基于不同时间尺度的地质灾害对 气候变化响应研究

地质灾害对气候变化响应关系是近年来研究的热点和焦点,文章以不同时间尺度的地质灾害为研究对象,开展了不同时间尺度下地质灾害诱发因素与气候变化响应关系研究,认为气候变化及气候变化过程中的温暖湿润期与强降水期往往是地质灾害的高群发期。主要取得了如下认识：万年与千年尺度上,黄河上游地区的5个滑坡集中发育期分别对应于黄土高原马兰黄土中的两层弱发育古土壤层L1 4和L1 2、末次冰期晚期/全新世过渡期、全新世适宜期和现代;百年尺度上,全国地质灾害的高发期响应于中世纪暖期和19世纪晚期的季风强盛期;十年尺度上,全国地质灾害的群发期响应于年均降水量;年际尺度上,地质灾害发生数量与年累计极端降水量有很好的响应关系,反映了气候变化对地质灾害发生的制约关系。月份尺度上,我国崩塌、滑坡、泥石流等突发性地质灾害的发生时间主要集中在每年的雨季,地质灾害的高发时段与各地的雨季具有较好的一致性。     

多尺度纹理及多光谱影像协同的遥感岩性识别方法

岩性识别是遥感图像分类的难点,也是遥感地质应用的难点和热点。从遥感地质应用的实际需求出发,以西昆仑地区侏罗纪沉积岩地层为例,通过尺度转换提取高分遥感图像的多尺度纹理信息,采用波段叠加的方式协同多尺度纹理信息与ASTER影像多光谱信息进行岩性识别方法研究。利用WorldView-2全色数据进行向上尺度转换,形成空间分辨率分别为0.5,2,5,10,15,30m6种尺度图像数据,基于灰度共生矩阵提取各尺度上的纹理信息;将不同尺度的纹理信息分别与ASTER多光谱数据叠加形成协同数据;采用监督分类方法对研究区协同数据进行岩性分类。结果表明:(1)岩性纹理信息对空间尺度表现出依赖性,纹理信息量及含义随空间尺度不同而变化;(2)每套特定岩层因其独特的几何空间结构特征(厚度、产状、夹层、互层等)都有与之相适应的最佳纹理尺度,且该最佳尺度下纹理与光谱的协同效应最大;(3)纹理信息与多光谱数据形成的协同数据能有效提高岩性分类的精度,分类精度提高的程度与纹理计算的尺度相关。研究区岩性分类结果显示当纹理尺度为10m时,与仅基于ASTER纯光谱分类结果相比,精度提高了约6.9%。     

基于文献计量学的社会—生态系统恢复力研究进展

采用文献计量学方法,运用CiteSpace和TDA等引文分析及可视化工具,对国内外"社会—生态系统恢复力"相关研究论文进行分析。构建检索式,得到1900—2017年WOS(Web of Science)期刊论文共10 315篇,对研究态势及热点进行梳理和分析。结果发现,系统恢复力研究可归纳为5个基本理论问题,即内涵、变化诱因、空间尺度、研究对象及响应措施。自1973年提出,该理论发展了近45年,借助知识图谱分析发现,形成了三大研究主题领域:内涵与理论、诱因与方法、适应与管理。分析研究热点时序演化发现,近20年来,以气候变化为诱因、以生态系统为对象的研究形成了最为完备的理论和方法体系;近10年来,社区和城市尺度的研究发展迅速成为热点;近5年来,社会学习和知识传播等适应对策得到关注。深化对同质社会经济单元的研究,开展案例研究与实地观测、实验和建模方法的融合是未来研究的重点。     

气候变化对全新世以来中国东部政治、经济和社会发展影响的初步研究

将社会科学(文史考古研究)与自然科学(气候变化)结合,分析了黄土高原社会经济发展较长江三角洲地区为早的原因,提出这可能是由于全新世大暖期的气候变化对不同地理区域产生不同的影响,最后并分析了中国历史上的3次移民潮的原因及其对长江三角洲社会经济发展的影响。     

简论人地关系地域系统研究的核心领域——土地利用变化

地理学的学科性质被认为是"综合性"和"地域性".前者强调,由于研究对象是由自然圈层和人类智慧圈层共同构成的复杂系统,地理学是一门在理论体系与方法论构成等方面兼有自然科学性质与社会科学性质的综合性科学.在地理学发展过程中,"综合性"--用系统观和整体观研究地理环境,始终是地理学最高层面的科学难点问题.     

