2000年地球科学的前沿——英国的研究重点

    本次研究涉及到地球和其它行星的地质学、地球物理学、地球化学、地球生物学和有关的外部地球物理学，诸如大气物理学和磁学，并制定出我国的具有经济、社会和科学价值的固体地球科学的强有力的研究计划。未来10年的大多数时间全球环境问题将处于科学研究的前沿。自然环境变化的研究必须是国际性的和跨学科性的，已经确立了具有不同科学广度和要求不同成效的7个项目。
    1)古气候学：过去的150万年，世界气候曾经极不稳定。英国所在的中纬度曾有17个变动周期，当时的气候比现在冷(大约低9摄氏度)。人类活动又把附加的因素加进到控制气候和气候变化的已经很复杂的平衡中去。古气候学是对过去变化过程的研究，在获得认识与预测未来可能发生气候变化方面都是很必要的。
    2)生物分子古生物学：惊人地发现许多化石，甚至是几亿年前的，含有适合于生物分子研究的有机物质，这就给地球科学家、生物学家和有机化学家的跨学科研究开辟了一个大的新领域。这种研究复盖了几千万年到几亿年的时间尺度，大大扩展了我们对进化过程的理解，对过去的环境得到了新见解，并加深了我们对碳氮化物成因的理解。
    3)新大地构造学：近代或现代变形过程的性质与速率的研究，应使更精确地解释地质历史和预报未来的事件，如地震和火山活动。
    4)地质流体作用：此题目包括流体运动和地壳内固体—流体反应的研究。这些对于认识地下水、液体和气体碳氮化合物、矿化流体作用以及我们从地球内提取这些流体及其产物都是十分重要的。同样，这种过程的认识对于在地壳内处理废物也是必要的。
    5)沉积盆地演化和动力学：沉积盆地产生于地壳顶部5km，因此就资源开发而言是容易接近的。这个题目对于涉及资源的工业以及时上文提到的流体作用的认识都特别重要。
    6)地球深部研究：象地震与火山活动这类现象表明地球没有停息，随着时间动荡和变化，这些变化是由地壳深部、地幔和地核中的作用所产生的。因此地球深部的研究，在试图认识地球活动方式上是必要的，在其它方面的研究中也是基本的。
    7)空间地球化学及行星演化：我们对太阳系早期历史和地球过程的认识，是通过比较行星学以及对落在地球上的或带回地球的行星物质的化学研究得以加深。在英国新的分析技术使她有可能去分析大多数微小的标本，并达到前所未有的精度，而且正在揭示太阳系早期历史的奇妙的线索。
    除此之外，地球上还有两个领域即洋壳和南极洲值得特别加强研究，上述各项的许多方面都可以在南极进行有优势的研究。
    上述的工作要求：
    1、培训人才。英国使正在成长的一代地球科学家在基础科学、数学特别是计算机和计算机模拟方面具有必不可少的经验。
    2、需要充足的资金向最好的地球科学家提供足够的支持，并保持高质量的研究。
    3、重点研究计划应由权威科学家来确定，由强有力的杰出的带头人来领导。
    4、综合性的国际研究计划(如大洋钻探计划)方面，在国际保护伞下的离散的国家计划(例如面对英国的大洋中脊的研究工作)方面，以及在数据库的编辑方面，英国的参与应继续维持增加。
    5、增加更精良的设备与设施。
    6、英国地质调查局(BGS)必须提供英国地球科学信息的基本数据库，应该从减轻自然灾害影响的观点出发，监测诸如地震、地磁、放射性和地下水质等方面的长期变化。
    7、因为地球科学涉及到整个地球，很显然不能单独局限于英国进行。海外工作(特别在第三世界)应当给予鼓励。
    8、发展与加强科学院、公众机构、研究所和工业部门之间的联系，以保证思想与资料的自由交流。     

山东半岛东部海域悬浮体分布季节变化及其冬季输送通量研究

山东半岛东部近岸海域流系和水团要素季节变化显著,沉积动力环境特殊,发育有剖面形状独特的泥质沉积体。基于两个年度的夏、冬季山东半岛东部近岸海域水体温度、浊度、悬浮体浓度和海流等调查资料,分析了水团要素分布季节变化特征,并结合研究区域冬季海流和余流分布特征,计算了冬季经山东半岛东部近岸海域向南输送的悬浮体净通量。结果表明:山东半岛东部近岸海域悬浮体分布受沿岸流、黄海冷水团和黄海暖流等流系季节变化的影响存在显著季节变化。夏季,水体垂向层结和黄海冷水团均可抑制悬浮体垂向和东西向扩散。与以往的研究有所不同的是,冬季大量悬浮体可穿越沿岸流与黄海暖流形成的海流切变锋面,进入黄海暖流向北输送,海流切变锋的屏障作用会随着黄海暖流的减弱或东移而削弱。每年冬季经山东半岛东部近岸海域输送的悬浮体占渤海海峡向外海输送的悬浮体年净通量的3.22%~9.10%,冬季的悬浮体输送量较大,占冬季渤海海峡向外海输送的悬浮体年净通量的6.84%~19.38%。     

