拯救淡水(FWI)组织简介

大规模环境变化影响到全球内陆淡水系统的社会经济和环境的持续稳定.为促进各研究机构间多学科的合作研究,加深对淡水系统及其与环境变化相互关系的了解,自1990年起,有关科学家在美国召开了几次会议,发起成立拯救淡水组织,其协调委员会执行机构附设在美国国家基金委员会。提出当前淡水科学研究有三大主题:(1)淡水系统变化的机理及前景预测;(2)淡水系统管理,保护和维持;(3)淡水系统的恢复和持续稳定。已批准二个计划:(1)拯救淡水专题讨论会;(2)气候与陆面变化对淡水系统影响的个例研究。淡水系统的持续稳定需要全球的合作努力,拯救淡水组织正扩大与其他国际组织的合作,以便联合探求保护地球上珍贵的淡水系统和资源的途径。     

近40年来贝加尔湖区气候变化及其对湖泊水位的影响

气候变化对湖泊水位的影响是湖泊研究的关注热点.作为欧亚大陆最大淡水湖,贝加尔湖水位变化深受自然因素和人类活动的共同影响.在全球变暖背景下,贝加尔湖水位升降将对维系流域生态系统与社会发展至关重要.为此,基于湖区气象站、水文站和湖泊水位观测数据,采用突变检验、变异系数检验等方法,分析了过去40年贝加尔湖周边气候变化及其对水...     

湖泊水情遥感研究进展

湖泊作为最直接的淡水资源之一,在人类的生产、生活各方面都占据至关重要的地位.受到全球气候变化与人类活动的影响,湖泊正在发生急剧变化,因而有必要对其进行快速、准确的时空变化监测,从而为水资源管理与保护、未来气候变化预警提供依据.遥感技术的产生与发展为大范围、实时动态的湖泊变化监测提供了难得的契机,它克服了人类对湖泊实地考察的局限性.本文对现有国内外湖泊水情遥感监测技术与方法进行了综合梳理,主要综述了国内外在湖泊水域范围提取、湖泊水位提取、湖泊水量估算、流域水文过程等方面的遥感研究进展情况,重点总结了该领域近年来提出的新方法和新技术.最后,结合当前遥感技术的发展,对未来遥感在湖泊动态变化监测中的应用潜力和趋势进行了简要论述,并对多源遥感数据融合与云计算平台的结合在地表水体连续变化监测中的应用进行了展望.     

湖泊沉积物DNA在气候环境变化和生态系统响应研究中的应用

随着气候与生态问题的不断涌现,气候环境变化与生态系统响应研究的重要性日益凸显,而传统方法逐渐难以满足深入研究的需要.现代分子生物技术的快速发展使针对湖泊沉积物的DNA分析逐渐被引入相关研究中,有效弥补了传统研究方法的不足,为研究者提供了理解过去气候和环境变化、生态系统响应的新视角.湖泊沉积物中的DNA蕴藏着丰富的生物群落演变信息,不仅是重建古气候、古环境变化历史的有力工具,更有助于研究生态系统的长期演化过程及内部机制,探讨气候环境变化及人类活动对生态系统的影响.本文分析了保存在湖泊沉积物中DNA的特点,着重介绍湖泊沉积物DNA分析在气候环境变化及生态系统响应研究中的应用,并对该技术目前存在的挑战、可能的解决方案及未来发展潜力进行了总结与展望.     

全球变化与植被

本文讨论了全球变化与植被的相互依赖与制约关系，以黄土高原为例，研究了古气候与植被之间的关系以及青藏高原隆升对黄河流域生态环境的改造，分析了人类活动对被的破坏给黄土高原生态系统的影响，提出了植被差异与变迁是引起气候快速和区域变化的主要原因。     

青藏高原达则错近1000年来生态系统变化及可能机制

在全球变化的背景下,厘清湖泊生态系统对气候环境以及人类活动的响应机制对制定社会的适应政策非常重要.目前的研究手段如现场观测和围隔实验等可以很好地揭示湖泊生态系统在有观测记录以来的演替和变化过程,但是不能提供历史时期湖泊生态系统的变化及其对气候环境变化和人类活动的响应.古湖沼学可以为探讨湖泊生态系统的长期变化及其对气候环境变化的响应提供重要信息.本文以青藏高原中部无鱼湖泊达则错为研究对象,利用沉积物岩芯西藏拟溞（Daphnia tibetana）残体丰度和总烯酮含量重建该区过去1000年的浮游生物记录;利用总氮、总磷以及总有机碳含量重建过去1000年湖泊营养盐以及有机质变化记录;结合烯酮不饱和度重建的古温度记录,探讨达则错过去1000年生态系统变化及其对气候环境演变的响应机制.研究发现达则错湖泊生态系统尤其是生产力在自然状况和人类活动影响下存在显著变化.在自然状况下,较高的湖泊初级和次级生产力发生在温度较低和湖水营养盐浓度较高时;而在过去150年,达则错湖泊环境受到人类活动影响显著,湖泊生产力发生相应变化,较高的湖泊生产力发生在温度较高时期,其主要受由人类活动带来的营养盐元素浓度控制.研究结果表明达则错湖泊生态系统在人类活动影响下发生了显著的改变.     

