“碳中和”目标下海洋黑碳的源汇过程及其意义

黑碳是由生物质和化石燃料不完全燃烧生成的碳质混合物。由于黑碳含碳量高,具有芳构化的分子结构,可在自然环境中长期存在,因此黑碳是全球碳循环的重要组分。虽然近年来有关黑碳的性质以及黑碳在地球各圈层中的循环通量及储量的研究取得了一定的进展,但仍需进一步厘清其源汇过程,探讨黑碳在全球碳循环中的作用。初步梳理了全球黑碳循环的路径、通量、时间尺度的相关数据,分析总结了海洋黑碳源汇过程中的迁移机制及相关制约因素。分析认为：海洋沉积物是黑碳的巨大储库,储量达569～1 380 Pg,黑碳可在海洋沉积物中持续存在数千年,符合当前“碳中和”背景下“有效碳汇”长周转时间这一重要条件;同时,黑碳在环境中的周转循环时间一般长于生物质碳,对全球变暖具有负反馈效应。因此,黑碳入海沉积是一种有效的海洋碳增汇和碳封存手段,可能是实施碳的捕集、利用和封存(CCUS)战略的有效途径。通过总结与评估海洋沉积物中的黑碳在“碳中和”领域的战略价值和气候意义,认为在生态环境友好的前提下,应积极调控生物质燃烧成因的黑碳的生产源头,优化黑碳入海沉积路径和埋藏海域,充分发挥黑碳在海洋负排放中的积极作用,为我国海洋“碳中和”目标的实现提供...     

环境磁学在古气候环境研究中的回顾与展望

基于磁性矿物的性质变化能敏感记录现在和地质历史时期的气候环境变化信息,环境磁学方法能鉴别环境演化过程中磁性物质在大气圈、水圈和岩石圈中运移、沉积和转化的过程,系统介绍了沉积物中磁性矿物的特征和鉴别方法以及主要的环境磁学参数和意义,着重回顾了环境磁学在以黄土、湖泊和海洋沉积物为载体的古气候环境研究中的应用及其取得的重要进展,指出了环境磁学在古气候环境研究过程中要加强多磁学参数综合应用,促进地质记录和磁学指标之间的定量研究,有利于理解不同沉积物的磁性矿物特征和环境变化过程的相关关系.同时强调沉积物还原成岩作用过程的环境磁学研究是目前以至今后发展的一个重要方向.     

湖泊沉积物的矿物组成、成因、环境指示及研究进展

湖泊沉积物是不同地质、气候、水文条件下各类碎屑、黏土、自生/生物成因矿物以及有机物质等的综合体。沉积矿物蕴含着丰富区域和全球环境演变信息,如湖水的化学组成、流域构造、气候、水文以及人类活动的相互作用等。相关信息可以赋存在矿物外部微形貌、内部微结构、化学组成、物理和化学性质、同位素组成、谱学特征、成因以及共生组合等方面。因此,湖泊科学的许多关键课题都离不开矿物学,特别是在利用湖泊沉积物进行区域及过去全球变化研究中,深入的机理研究归根到底都要涉及矿物学,如流域化学风化作用、粒度组成、生物壳体化学组成、测年材料的选择等。然而,由于湖泊沉积物中矿物的多源性、复杂性,如何有效提取和解译其中的环境信息,是一项长期困扰研究者的课题,湖泊沉积矿物学的研究往往被许多研究者所忽视,中国的相关研究也较为薄弱。笔者综述了湖泊沉积物中碎屑、黏土、自生/生物矿物的矿物组合、特征、成因在(古)环境反演中的作用及最新研究进展,提出除了继续加强对湖泊沉积物中矿物来源、成因和古环境示踪的深入研究以外,矿物相间的转变及其对湖水和孔隙水组成的响应、一些非晶质或隐晶质及低丰度矿物相在湖泊化学和动力学中的作用也是很有潜力的研究领域,最后提出了研究中存在的一些问题、面对的挑战以及对研究前景的展望。     