河流景观生态学的发展与当前核心议题

河流景观生态学已成为河流科学研究与应用的新范式,但国内研究还颇为不足。从河流景观生态学发展的逻辑必然性、主要进程、基本内容与重要理论等方面进行了总结。结果显示,多尺度跨学科整体论河流认识要求和景观尺度上处理河流问题的实践需求共同推动河流景观生态学的迅速发展,其中心议题是河流物理景观系统与生物系统在不同等级尺度上的结构、格局与功能过程,尤其重视物理景观与不同等级生物系统的相互作用关系,对河流景观多尺度等级性、高动态性和有向性等突出性质的认识已取得重要理论发展。指出当前面临5个方面的核心议题亟需取得突破:改进和统一河流景观分类系统、河流景观跨尺度研究、河流景观方法对经典河流生态理论的再认识、河流景观机理与模拟、河流景观对气候变化与区域土地利用/覆被变化的响应研究。     

生态系统服务权衡/协同研究进展与趋势展望

生态系统服务之间存在的此消彼长的权衡或彼此增益的协同关系,是生态系统服务管理研究的重要内容。科学理解生态系统服务权衡/协同的作用特征、表现形式、驱动机制和尺度效应,对于提升人类福祉和实现人类社会和生态系统的"双赢"有重要意义,也是当前生态经济学、环境经济学、地理学等众多学科的研究热点和前沿。在综合分析国内外相关文献的基础上,总结了生态系统服务权衡/协同研究的理论基础,评述了生态系统服务权衡/协同表现形式、驱动机制和尺度效应的国内外研究进展和不足,并进一步探讨和展望了未来生态系统服务权衡/协同研究的重要内容,包括生态系统服务分类和评估优化,服务之间相互作用的量化模型、与自然—人文复合系统之间的反馈机制和尺度效应。     

干旱区内流河流域长时间尺度水循环重建与模拟——以石羊河流域为例

干旱区内流河流域水循环是干旱区古气候研究的热点,前人做了大量研究,但大部分研究主要利用气候代用指标重建古气候与古环境演化规律,长时间尺度模拟与重建对比研究较少。以石羊河流域为研究对象,在石羊河流域古环境记录基础上结合古气候模拟、全新世古季风模拟、湖泊能量与水量平衡模拟,古降水量和古径流量定量重建等方法,系统地模拟重建全新世时期石羊河流域水循环。可以看出模拟结果与重建结果具有很好的一致性,均指示中全新世是全新世"气候适宜期"。为干旱区流域性气候变化重建与模拟研究提供了新的视角。     

全球变化与海洋地质

全球变化研究需要多学科的综合集成，涉及自然科学和社会科学诸多领域，国际海洋科学全球变化研究方面已经开展许多研究项目，诸如“海洋全球变化合作研究计划（IMAGES）”，“过去全球变化研究（PAGES）”，“海岸带陆海相互作用（LOICZ）”等，旨在通过对海洋表面和深部变化及与陆地的相互关系作用来研究全球气候及气候变化的历史，海洋地质在研究古气候，古水温，海洋与陆地气候联系，环境重建，陆海相互作用等方面举足轻重，同时地质学在参与全球变化研究中发挥着不可或缺的作用。     