山西岩溶大泉近50年的流量变化过程及其对全球气候变化的指示意义

山西岩溶为中国北方岩溶之典型代表, 岩溶水是当地最重要的供水水源之一. 20世纪50年代以来, 该区各岩溶泉的流量大都以衰减为主要变化特征. 本文以娘子关泉、辛安泉、郭庄泉、神头泉、晋祠泉、兰村泉、洪山泉等7个岩溶大泉为例, 将岩溶泉的流量变化过程划分为天然波动阶段与人类活动影响叠加阶段, 其流量衰减主要受气候因素与人类活动因素控制, 其中前者的贡献约为60%, 后者的贡献约为40%; 而根据气候与人类活动的影响程度的差异, 又可将泉流量衰减模式初步划分为天然衰减为主型、开采衰减为主型、混合衰减型三类. 7个岩溶泉总还原流量的变化与同期全球气温变化存在良好的对应关系, 对近几十年来的全球变暖与干旱化过程具有指示意义, 表明岩溶泉的流量演化过程分析可以作为全球变化研究的一种新手段.     

全球变化科学卫星概念研究

全球变化正在对人类生存与发展形成严峻挑战,空间对地观测技术的宏观、快速、准确特点使其成为全球变化现象观测的一种关键技术手段.我国是影响全球变化及受其影响最大的国家之一,目前尚无专门针对全球变化研究的科学卫星.发展全球变化科学卫星是我国的重要需求,也是对国际的贡献.在全球变化敏感因子的空间观测机理分析基础上,研究了全球变化科学卫星概念,继而提出发展由7类卫星组成的全球变化系列科学卫星的构想,以便从空间高度对全球环境变化现象实施科学观测.     

编者按

正全球变化,包括气候变化以及在地球内外多圈层交互作用下发生的其他环境变化.全球变化给人类和其他地球生命带来了机遇,有其积极的一面,但同时也带来了更多的挑战和负面影响.目前这种影响已经涉及地球系统的主要过程和人类活动的各个方面.例如森林的过度砍伐导致生物多样性下降,全球变暖已经导致海平面上升,同时也增加了极端气候事件和自然灾害发生的频率.全球变化在改变自然环境的同时对经济社会发展也产生了深刻影响,妥善应对全球变化的挑战是人类实现可持续发展的重要保障.为了应对以上挑战、加强国际合作、提高研究水平,20世纪80年代以来国际上先后发起了世界气候研究     

全球变化水文学:陆地水循环与全球变化

正1引言全球变化水文学是全球变化研究与水文学交叉的一门新兴前沿学科.全球变化水文学综合水文学、气候学和地理学,研究不同时间和空间尺度上陆地水循环与全球变化相互作用,其核心目标是理解陆地水循环演变的自然和人为因素及其影响与反馈.随着地球演化进入人类主导的新地质时代——"人类世",在气候变化、土地利用/覆盖变化、人类用水活动等因素影响下,陆地水循环系统正在发生快速变化,水文过程呈现非稳态特征,对水文学的更新与发展提出了新需求(Abbott等, 2019).在此背景下,全球变化水文学(Global Change Hydrology)应运而生,试图厘清水循环变化的自然波动和人类"印记",以更好地理解水循环变化,为水资源可持续管理服务.     

全球变化背景下的植物物候模型研究进展与展望

植物物候学是研究自然界的植物(包括农作物)和环境条件(气候、水文、土壤等条件)的周期性变化之间相互关系的科学.植物物候不仅通过物种间的物候适应度差异影响生态系统结构和功能,还可以通过改变植被冠层与近地面大气之间的碳、水和能量交换影响局地天气和气候系统.因此,准确模拟植物物候期对于理解生态系统对气候变化的响应,以及模拟陆地生态系统碳、水和能量平衡具有重要的意义.全球变化背景下物候学研究取得蓬勃发展,但物候模型研究相对滞后.物候模型模拟结果的不准确,已成为全球陆面模式模拟陆地生态系统碳、水循环准确性的重要限制因素.基于新的实验手段,明确物候响应气候变化机制,构建基于过程的植物物候模型,已成为全球变化生态学领域重要的前沿问题.文章首先综述了不同环境因子对植物物候的影响,回顾了植物模型发展历史,指出了气候变化背景下的植物物候模型所面临的挑战,探讨了结合机器学习和贝叶斯等数学方法的物候模型优化思路,以提高物候模型在全球变化背景下物候模拟和预测的准确性.     