DEM在湖泊水文变化研究中的应用进展

在全球变化背景下,湖泊水文的动态变化不仅是评估和预测气候与环境变化的重要指示剂,同时对社会可持续发展、水资源的开发与利用、生态文明建设等产生重要影响。湖泊水文的动态变化受到湖滨及湖底地形的控制,数字高程模型（DEM）成为湖泊水文研究的重要数据源。随着遥测技术的发展,高分辨率、区域/全球大尺度DEM数据的获取手段快速发展、数据源不断丰富,DEM对推动湖泊水文动态研究进展起到了关键作用。本文首先基于Web of Science平台对DEM在湖泊水文动态研究中的相关文献进行了分析,阐述了该主题现有研究在发文时间、发文数量增减态势、研究区域与热点地区、文献所涉及的DEM数据等方面的特点。接着,围绕着DEM在湖泊水文动态的研究中4个主要方向：湖泊水域变化、湖泊水位变化、湖泊水量变化、湖泊水文灾害情势,重点总结：DEM与其他遥感观测平台、实地观测及模型模拟等多源数据的融合策略,数字地形分析与水文学分析、遥感影像分析等方法的集成策略,以及DEM数据不确定性等对湖泊水文变化研究的影响。最后,本文论述了目前DEM在湖泊水文研究中存在的关键问题,并结合技术发展趋势和研究热点问题,提出了可能的解决路径和未来的研究前景。     

试谈矿产资源在河南经济社会发展中的地位和作用

矿产资源是泛指经过漫长的地质作用,在特定的条件下形成,分布于陆地和海洋、地表和地下的,可供人类开发利用的天然矿物及岩石资源。矿产资源是自然资源的一部分,是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础。矿产资源的开发、利用在推动人类社会进步、繁荣和发展经济中起着重要的作用。     

试谈矿产资源在河南经济社会发展中的地位和作用

矿产资源是泛指经过漫长的地质作用,在特定的条件下形成,分布于陆地和海洋、地表和地下的,可供人类开发利用的天然矿物及岩石资源.矿产资源是自然资源的一部分,是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础.     

青藏高原西南部塔若错湖泊沉积物记录的近300年来气候环境变化

以青藏高原西南部塔若错的34cm浅湖芯为研究对象,对其沉积物样品进行总有机碳、无机碳、总氮、微量元素、正构烷烃含量及碳氮比等多项指标的分析测定。采用过剩210 Pb和137 Cs计年法对该湖芯进行了定年和沉积速率研究,获得了近300年的连续湖泊沉积环境序列。在明确了各指标气候环境指示意义的前提下,综合对比分析湖芯中各项气候环境指标,并结合定年结果重建了塔若错湖区近300年来的气候环境变化。结果表明:塔若错湖区气候环境变化可分为3个明显阶段:早期为1705～1778年,该地区气候环境温暖湿润,湖区植被广泛发育;中期为1778～1860年,湖区处于小冰期末次阶段,气候环境寒冷而湿润,植被发育受阻;后期为1860年至今,为小冰期结束后偏暖干化时期。其中,后期又可分为3个亚阶段:1860～1924年,湖区气候环境稍暖且干旱,植被稍有发育;1924～1969年,湖区气候环境呈现偏冷干特点,植被发育暂缓;1969年至今,湖区气候回暖,环境干旱化有所缓解,植被开始逐渐发育。在气候冷暖变化上,该湖芯记录与古里雅冰芯记录和青海湖湖泊沉积记录都有较好的可对比性,只是在起讫年代上存在一些差异。     

世界气象界确认全球气候呈变暖趋势

中国国家气象局新近公布的一项权威研究成果确认,在大气温室效应等因素作用下,全球气候呈现变暖趋势。 这项研究指出,过去100多年中,全球平均地面气温已升高0.3至0.6摄氏度;如果人类不能有效地控制二氧化碳、甲烷、氟里昂和一氧化碳等温室气体的排放,未来40年间,温室效应可能造成地球平均表面气温增加约2.5摄氏度。这一结论说明,未来全球将继续变暖。     

ICDP湖泊科学钻探进展

气候变化与全球环境是地学界的热点之一。最能反映全球或局部气候变化与环境的高分辨率沉积记录大多保存在大陆内部的湖相沉积中, 特别是具有较长寿命的湖相沉积中。因此，湖泊环境科学及湖泊环境科学钻探作为开展此类研究最为直接的技术手段，一直以来都受到国内外学术界的高度关注。在介绍湖泊科学钻探技术难点的基础上, 以国际大陆科学钻探计划(ICDP)资助的已完成的12个湖泊钻探项目为例，对2000年以来ICDP在气候变化与全球环境研究领域的重要进展进行了综述，并对未来的主要湖泊科学钻探计划进行了简要的概述。      

深时古气候与未来地球

正现代气候变化过去100年里,整个地球气候显著变暖,对人类生存的地球表层系统产生了巨大影响。根据国际气候变化研究权威组织"联合国气候变化专门委员会(简称IPCC)"报道的数据显示:1850—2017年期间,全球陆地和海洋表面温度平均升高了约1°C;1901年以来,北半球中纬度陆地平均降水量增加;过去20年中,南极冰盖和格陵兰冰盖的冰     