层序地层学的发展与应用

层序地层学是在地襄地层学基础上发展起来的新的地学分支学科，为沉积地质学与地球物理学架设了新的桥梁。本文介绍了层序地层学的发展过程、基本原理、研究内容及应用情况。
        

要重视全球变化对我国北方沙区可能影响的研究

    讨论了全球变化及其对我国北方沙区可能影响的三个问题。首先，全球变化是人为因素与自然变化的藕合，不能忽视全球自然变化过程的研究;其次，沙漠的变化主要与气候
干湿变化有关，要注重研究未来增暖伴随的降水变化，预浏土地沙漠化未来发展趁势;第三，要研究土地沙漠化及其逆转对气候的反馈作用。
        

应加强珠江三角洲人地关系研究

近年来珠江三角洲人地系统发生了深刻变化，经济高速发展、城市化、工业化规模不断扩大，人口急剧增长，环境质量下降，自然资源供需关来紧张。进行人地系统研究是本区当
前社会经济与环境资源协调发展的迫切需要。
        

微重力方法的研究及其应用

   用最先进的Lacoste-D型重力仅可以进行微伽级的重力浏量和在此墓础上的微重力研究，使微重力方法在实践中得到很好的应用与验证，也为重力学的研究开辟了新的分
支领域。
        

关于管理和效益的几点思考

总结了国家自然科学基金在促进基础性研究方面出成果、出人才的作用;提出应加强思想观念的改革，继续在宣传指导、组织选题、突出重点、项目普理等方面做好工作，以进一步提高科学效益。
        

地质学中的非线性问题

通过对某些典型地质现象及有关研究进展的引述，可以看到在地质过程中广泛蕴涵着非线性动力学机制。因此，将非线性思维与分析工具引入地质学，建立来统的非线性地质
学问题的分析方法并应用于实践，有可能由此逐步逼近真实地质过程。
        

有机岩石学及其在油气评价中的应用

  简要介绍了有机岩石学研究方法的发展与特.点，系统的论述了这门新兴学科用于确定烃源岩成熟度、有机质类型，研究油气生成、运移与聚集等方面所取得的进展。
        

中国水问题的出路

        主要阐述解决中国水问题的根本出路在于“以节水为本,强化统一管理”。并指出：全方位（包括农业、工业、矿业、城市、生活等方面）节约利用水资源从全国水现状看潜力巨大。
        农业方面：改变大水漫灌为小畦或长畦分段灌溉,仅此一项措施就可节省水量20％～25％,概略估算,全国农业灌水利用率从0.5提高到0.7就可节水1 000～1 200 亿ｍ³。
        工业方面：如其他城市工业用水单位耗水量达到北京、天津的用水水平,全国每年可节水150 多亿ｍ³（北京、天津也仍有潜力可挖）。
        城市生活用水：采取节水措施后可节水1/3～1/2。
        把节水作为一项国策,水资源市场化,污水资源化,以及加大农业、工业等方面生产过程中节水科技投入,有计划地推进全国性节水行动, 是建立节水型社会的重要措施。
        为此, 必须做到强化统一管理, 使管理纳入科学的、以国家利益为前提的统一管理轨道: 建议中央成立协调全国水资源管理的权力机构, 通过立法, 制定和颁布国家有关水管理的法律、法令和条例规定等。改变国家多部门分管的分散状况; 进一步修订已有的《水资源法》; 组织新一轮的全国性水资源开发利用普查工作, 对黄、淮、海三大河流出现的问题进行综合考察研究等。     

南海东北部剪切流场对内波影响的研究进展

南海东北部受黑潮入侵、季风等动力因素的影响,背景剪切流场复杂,涡旋众多,水体垂向层结季节性变化明显,同时又因吕宋海峡的复杂底地形和强潮流的影响,内潮、内孤立波现象显著。但是,以往关于内潮、内孤立波的研究很少考虑到背景剪切流场和涡旋对其影响,因而难以揭示内波的生成、传播和演变规律。主要概述了南海东北部的剪切流、涡旋和内波等多种中尺度物理现象及其之间的相互作用的研究进展,进而提出未来关于南海东北部剪切流场对内波生成、传播和演变影响研究中的一些问题和研究思路。     