适宜环境与生态研究的e-science探讨

环境与生态研究从定性、定量向多学科、多尺度、大范围的团队参与的综合集成研究方向发展,计算机、网络、数据、模式模型技术的逐渐成熟与完备,为环境和生态需要的e science支持平台建设提供了技术和研究基础。分析环境与生态集成研究典型模型基本过程得出,适合环境和生态研究的e science由数据平台、模型模式平台、协同与沟通平台、管理平台组成。其中：①定点、定位、互联网、传感器网格、空间数据采集与处理,以及再分析数据生成的数据支持平台是e science的基础;②包括模型库、模式库、协同建模环境、模拟环境、软件开发环境的模型平台是e science支持集成研究的核心;③模型、模式之间的协同,以及数据平台中数据接口和扩展接口驱动的开发与集成环境,数据与模型模式和模拟计算的内部协同工作平台是e science应用的关键;④完善的结果展示、输出和资源调度的管理平台是e science的窗口。以生态经济、水文研究为例进行的初步实验表明,四层结构的e science框架基本符合环境和生态研究过程的需要。     

地理学研究进展与前沿领域

现代地理学涵盖自然地理学、人文地理学和地理信息科学，其发展趋势是：相邻学科的交叉、渗透与融合，加强地理学内部的综合研究，地理过程的微观研究进一步深化，结合实践拓宽应用研究领域，实验与研究手段的现代化，理论思维模式的转变。地理学应在陆地表层过程与格局、全球环境变化及其区域响应、自然资源保障与生态环境建设、区域可持续发展及人地系统的机理与调控、地理信息科学和数字地球战略等前沿领域开拓创新，为促进地球系统科学的发展、协调人地关系等做出积极的贡献。     

Social geology — integrating sustainability concepts into Earth sciences

Most geologists would argue that geoscientific knowledge, experience, and guidance is critical for addressing many of society’s most acute environmental challenges, yet few geologists are directly engaged in current discourses around sustainable development. That is surprising given that several attributes make modern geoscience well placed to make critical contributions to contemporary sustainability thinking. Here, we argue that if geoscientists are to make our know-how relevant to sustainability science, two aspects seem clear. Firstly, the geoscience community needs to substantially broaden its constituency, not only forging interdisciplinary links with other environmental disciplines but also drawing from the human and behavioral sciences. Secondly, the principles and practices of ‘sustainability’ need to be explicitly integrated into geoscience education, training and continued professional development.     

试论自然资源科学及其学科体系

本文从自然资源的基本概念和基本特点入手,首先明确了自然资源科学的性质及其研究的核心问题与研究任务,阐述了自然资源科学研究的主要内容,并根据一些经济发达国家的经验,提出了该学科研究的几种新趋向;然后,根据自然资源科学中各门学科之间及其与相邻学科之间的关系,阐明了自然资源科学的学科体系。     

论变化环境下流域管理的知识创新

提出全球气候变化与世界社会经济动荡等变化环境下流域可持续发展的科学内涵、制约因素以及解决途径。以自然与社会协同进化的复杂系统作为变化环境下流域概念的抽象表征,以科研能力与管理能力作为流域可持续发展的重要影响因素,以流域管理中科学研究与管理实践的相互作用机理为出发点,分析当前流域管理中科学研究与管理实践的种种错位,提出适应变化环境的流域管理知识创新机制,为提高流域科研水平、充分发挥科学在流域可持续发展中的作用提供理论支撑。     

Recent Progresses in Comparative Planetology——Summary of the Session of Comparative Planetology at the 3rd Conference of Earth System Sciences

Comparative planetology is an interdisciplinary science between Earth sciences and astronomy. It studies physical, chemical and dynamical properties of planets and satellites and their surface characteristics, interior structures and chemistry, magnetic field, climate and possible existence of life. Although the study of comparative planetary science is at its infancy stage in China, it is very encouraging to see that 25 papers were received by the session, which is much more than what we expected. It indicates that more and more scientists are interested in this research field. These papers can be classified into three categories: solar planets, extra-solar planets, and moon explorations. Scientists from both China and oversea reported their recent results.     

