全球变化条件下的土壤呼吸效应

土壤呼吸是陆地植物固定CO₂尔后又释放CO₂返回大气的主要途径，是与全球变化有关的一个重要过程。综述了全球变化下CO₂浓度上升、全球增温、耕作方式的改变及氮沉降增加的土壤呼吸效应。大气CO₂浓度的上升将增加土壤中CO₂的释放通量，同时将促进土壤的碳吸存；在全球增温的情形下，土壤可能向大气中释放更多的CO₂，传统的土地利用方式可能是引发温室气体CO₂产生的重要原因，所有这些全球变化对土壤呼吸的作用具有不确定性。认为土壤碳库的碳储量增加并不能减缓21世纪大气CO₂浓度的上升。据此讨论了该问题的对策并提出了今后土壤呼吸的一些研究方向。其中强调，尽管森林土壤碳固定能力有限，但植树造林、森林保护是一项缓解大气CO₂上升的可行性对策；基于现有田间尺度CO₂通量测定在不确定性方面的进展，今后应继续朝大尺度田间和模拟程序方面努力；着重回答全球变化条件下的土壤呼吸过程机理；区分土壤呼吸的不同来源以及弄清土壤呼吸黑箱系统中土壤微生物及土壤动物的功能。当然，土壤呼吸的测定方法尚有待改善。     

天然气水合物分解的甲烷对海洋生物的影响

随着海底环境的变化以及全球变暖的加剧,天然气水合物分解释放出大量甲烷到海洋中,其中一部分甲烷会穿过海水释放到大气中,导致大气中的温室气体增加,从而加剧了全球暖化。本文从甲烷的释放和运移路径角度梳理和总结了甲烷对海洋生物的直接和间接影响。首先,水合物分解释放甲烷,在海底形成冷泉渗漏区,滋养了一批特殊的生物群落,而甲烷是其形成生命元素中不可或缺的要素,由此繁衍形成了冷泉生态系统。其次,甲烷释放到海水中会引起海水酸化,海水酸化不仅会导致钙化生物合成碳酸钙外壳受阻,还会加速已生成外壳的溶解。最后,甲烷作为强温室气体释放到大气中还会加剧全球变暖;此外,极地冻土层的融化也会使得冻土区天然气水合物分解,导致大量甲烷进入大气中,从而致使海水暖化,海水的暖化又会对海洋生物的生存、代谢、繁殖、发育和免疫应答等多种生命活动造成影响。以上认识为进一步研究甲烷对未来海洋生态系统的影响提供重要参考信息。     

卫星遥感探测大气CO2浓度研究最新进展

大气CO₂是一种重要的长寿命温室气体,卫星遥感探测大气CO₂浓度,可以连续地获得其全球时空分布变化情况,进而提高对大气CO₂源汇分布及区域和全球碳循环的认识,进一步增强对全球气候变化的研究和预测。卫星遥感探测大气CO₂浓度已经开始成为一个新的研究领域,文章综合论述了利用卫星平台遥感探测大气CO₂浓度分布的最新研究状况。首先简单地叙述了现阶段对大气CO₂浓度时空分布和变化情况的直接仪器观测结果,在此基础上比较全面地综述了卫星遥感测量大气CO₂浓度的主要方法及获得的结果,包括利用近红外反射太阳光谱或地气热红外发射辐射光谱及两者的组合进行得模拟和卫星实测反演研究,最后简单地进行了总结和展望。     

论大气微量气体增加的环境效应及地质记录研究

大气CO₂浓度增加对陆地化学侵蚀的影响小于酸雨的影响。水土流失可能促进大气CO₂浓度的增高;植被破坏又影响大气CO₂的固定。虽然大气CO₂的较高浓度可能促成初级生产力的提高,但海洋光合作用速率增加于环境系统不利。尽管大气微量气体可能产生温室效应,但CO₂与地表升温的对应关系不清楚、增温幅度与自然脉动的关系尚需客观评定。地质记录具全息性特征。加强地质记录和现代地质过程研究是揭示大气微量气体环境效应之谜的关键;从燃料和植被两个系列着手是维护全球环境的重要途径。     