南海海洋环流研究综述

综述了近二十年来南海海洋环流的主要研究成果,指出太阳辐射、季风和地形是影响南海环流的主要因素;提出了南海环流研究中应特别注意的几个关键问题,即南海环流的平均状态、南海暖流、南海中的局地涡旋、南海暖池、黑潮与南海水的交换、地形对南海环流的作用以及南海水温变化与ENSO的关系等;最后就目前研究中存在的困难提出了相应的对策。     

南海南部普林虫与“中更新世革命”

对南海南部ODP 1143站2.1 Ma以来沉积物中的浮游有孔虫群进行研究, 发现在冲绳海槽及南海北部普遍被认为是黑潮标志种的Pulleniatina obliquiloculata在中更新世革命(MPR)前后对冰期旋回的响应截然相反; 且在MPR之后的变化与南海北部和冲绳海槽相反, 即冰期时含量高而间冰期时低.交叉频谱分析和相位分析的结果也证实了ODP 1143站P.obliquiloculata与全球冰量变化之间的上述关系.该种在MPR前后冰期旋回的转变, 可能是由于MPR之后南海南部在冰期时切断了与印度洋之间的海水交换, 或者是冰期时海水盐度增加等因素引起的上部水体结构的重大改观所致.      

南海南部礼乐盆地结构演化及其对区域地质背景的响应

运用丰富的二维地震资料,通过构造结构与地层结构的分析,对礼乐盆地的盆地结构演化与转型过程及其对南海地区复杂动力学背景的响应特征进行研究。结果表明:受控于NNE、NEE、NW和近EW向的断裂体系,礼乐盆地现今构造格局表现为"两坳一隆"的结构特征;两个关键的区域角度不整合T70和T50将礼乐盆地新生界自下而上划分为三层结构:陆缘裂陷层、漂移裂陷层和前陆-拗陷层;响应于太平洋板块俯冲、印度-欧亚板块碰撞、新南海扩张、古南海消亡和菲律宾海板块楔入等一系列周缘板块重组事件,礼乐盆地的盆地结构演化及转型经历了三个阶段:陆缘多幕裂陷阶段,盆地结构受控于NNE和NEE向断裂体系,南北坳陷连通;漂移裂陷阶段,NNE和NW向共轭断裂体系控制盆地格局,中部隆起形成,分隔南、北坳陷;前陆-拗陷阶段,前陆盆地结构形成,随后盆地因热沉降进入拗陷沉积阶段。     

黑潮化学物质输入东海的途径与通量

在对黑潮水文特征分析的基础上,探讨了黑潮对中国近海化学物质输入途径,归纳总结了黑潮对东海生源要素、痕量元素、同位素及其他化学物质的输入特征,提出了黑潮对中国近海化学物质输入研究应着重关注的问题。主要的结论包括:吕宋海峡、中国台湾东北部及日本九州西南海域是黑潮向中国近海输送化学物质的3个关键区域;黑潮表层水向东海陆架的扩展、次表层水和中层水的涌升以及黑潮季节性流轴摆动是黑潮向东海输送化学物质的基本途径。黑潮主体生源要素的浓度随深度的增加而增大。黑潮对东海生源要素的影响夏季最弱、春季次之、秋冬季最强,其对东海生源要素的输入通量要远高于河流、大气等其他输入源,并且各水层中以中层水的生源要素输入通量为最大。痕量元素在黑潮主体的分布、对东海的输入通量等方面均表现出了与生源要素的差异,各痕量元素的分布及输入通量随痕量元素的不同而不尽相同,其中次表层水的涌升在对邻近海域痕量元素分布的影响中起到了重要作用。同位素可指示黑潮对东海陆架的入侵程度及变化规律,并与营养盐等有一定的相关性。黑潮是东海微量温室气体N2O,CH4等其他化学物质的重要输入源,进而对东海生态环境产生影响。进一步研究应着重从系统性外海观测、痕量元素及同位素等化学物质调查、黑潮对中国近海输入化学物质的控制过程等方面深入开展。     