1993-2010年洞庭湖湿地动态变化

利用不同时相遥感影像,结合实地调查,采用决策树分类方法提取洞庭湖湿地信息,完成洞庭湖四期湿地类型分布图;同时分析洞庭湖湿地植被群落动态变化特征、驱动因素以及湿地变化的影响.结果表明,17 a来洞庭湖滩地植被分布和面积发生了明显变化,林滩地面积净增367.88 km2,变化比例为1127.51%,分布范围向洲滩主体扩展,成为主要滩地类型;芦苇滩地面积减少44.09 km2,草滩地面积增加2.99 km2,变化比例分别为-5.80%和0.40%.洞庭湖湿地的变化一方面受洞庭湖泥沙淤积和滩地植被演替的影响,另一方面也受到人类活动干扰的影响.天然湿地植被的破坏,特别是人工种植芦苇和滩地造林在一定程度上改变了洞庭湖湿地生态系统原有的结构和功能.为有效保护洞庭湖湿地,要合理开发洲滩资源,保护天然湿地植被,合理规划和控制滩地造林.     

湖泊湿地水文过程研究进展

湖泊湿地是世界上最重要的生态系统之一,在调蓄洪水、净化环境、保护生物多样性以及为人类提供淡水和食物等方面发挥着不可替代的作用.然而,受气候变化和人类活动叠加影响,湖泊湿地水文过程发生了剧烈变化,湖泊湿地面临着面积萎缩、质量下降和服务功能退化等风险.本文总结了原位观测、数值模拟和遥感技术在获取湖泊湿地关键水文要素方面的优...     

全球变化对人类传染病发生与传播的影响

在自然条件与人类活动加速全球变化的驱动下,传染病发生和传播的模式也在发生改变．自然因素尤其是气候变化将直接或间接影响许多传染病的暴发和传播．气温、降水、湿度和光照等气象要素通过影响病原体、宿主和疾病的传播媒介,从而改变传染病的发生和传播;极端气候事件引起的干旱、洪涝等气象灾害会直接对人类造成伤害并影响传染病的发生与传播;地表生态系统包括下垫面类型和植被分布也会间接对传染病的暴发产生影响．人类活动也是影响传染病传播的间接动力．其中,国际化、普遍化的旅行以及农村向城市的人口迁移所造成的人口流动是传染病大规模传播的根本原因;快速城市化伴随的城市基础设施滞后以及城市边缘传染病的高风险将改变传染病及其造成死亡的模式;农业侵占、森林砍伐等土地利用变化,已经引发了一系列疾病暴发并改变了许多地方病的传播方式;飞速发展的航空、公路和铁路交通运输,不但加快了疾病传播的速度,也扩大了疾病传播的范围．另外,频繁的经济贸易增加了传染病暴发的可能性,为病原体远距离扩散、新型病毒随牲畜贸易沿途扩散等提供了途径．     

生态系统地震灾害初步研究

研究地震灾害的目的是为了保护人类.人类与周围的环境组成一个密不可分的系统,这个系统即生态系统.截止目前地震灾害的研究还局限在直观的人员伤亡和建筑物破坏,尚未涉及地震对生态系统的灾害影响,从而也未注意地震给人类带来的间接、众多、较长期的灾害影响.要真正保护人类免受地震灾害,就需要研究认识生态系统地震灾害.以人类为核心,按照构成生态系统的主体和环境因子的不同,可将生态系统由内向外、逐层包容地划分成社会生态系统、环境生态系统和自然生态系统三个层次类型.     

基于长短记忆模型的鄱阳湖流域径流模拟及其演变的归因分析

气候变化和人类活动直接或间接的影响着全球和区域水文循环过程,是导致水文水资源时空分布的主要因素,同时也是流域-湖泊水文情势变化的根本原因.本文基于长短记忆模型构建了鄱阳湖气象-径流模型,同时引入了基准期的概念,定量区分了导致鄱阳湖流域径流变化的主要影响因素.研究结果表明:在同时考虑计算效率和模拟效果的前提下,采用10 d预测窗口大小来构建鄱阳湖气象-径流模型能够很好地捕捉径流的极值,并且对径流的短期波动也能有很好的体现.训练期模型在各个子流域的纳什效率系数均高于0.94,而在验证期,模型在各个子流域的纳什效率系数均高于0.90.基于径流模拟结果,定量区分了人类活动和气候变化对鄱阳湖径流的影响,研究结果显示:人类活动对径流的影响主要发生在春、秋季,其中,人类活动在春季主要会造成径流的增加,平均增加幅度约为139.47 m³/s,而在秋、冬季,人类活动则会导致径流平均减少约34.37 m³/s.对比二者的相对贡献率,可以发现,春季人类活动对径流造成的影响较大,平均相对贡献率为77.26%.而在其余季节,鄱阳湖流域径流过程的改变主要是由于气候变化,平均相对贡献率约75.84%.研究结果能够为鄱阳湖流域水资源管理提供科学依据和理论指导.     