Century-scale high-resolution black carbon records in sediment cores from the South Yellow Sea,China

Black carbon(BC)has received increasing attention in the last 20 years because it is not only an absorbent of toxic pollutants but also a greenhouse substance,preserving fire-history records,and more importantly,acting as an indicator of biogeochemical cycles and global changes.By adopting an improved chemothermal oxidation method(WXY),this study reconstructed the century-scale high-resolution records of BC deposition from two fine-grained sediment cores collected from the Yellow Sea Cold Water Mass in the South Yellow Sea.The BC records were divided into five stages,which exhibited specific sequences with three BC peaks at approximately 1891,1921,and 2007 AD,representing times at which the first heavy storms appeared just after the termination of long-term droughts.The significant correlation between the times of the BC peaks in the cores and heavy storms in the area of the Huanghe(Yellow)River demonstrated that BC peaks could result from markedly strengthened sedimentation due to surface runof f,which augmented the atmospheric deposition.Stable carbon isotope analysis indicated that the evident increase in carbon isotope ratios of BC in Stage 5 might have resulted from the input of weathered rock-derived graphitic carbon cardinally induced by the annual anthropogenic modulation of water-borne sediment in the Huanghe River since 2005 AD.Numerical calculations demonstrated that the input fraction of graphitic carbon was 22.97% for Stage 5,whereas no graphitic carbon entered during Stages 1 and 3.The obtained data provide new and important understanding of the source-sink history of BC in the Yellow Sea.     

Late Quaternary strata and carbon burial records in the Yellow River delta,China

Sediment carbon sequestration plays an essential role in mitigating atmospheric CO2 increases and the subsequently global greenhouse effect. To clarify the late Quaternary strata and carbon burial records in Yellow River delta(YRD), detailed analysis of benthic foraminifera, total carbon(TC), organic carbon(Corg), sedimentary characteristics and moisture contents of sediments, was performed on core ZK3, 30.3 m in length and obtained from YRD in 2007. Eight depositional units(designated U1-U8 in ascending order) were identified. A comprehensive analysis method of historical geography and sedimentary geology was used to determine the precise depositional ages of the modern Yellow River delta(MYRD), from which pre-MYRD ages were deduced. The results indicates that the maximum burial rates of TC, inorganic carbon(IC) and Corg occurred in the delta front(U5), and the minimum in the shallow sea(U3). Remarkable high sedimentation rates in the MYRD are responsible for burial efficiency of carbon, with an average rate of Corg burial reaching 2087±251 g(m2 yr)-1, and that of IC reaching 13741±808 g(m2 yr)-1, which are much higher than those of other regions with high contents of Corg. Therefore, YRD has a significant burial efficiency for carbon sequestration.     

碳排放和减碳的社会经济代价研究进展与方法探究

碳排放和减碳的社会经济影响与代价评估日益受到学术界和决策者的关注,本文综合分析了全球范围内碳排放与减碳社会经济影响的重要科学问题和国内外研究现状,基于卫星最新观测到的全球CO₂非均匀分布的事实,针对温控1.5 ℃和2 ℃阈值情景,探讨了全球二氧化碳非均匀动态分布与地表温度时空关系,全球二氧化碳非均匀动态分布状况下主要国家碳排放空间评价以及温控1.5 ℃和2 ℃阈值情景下中国碳排放和减碳社会经济代价评估等问题可采取的技术模型方案,并提出了构建新气候变化经济学的理论方法与技术体系。本文构建的技术路线和研究方法拟为国家制订各项应对碳排放和减碳战略与对策、减缓气候变化并实现可持续转型、提升中国在应对气候变化领域的国际话语权等方面提供决策支持。     

Simulating net carbon budget of forest ecosystems and its response to climate change in northeastern China using improved FORCCHN

As dominant biomes,forests play an important and indispensable role in adjusting the global carbon balance under climate change.Therefore,there are scientific and political implications in investigating the carbon budget of forest ecosystems and its response to climate change.Here we synthesized the most recent research progresses on the carbon cycle in terrestrial ecosystems,and applied an individual-based forest ecosystem carbon budget model for China(FORCCHN) to simulate the dynamics of the carbon fluxes of forest ecosystems in the northeastern China.The FORCCHN model was further improved and applied through adding variables and modules of precipitation(rainfall and snowfall) interception by tree crown,understory plants and litter.The results showed that the optimized FORCCHN model had a good performance in simulating the carbon budget of forest ecosystems in the northeastern China.From 1981 to 2002,the forests played a positive role in absorbing carbon dioxide.However,the capability of forest carbon sequestration had been gradually declining during the the same period.As for the average spatial distri-bution of net carbon budget,a majority of the regions were carbon sinks.Several scattered areas in the Heilongjiang Province and the Liaoning Province were identified as carbon sources.The net carbon budget was apparently more sensitive to an increase of air temperature than change of precipitation.     