南海北部末次冰消期及快速气候回返事件

对南海北部陆坡Ｖ３６－０６－３柱状样上部进行高分辨率地层学研究、浮游有孔虫和稳定同位素分析，并运用转换函数法和加权平均法求取约１５０００—７０００ａＢ．Ｐ．的末次冰消期中古环境参数的变化。结果发现约１０５００—７９００ａＢ．Ｐ．期间有一次强烈的古气候回返事件，与新仙女木期相对应，但持续时间较长。在此期间，冬季平均表层水温下降２．７℃，溶解氧与磷酸盐磷含量增高，古盐度与碳酸盐溶解度略有上升，黑潮水的影响大为降低，推测系海面上升过程中爪哇海海水进入南海所致。     

利用水文资料推测海洋流场的研究进展

根据研究方法不同的动力学特征及其运用上的差异,利用已知的水文气象资料推测海洋流场的方法可以分成 3类：①描述性方法;②热成风关系式与示踪物守恒相结合的诊断方法;③Sarki syan诊断模式及复杂动力模式。结合南海环流的工作讨论了这些方法的进展情况及在南海环流研究中的作用,并对目前利用水文气象资料推测海洋流场的研究趋势进行了分析。     

Temporal and Spatial Characteristics of Mesoscale Eddies in the Northern South China Sea: Statistics Analysis Based on Altimeter Data

Mesoscale eddies are active and energetic in the South China Sea (SCS), and play an important role in regulating the multi-scale circulation and mass transportation in the region, especially for those long-lived strong eddies. Using AVISO altimeter data and outermost closed contour sea level anomaly method, this study identified and tracked mesoscale eddies in the northern SCS during 2011-2018, and focused on the temporal and spatial characteristics of mesoscale eddies in recent years. Similarly to previous results in this region, statistical results show that about 8.6 anticyclonic eddies and 4.5 cyclonic eddies (lifetime > 28 days) were born per year. Among them, about 1/3 of the total number are strong eddies (lifetime > 45 days), showing relatively strong dynamic characteristics, such as strong Eddy Kinetic Energy (EKE) and highly nonlinear feature. Statistics also show significant seasonal variability in mesoscale eddies’ birth places, trajectories and distribution of frequency of occurrence. Specifically, anticyclonic eddies mainly form at the north part of Luzon Strait between autumn and winter, and then move southwestward along isobaths. During this period, the largest value of the frequency of occurrence is over 30%. In summer, most of them form in the west off Luzon Island, and then move westward paralleling to latitude lines. In contrast, cyclonic mainly form in the west off Luzon Strait, and then move westward in winter and spring. During this period, the largest value is about 26%. In addition, observation finds that the strong mesoscale eddy pair could generate off the southwest of Taiwan Island. Analysis of the Kuroshio SCS Index (KSI) implies that loop current caused by Kuroshio intrusion is the most important mechanism for the formation of eddy pair.     

Impact of the Kuroshio Current on the South China Sea based on a 115 000 year diatom record

We used the tropical oceanic planktonic diatom species Nitzschia marina, Rhizosolenia bergonii and Azpeitia africana/Azpeitia neocrenulata, most commonly found in the surface sediments of the northeasternmost South China Sea (SCS) where the Kuroshio Current enters the SCS through the Bashi Strait north of Luzon, to analyse the influence of the the Kuroshio Current on the SCS. The impact of the Kuroshio Current seems to be relatively strong during major warm periods and, to a lesser degree, in minor warm periods during the last 115 000 years. The strongest influence took place during the main part of the Holocene and during the very late phase of Marine Isotope Stage (MIS) 5e. It is possible to distinguish two magnitudes of change in the impact of the Kuroshio Current on the SCS: large changes occurred at shifts between glacial and interglacial conditions, while smaller changes seem to have recurred in both glacial and interglacial episodes as well as during the Holocene. Climatic/oceanographic changes and sea‐level variations were possibly the two most important mechanisms for the varying influences of the Kuroshio Current on the SCS. The interaction between the Kuroshio Current and monsoon‐related processes may also have played a role. However, because of restricted knowledge of the present‐day Kuroshio Current and the absence of a modern analogue to the ancient SCS due to the marked changes in palaeogeography, this relationship is difficult to establish. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

10 Be在大洋边缘海洋学中的应用及模型

主要讨论宇宙射线成因核素¹⁰Be（T _1/2＝ 1．5Ma）在大洋边缘海洋学尤其是中国近海海洋研究中的应用。在过去的近20年中，在中国开展的¹⁰Be研究在黄土堆积年龄及地层对比方面获得了诸多成果，但在海洋方面的应用研究距国际水平仍有一定的差距，尚需进一步加强。综述了海洋环境中¹⁰Be作为一个地球化学示踪剂的研究现状，着重介绍¹⁰Be在中国东部海域的收支平衡模式以及讨论¹⁰Be在太平洋西部边缘海及岛弧地区的应用前景。