试论月球科学与类地行星研究的学科属性

我国月球探测一期工程获国家批准立项和“嫦娥一号”卫星成功发射及运行这一历史性事件标志着我国已继人造地球卫星、载人航天阶段之后,开始进入人类航天活动的第三领域——深空探测。无疑此时探讨人类这一伟大社会实践活动的自然科学意义,特别是深空探测对象的科学内涵具有重要的现实意义。随着相关技术的开发、创新和成熟,工作重点将逐渐转移到深空探测对象本身的科学研究上来,即认识地球之外的行星体以及更深刻地重新审视地球。本文讨论了现阶段深空探测对象——月球及类地行星的基本物质属性,回顾美国和前苏联两国探月计划实施历史的启示,Apollo计划的演变．科学内容的纳入及宇航员地学素养的要求,Apollo登月计划的实施对月球科学本身的促进,以及对20世纪地球科学发展、人才队伍建设和分析技术进步等的重大影响,总结了前苏联探月计划的成败及其教训,并对我国月球探测工程立项历史等方面进行了分析。在此基础上,论述了月球科学及类地行星研究的地球科学属性,并强调指出地球科学家应将月球及整个类地行星研究纳入到地球系统科学的框架之中。     

我国的地球系统科学研究向何处去

近15年来,全球变化与地球系统科学研究在中国广泛开展,我国科学家越来越积极地参加各项国际计划。当前,一些重大的国际计划正在进入其新阶段（如IGBP-II,IODP）,恰好我国也正在制定科技发展中长期规划,迫切需要回顾我国地球系统科学的现状并探讨其今后方向。尽管中国作者的国际论文数量在增长,我国地球系统科学落后于国际的差距仍有拉大的趋势：国际前沿的许多热点问题,在中国尚未提上日程;中国学者在国际计划中早期多有贡献,但在项目总结中却很少有份。为此,提出 3点建议：（1）中国地球科学家应当扩大视野、立足本国、面向全球;（2）应当注意国际前沿动向,促进地学与生命科学在分子水平上的结合;（3）中国的地球科学,应当从以描述为主向探索理的方向发展。我们不应当满足于向国际学术界输出"原料",而要积极参加地球系统科学中关键问题的理论探讨。     

地理学、生态学、环境科学与“人类与环境相互作用”研究

从学科发展历史及当前趋势等方面讨论了地理学、生态学和环境科学在“人类与环境相互作用研究”和“经济与环境协调发展研究”中的地位和作用；指出：为适应“２１世纪议程”的主题─—持续发展战略的需要，各有关学科应进一步配合，向着更高的综合研究方向发展；强调在解决上述重大问题中自然科学家与社会科学家携手共同探讨当前全球环境变化规律和管理对策的必要性。     

矿物科学的概念

本文阐述了矿物科学的概念,包括矿物科学的产生背景、基本涵义与特点、主要研究内容及其与其它学科之间的关系等,并对中国的矿物科学做了简要介绍。矿物科学是研究矿物及其性质的一门交叉学科。它的研究对象是天然矿物和人工晶体材料。它不仅是为地球科学服务的学科,而且是为材料科学、环境科学以及工程科学与技术等学科服务的学科。矿物科学的主要研究内容包括矿物及其性质两大方面。矿物研究既是传统矿物学的研究领域,也是矿物科学基础的重要组成部分。矿物性质及其变换过程研究则是当前矿物科学中最为活跃的研究领域之一。矿物科学是以矿物学等分支学科为基础并具有众多交叉分支学科的学科体系,具有比传统矿物学更加广阔的科学范畴,具有一级学科的概念。矿物学既是地质科学的一门分科,同时也是矿物科学的一门分科。中国已在矿物科学的许多学科领域取得了丰硕的研究成果,已形成较为完整的理论与学科体系。