海洋的生产率

冰期海洋生产率的增高可能为降低冰期大气CO₂分压起了很大的作用。主要有三个因素促进了海洋生产率的提高:（1）强的风力作用使赤道洋流和沿岸上升流加强;（2）上升水体营养成分的增加,反过来,这又要受全球营养物质重新分配的机制控制;（3）来源于陆地的、携带营养物质的河水和（或）粉尘的增加。海洋高生产率对降低大气CO₂浓度     

地质成因的甲烷释放对大气的影响

地质成因自然源的甲烷释放在整个大气甲烷估算中起着非常重要的作用,它既是不含放射性14C甲烷源(死碳源)缺失部分的重要代表,也是甲烷重碳源的重要部分.概述了国内外关于地质成因甲烷释放对大气甲烷源与汇影响的研究进展,详述了来自地质成因化石燃料泄漏的人为甲烷释放以及来自沉积盆地(含油气盆地)、泥火山、地热区、海洋和甲烷水合物的地质自然源甲烷释放对大气甲烷源与汇的贡献及其影响因素;说明由于地质成因甲烷分布的区域性、不均匀性和时空的高度变化性,以及目前地质成因甲烷的通量估算仅建立在区域性的少量甲烷通量测试基础上,造成了地质成因甲烷释放通量估算的高度不确定性;指出研究中国西北地区油气田集聚区的甲烷释放通量,对油气田地质成因甲烷释放通量的估算具有重要意义.     

中国农田的温室气体排放

中国是一个农业大国,拥有约1.33百万平方公里的农田。这些田地的种植、翻耕、施肥、灌溉等管理措施不仅长期改变着农田生态系统中的化学元素循环,而且给全球气候变化带来影响。农业生态系统对全球变化的影响主要是通过改变3种温室气体,即二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH4)和氧化亚氮(N₂O)在土壤-大气界面的交换而实现的。为了分析多种因素(如气候、土壤质地、农作物品种及各种农田经营管理措施等)对农业土壤释放CO_22222222     

上层海洋-低层大气科学研究计划

海洋和大气是地球系统的重要组成部分，其在全球气候变化中具有重要作用。上层海洋与低层大气研究（SOLAS）作为IGBPII第一个新的核心计划，以海洋中深度在100 m以上的水层和 1 000 m以下的大气边界层为主要研究对象，通过多学科的交叉研究，以揭示海洋与大气相互作用的物理和生物地球化学过程耦合及其在气候变化中的作用。SOLAS科学计划得到了世界各国的积极响应，已有16个国家向国际SOLAS科学委员会提交了SOLAS进展状况的国家报告。我国也制定了自己的科学研究计划重点研究中国近海的大气物质入海、海洋温室气体排放、海-气界面上的物质和能量交换过程及其对气候和环境的影响和反馈。     

含油气盆地地质甲烷释放研究综述

目前地质甲烷在国际上引起了广泛的关注。地质甲烷的释放在整个大气甲烷的源与汇的研究具有重要的意义。它既为不含放射性~(14)C甲烷源缺失部分提供了可能的解释,也为全球气候变暖的研究提供了科学依据。含油气盆地的甲烷是地质甲烷中的重要组成部分。本文概述了国内外含油气盆地甲烷释放的研究,详述了含油气盆地甲烷的源以及运移机制;阐述了目前对于地质甲烷研究的常用监测手段及其优缺点;并对全球含油气盆地的甲烷通量估算进行了总结。但是由于含油气盆地甲烷的通量估算是建立在区域性的部分甲烷通量测试基础上,仍然具有较大的不确定性。有效地结合甲烷的各种监测手段,在全球更多更广区域开展含油气盆地CH_4通量测量,是未来的发展方向和热点。我国是油气生产的大国之一,但相关的探究很少,因此,在我国开展含油气盆地甲烷释放通量的研究将有助于进一步完善全球含油气盆地甲烷数据库,对全球甲烷的源和汇的精确估算具有重要作用和意义。     