Black carbon and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in surface sediments of China’s marginal seas

This study investigates the distribution of black carbon (BC) and its correlation with total polycyclic aromatic hydrocarbons (ΣPAH) in the surface sediments of China’s marginal seas. BC content ranges from <0.10 to 2.45 mg/g dw (grams dry weight) in the sediments studied, and varied among the different coastal regions. The Bohai Bay sediments had the highest BC contents (average 2.18 mg/g dw), which comprises a significant fraction (27%–41%) of the total organic carbon (TOC) preserved in the sediments. In ...     

森林碳蓄积量估算方法及其应用分析

近些年来,森林锐减、土地退化、环境污染、生物多样性丧失,特别是人类活动产生的C0₂浓度急剧上升和由此导致的温室效应等是目前人类面临最严峻的全球环境变化问题,所以全球碳循环问题日益成为全球变化与地球科学研究领域的前沿与热点问题,其中陆地生态系统碳循环又是全球碳循环中最复杂、受人类活动影响最大的部分。而森林生物量占整个陆地生态系统生物量的90%,因此,为了正确评估森林在全球碳平衡中的作用,了解森林生态系统在碳循环中的作用,森林的碳动态研究正日益成为人们关注的重点。本文总结了估算森林固碳量的几种方法--样地清查法、模型模拟法和遥感估算法,分析了它们的特点及应用等有关问题。     

RIVERINE INORGANIC CARBON DYNAMICS： OVERVIEW AND PERSPECTIVE

1INTRODUCTION River systems are the major linkage between the land and the ocean, not only transporting carbon from terres- trial environment to the ocean, but also exchanging CO2 with the atmosphere, actively involved in the global car- bon biogeochemical cycle (RICHEY et al., 2002; COLE and CARACO, 2001). The inorganic carbon, mainly o- riginating from soil CO2, carbonate minerals and atmo- sphericCO2,constitutedthegreatpart(about 60%) ofthe riverine carbon exported to the ocean…     

水稻土有机碳密度的空间预测分析——以浙江省长兴县为例

准确预测未采样区域SOC密度,是研究SOC演变趋势和探索土壤固碳作用对缓解全球气候变化的基础。采用泛克里格法(Universal Kriging,UK)和土壤类型法(pedological professional knowledge-based method,PKB),分别对长兴县水稻土有机碳密度进行了预测,其中,UK直接以长兴水稻土剖面资料为源数据、PKB以长兴水稻土剖面数据和长兴1∶5万数字土壤图为源数据进行预测。根据平均绝对误差(MAE)及均方根误差(RMSE)大小,评价了两种方法在县域尺度土壤有机碳密度空间预测效果。结果表明:UK的MAE(31.2)、RMSE(52.5)均大于PKB的MAE(24.7)、RMSE(43.1),说明PKB法的预测效果较好,UK法相对较差。研究表明,对土壤类型、土壤母质,以及剖面点位置等信息的综合考虑能使PKB法更好地表达土壤属性的空间特征,也更适于县域尺度土壤有机碳密度的空间预测。     

利用高分辨率地球影像研究全球洋壳活断层分布

利用谷歌三维地图勾绘出全球海底现今主要断层构造带的分布图,为观察海洋地壳运动与演化过程提供新的方法和视角,对海底活断层的分布和演化机理、海底扩张、地幔对流等方面的深入研究和探索具有重要意义。     

大气CO2浓度非均匀分布及其对地表升温影响的研究进展与展望

在气候变化和全球治理挑战日益严峻的背景下,CO₂排放及代价评估日益受到学术界和决策者的关注。当前全球范围包括联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）评估在内的几乎所有研究都是基于全球平均CO₂浓度来驱动气候模式的,但基于全球CO₂平均分布设定开展模拟影响评估在学术界多有争议。首先,综述了大气CO₂非均匀分布的证据,评述了大气CO₂浓度非均匀分布与地表升温过程的互馈机制。其次,从自然和人为2个维度,梳理了大气CO₂浓度非均匀分布形成的原因,并评估了其对地表升温的影响。最后,评述了当前大气CO₂浓度非均匀分布研究中存在的问题,进一步展望了其发展趋势,为把握全球与区域碳排放现状及气候变化影响提供科学判据。