浮游植物、大型水生植物、鱼类等)中磷迁移过程调查资料的分析,建立了描述磷在上述各要素中迁移过程的数学模型.经实测资料验证,模型的计算值与实测值的平均相对误差在9.9%-18.6%.基本反映了磷的迁移过程及动态变化规律,对该湖磷浓度预测及磷资源合理利用具有重要的意义.     

太湖与长三角区域一体化发展:地位、挑战与对策

太湖及太湖流域在长三角自然和经济地理空间具有举足轻重的地位,更是长三角区域一体化发展国家战略实施的关键地区.在当前区域一体化高质量发展背景下,太湖治理面临新的形势和任务,也面临一系列新的挑战,着重体现在水环境治理形势更加复杂严峻和水资源供给压力不断提升两方面.传统水陆分割治理难以解决湖泊问题,行政区治理难以适应区域一体化发展要求,水资源共享和付费机制尚未建立等问题,对长三角区域一体化进程也构成了较大阻滞.太湖水问题绝不局限于太湖本身,需要从湖泊—流域系统视角构建资源、环境、生态、社会与经济多要素协调统筹治理的新体系,考虑水陆空间协同治理与开发和不同次区域经济、社会、自然效益的均衡,以推动长三角区域一体化高质量发展.基于此,研究提出新背景下的太湖及流域治理思路:推动太湖水资源生态环境之间以及与流域经济社会的联动,撬动长三角生态环境一体化的思维创新;探索关键卡脖子技术研发和流域管理综合集成的科学体系,推动长三角资源环境领域的创新一体化发展;探索太湖流域跨行政区域的水生态环境共治、水资源共享和绿色发展机制,牵动一体化协调制度的改革创新.     

GlobeLand30遥感制图创新与大数据分析

正地表覆盖及其变化反映着人类与自然相互作用、地表水热和物质平衡、生物地球化学循环等过程,是全球环境变化研究、地理世情监测、可持续发展规划等不可或缺的基础信息和关键参量.以往国外研制的全球地表覆盖信息产品空间分辨率较粗(最高为300m),难以有效反映全球范围内地表覆盖的详细空间格局及转换规律,远不能满足中国及国际社会的应用需求.在国家高技术研究发展计划重点项目支持下,     

北天山活动断裂地理信息系统的设计与应用

引言地理信息系统（ＧＩＳ）是将地理学、系统理论、信息科学与计算机技术结合起来,对地学空间数据进行管理和分析的信息系统。它具有以下３个特征：（１）具有采集、存贮和输出多种空间信息的能力;（２）以地理研究决策为目的,以地理模型方法为手段,具有区域空间分析、多要素综合分析和动态预测能力,能产生高层次地理信息;（３）能进行空间数据管理,并可由计算机程序模拟常规或专门的地理分析方法,快速、精确、综合地对复杂的地理信息进行空间分析和过程动态分析。地理信息系统由于具有比其他分析工具更强大、更优越的的性能,因此…     

深入探索全球变化机制——国家自然科学基金委重大研究计划的战略研究

全球变化作为历史上第一个由科学界提出的全球性政治问题,强有力地推动着学科发展.同时,国际主流意识在全球变暖问题上几十年来的巨大变化和当前面对的剧烈争论,反映出全球变化理论认识上的不成熟性.当前,我国全球变化研究已获得国家重大科学研究计划的支持,国家自然科学基金委可以集中力量支持变化机制基础理论的深入探索,从地球系统科学的高度、在更大的时空范围内研究变化机理,力争在基础理论上有所突破.全球变化的机制,主要涉及温室气体的气候效应、CO2与生源要素循环和气候系统中的水循环三大基础科学问题.建议我国针对基础问题,结合本身特色,聚集力量采取以下举措:(1)开展长期观测—科学和技术的结合;(2)穿越时空尺度—不同过程的辨识;(3)促进学科交叉—发展比较行星学等学科;(4)设置大型计划—发挥我国自然条件的优势.藉以揭示地球系统的运行机制,促使我国的相应学科尽早实现从跟踪到创新、从"原料输出型"到"深加工型"的转变.     

陆相断陷盆地油气网络成藏研究与应用

通过对陆相断陷盆地的形成演化特征的整体剖析和对油气成藏主控因素控油气作用的系统研究,提出了油气网络成藏的新概念.油气网络(路)系指油气自源岩中生成后,在各种动力作用下,顺输导体系向周边运移后的路径在时空中构成的三维立体系统.研究表明,油气网络由四大要素构成,它们分别是形成油气网络的物质来源——烃源灶、聚集油气的网端——圈闭、联接网源与网端的网路——输导体系、促使网路中油气运移的网势——运移动力.与其它形式的网络系统相比,油气网络有3个基本特征:一是油气网络中的物质流动和信息流动在地史过程中不可逆;二是油气网络中物质和信息的流动是以物质损耗和信息损耗为代价;三是存在多种不同类型的运烃运力.各要素在地史过程中同一时期内活跃并联合作用形成油气藏概称为网络成藏作用.网络成藏作用具有3种基本模式,即网源内成藏、网路上成藏、网末端成藏.油气勘探实践中应用网络成藏模式的关键是首先确定主成藏期及主成藏期四大要素的控油气作用范围;然后通过各网络要素叠合作用预测最有利成藏区带;最后通过要素关联机制评价圈闭含油气性并确定钻探目标.论文以渤海湾盆地东营凹陷列举了应用实例.