大气甲烷浓度变化的源汇因素模拟研究进展

从甲烷大气化学过程、传输模式和反向模拟机理等方面综述了大气甲烷浓度变化及其源汇研究的主要进展及存在的问题。基于数据同化算法的反向模拟能有效降低全球及国家尺度甲烷排放估计的不确定性。但在具体的算法实施中,先验的甲烷排放估计和地面站大气甲烷浓度测定的不确定性量化仍然主要是经验性的,缺乏严格和系统性的量化算法。相对于有限的地面站测定,基于卫星平台的大气甲烷浓度变化监测数据极大地提高了数据的空间覆盖度,进一步促进了反向模拟的应用。当前的反向模拟研究在全球尺度上确认了自然湿地甲烷排放对大气甲烷浓度年际波动的决定性作用;在国家尺度上,反向模拟在国家温室气体清单的"可核查"方面也有广泛的应用前景。     

天然气水合物分解及其生态环境效应研究进展

了解大陆／大洋边缘地区天然气水合物形成与分解及其在海底沉积物、水体及海底化学自氧生物群落中的一系列物理、化学及生物作用有助于我们在全球和区域尺度上探讨天然气水合物分解对气候变化的影响;天然气水合物在碳循环中的作用和大陆边缘流体活动与物质交换机制等问题。从水合物分解与全球变暖、贫／缺氧甲烷氧化作用、自生矿物沉淀、化学自养生物群落等方面综述了水合物的环境生态效应研究进展。天然气水合物的形成／分解及 其对海洋乃至全球环境生态变化的影响,深刻地反映了地球上岩石圈、水圈、大气圈和生物圈之间相互联系与相互作用,生物,特别是微生物对全球CH 4的平衡和自生矿物沉淀至关重要。     

箱隔式拦河闸的抗冻胀研究与实践

传统的中小型拦河闸受冻害破坏较普遍而严重，新型的箱隔式拦河闸通过其总体布置，结果形式本身圆满地解决了复杂的冻害问题，不需外加任何特殊的防冻措施，箱隔式闸总体布置简单，阵线集中，薄弱环节少，受冻部位及面积小，基础在一个平面上均用水保温防冻，消除了基底法向冻胀力的危害，箱隔对称水平冻胀力大部分通过箱隔传递作用而衰减或平衡。     

海洋二氧化碳的研究进展

海洋是一个巨大的碳库,具有潜在的缓冲大气CO2增加的能力,研究CO2在海洋中的转移和归宿,对于预测未来大气CO2含量乃至全球气候变化具有重要意义。综述了海洋CO2的研究现状,着重介绍海洋CO2的源与汇、海—气CO2通量的估算以及海洋环流、生物泵和海洋生态在海洋碳循环中的作用,并对该研究领域的发展趋势进行了总结。     

Another Source of Atmospheric Methane

The atmospheric concentration of methane is steadily increasin.Lacking of precise estimates of source and sink strengths for the atmospheric methane severely limits the current understanding of the global methane cycle.Agood budget of atmospheric methane can enhance our understanding of the global carbon cycle and global climate change,The known estimates of the main source and sink strengths are gresented in this paper,In terms of carbon isotopic studies,it is evidenced that the earth‘s primodial methane,which was trapped in the earth during its formation,may be another source of methane,with extensive,earth‘s degassing which is calleld the “breathing“ process of the earth and played an important role in the formation of the promitive atmosphere,large amounts of methane were carried from the deep interior to the surface and then found its way into the atmosphere.     