专题：遥感与全球变化研究——编者按

全球变化,包括气候变化以及在地球内外多圈层交互作用下发生的其他环境变化.全球变化给人类和其他地球生命带来了机遇,有其积极的一面,但同时也带来了更多的挑战和负面影响.目前这种影响已经涉及地球系统的主要过程和人类活动的各个方面.例如森林的过度砍伐导致生物多样性下降,全球变暖已经导致海平面上升,同时也增加了极端气候事件和自然灾害发生的频率.全球变化在改变自然环境的同时对经济社会发展也产生了深刻影响,妥善应对全球变化的挑战是人类实现可持续发展的重要保障.     

过去300年中国土地利用、土地覆被变化与碳循环研究

历史时期的土地利用与土地覆被变化是影响陆地生态系统碳循环的重要因素。过去300年间,我国土地利用与覆被发生了较大变化,林地面积迅速减小,垦殖扩张明显,均对陆地生态系统的碳循环产生了重要的影响。采用通过第一手历史文献资料重建的历史土地数据,分析了过去300年我国土地利用变化的主要特征,研究表明：在研究时段,耕地面积持续增加,从清前期1661年的60.78×10^6hm^2增加到20世纪末的96.09×10^6hm^2;森林面积从1700年的248.13×10^6hm^2降至1949年的109.01×10^6hm^2。受土地利用与覆被变化影响,全国陆地生态系统的碳储量也随之变化。其中,地上植被破坏弓I起的碳排放大约为3.70Pg C;土壤有机碳排放介于0.80-5.84Pg C之间,最适估计为2.48Pg C;植被和土壤变化引发的碳排放总计达4.50-9.54Pg C,最适估算为6.18Pg C。这远小于国外学者估算所得的17.1-33.4Pg C的排放量。碳排放的空间分异明显,由于东北地区和西南地区的植被破坏相对较大,过去300年间这两个地区受土地利用与覆被变化影响的碳排放也较大,其余排放量从大到小依次为内蒙古地区、华南西部地区、新疆和青藏高原区;而作为历史上传统农区的华北地区和华东地区,土地利用与覆被变化对陆地生态系统碳储量影响相对较小。但是近年有关研究显示,目前全国自然植被活动增强,土地利用活动,特别是农林活动正对陆地生态系统碳储量产生比较明显的积极作用。     

不同空间尺度影响古代社会演化的环境和技术因素探讨

古文化兴衰和文明演化的过程及其动力是广受关注的热点科学问题,然而,对该问题的认识存在较多的分歧与争议.本文对史前和历史时期遗址废弃、文化兴衰和人口变化,及其环境和技术影响因素的研究案例进行了梳理,提出在不同空间尺度,影响古代人类社会演化的主导因素是不一样的.在局地尺度上,突发性灾害是导致大型聚落毁灭或废弃的重要影响因素.在区域尺度上,十年至百年时间尺度的气候干旱或寒冷事件是导致古文明衰退和人类大规模迁徙的主要诱发因素,而持续稳定适宜的气候则促使古文明的兴盛.在大陆-全球尺度上,百年至千年时间尺度的重大技术革新及其扩散,是推动人口显著增长和社会进步的主要动力.在此基础上,阐释了不同空间尺度下,环境和技术因素对古代人类生存和社会演化产生影响的可能机制.     

全球变暖对淡水湖泊浮游植物影响研究进展

全球变暖对湖泊生态系统的影响已经成为近年来湖沼学领域的研究热点.本文首先列举了目前研究全球变暖对淡水湖泊浮游植物影响的常用方法:监测数据分析、时空转换、遥感信息提取、控制实验、模型预测和古湖沼学技术等.研究结果表明气候变暖导致的气温升高、湖泊热力分层提前破坏以及无冰期提前等因素可导致春季物候提前;在全球变暖大背景下浮游植物群落结构正朝着蓝藻占优的方向发展,但是不同地区以及不同物种对全球变暖的响应不一致.在营养盐充足的湖泊中,由于全球变暖延长了浮游植物生长季节等,从而能提高浮游植物初级生产力;但在贫营养湖泊中,浮游植物初级生产力与变暖趋势甚至可能呈负相关.由于生态系统往往是多因子的共同作用,这也使得全球变暖对浮游植物群落的影响效应复杂化,区分各因子的净影响份额是目前研究的一个难点;全球变暖引起的风场改变会促进浅水湖泊中营养盐从底泥的释放,同时也会增加水体中悬浮物的浓度而影响水下光场,因此开展气候变化对再悬浮及浮游植物群落结构的影响可能是将来研究的一个切入点.