Methane emission from northern wetlands in Europe during Oxygen Isotope Stage 3

Interstadials during the last glacial show a rapid rise of the atmospheric methane concentration at the onset of climatic warming. This is explained by reaction of (northern) wetlands to climate change, or by catastrophic release of methane from sea floor methane clathrates. The wetland hypothesis usually assumes expansion of wetlands, which is a slow process and difficult to reconcile with the rapid rise of the atmospheric methane concentration. Here it is demonstrated by modeling that wetland methane fluxes may have reacted rapidly on climatic warming by its direct effect on methane production, without the assumption of wetland expansion. A bottom-up modeling of methane fluxes in northern Europe during Oxygen Isotope Stage 3 is presented. This study combines paleodata on wetland ecology, climate model output, a process-based methane flux model, and GIS-based modeling of wetland areal distribution. The resulting methane flux during interstadials is twice as high as during stadials. This is attributed to higher bacterial metabolic rates, a longer frost-free period, and a higher ecosystem primary production providing more substrate for methanogenesis.     

冻土区甲烷排放研究进展

冻土区土牡表面和活动层土的ＣＨ_４排放和吸收表现出强烈的时空变化性。根据多年冻土中ＣＨ_４含量的模拟结果表明，全球尺度上，平均每米厚度多年冻土含有ＣＨ_４６５Ｔｇ。在未来的２００年间，多年冻土融化所导致的大气ＣＨ_４附加年源强变化于２～２５Ｔｇ。     

Research Progress of Long-term Ocean Temperature Changes in the Southern Ocean

In the recent decades， a large amount of anthropogenic heat has been absorbed and stored in the Southern Ocean. Results from observations and climate models' simulations both show that the Southern Ocean displays large warming in the upper and subsurface ocean that maximizes at 45°~40°S. However， the underlying mechanisms and evolution processes of the Southern Ocean temperature changes remain unclear， leaving the Southern Ocean to be a hotspot of climate change studies in the recent years. The present study summarized the current progress in the observations and numerical modeling of long-term temperature changes in the Southern Ocean. The effects of changes in wind， surface heat flux， sea-ice and other factors on the ocean temperature changes were presented， along with the introduction to the role of oceanic mean circulation and eddies. The present study further proposed that a deepening of the understanding in the Southern Ocean temperature change may be achieved by investigating the fast and slow responses of the Southern Ocean to external radiative forcing， which are respectively associated with the fast adjustments of the ocean mixed-layer and the slow evolution of the deep ocean. Specifically， the striking and fast mixed-layer ocean warming north of 50°S is tightly related to the surface heat absorption over upwelling regions and wind-driven meridional heat transport， resulting in enhanced warming around 45°S. While in the slow response of the Southern Ocean temperature， the enhanced ocean warming shifts southward and downward， mainly associating with the heat transfer from oceanic eddies. The Southern Ocean temperature has pronounced climatic effects on many aspects， such as global energy balance， sea-level rise， ocean stratification changes， regional surface warming and atmospheric circulation changes. However， large model biases/deficiencies in simulating the present-day climatology and essential ocean dynamic processes last in generations of climate models， which are the main challenge in advancing our understanding in the mechanisms for the Southern Ocean climate changes. Therefore， to achieve reliable future projections of the Southern Ocean climate， substantial efforts will be needed to improve the model performances and physical understanding in the relative role of various processes in ocean temperature changes at different time scales.     

Human perturbations on the global biogeochemical cycles of coupled Si–C and responses of terrestrial processes and the coastal ocean

We present a model of the global biogeochemical cycle of silicon (Si) that emphasizes its linkages to the carbon cycle and temperature. The Si cycle is a crucial part of global nutrient biogeochemistry regulating long-term atmospheric CO₂ concentrations due to silicate mineral weathering reactions involving the uptake of atmospheric CO₂ and production of riverine dissolved silica, cations and bicarbonate. In addition and importantly, the Si cycle is strongly coupled to the other nutrient cycles of N, P, and Fe; hence siliceous organisms represent a significant fraction of global primary productivity and biomass. Human perturbations involving land-use changes, burning of fossil fuel, and inorganic N and P fertilization have greatly altered the terrestrial Si cycle, changing the river discharge of Si and consequently impacting marine primary productivity primarily in coastal ocean waters.