大气CO2浓度升高对海洋浮游植物影响的研究进展

工业的迅速发展、化石燃料的燃烧、森林的大量砍伐等引起大气中温室气体，特别是CO2的浓度逐年上升，据预测，到本世纪中叶大气CO2浓度将达到目前的2倍，即达到700μL L^-1。由CO2等微量气体浓度增加所造成的“温室效应”已成为影响全球变化的一个重要而又不可忽视的因素。近几年来通过“全球海洋通量的联合研究”表明，海洋对大气中CO2的净吸收主要是通过一系列被称为“生物泵”的生物学过程来实现，其中海洋浮游植物通过光合作用把海水中溶解态CO2转化为颗粒态是“生物泵”中一个重要的生物化学过程，可见海洋浮游植物对海洋回收大气CO2举足轻重。大气CO2浓度升高将导致海水中CO2浓度升高和pH值下降，进而对海洋浮游植物产生一定的影响，因此了解海洋浮游植物对大气CO2浓度升高的响应机制，对于预测未来大气CO2升高对海洋生态系统的影响和全球气候变化具有重要意义，有关大气CO2浓度升高对海洋浮游植物的影响研究已经成为当今国际海洋科学研究领域的重要内容。     

古大气CO2 浓度重建方法技术研究现状

温室气候引起的全球气候变暖越来越引起人们的关注,大气中不断上升的CO2 浓度被认为是导致气候变暖的主要因
素。地史时期大气CO2 浓度变化与温室气候可能存在类似的关系,可提供参考,因而古大气CO2 浓度重建是首要任务。总结近
年来古大气CO2 浓度重建的进展,重点介绍GEOCARB模型模拟、植物叶片气孔参数和同位素指针的方法和技术。GEOCARB
模型是反映全球古大气CO2 浓度长期变化的碳相关模型;气孔参数方法是使用气孔比例来估计古大气CO2 浓度;同位素指针包
括成壤碳酸盐、浮游植物有机质生物标记物、钙质浮游有孔虫、古苔藓植物等,其中成壤碳酸盐碳同位素方法使用最为广泛。国内
只是在叶片参数研究方面有一些进展,古大气CO2 浓度重建工作任重而道远。      

神经网络法反演海水叶绿素浓度的分析

海洋水色遥感的最终目的之一是监测海洋初级生产力的时空变化,而反映海洋初级生产力的一个重要指标就是浮游植物中的叶绿素浓度[1]。对于海水叶绿素浓度的遥感反演研究工作至今已进行了30多年,方法主要是基于蓝-绿波段比值的经验统计法。近些年,随着水色遥感器的改进及数据处理方法的深入研究,提出了荧光高度法[2]和神经网络法[3-5]。本文基于SeaBAM(SeaWiFSBio-OpticalAlgorithmMini-Workshop)小组搜集的全球范围叶绿素浓度与离水辐射率的同步观测数据,利用神经网络方法反演海水叶绿素浓度,并将其结果与SeaBAM经验算法进行了比较及分析。     

镉和铜对海洋浮游植物的毒性效应及其机制研究进展

【目的】综述重金属元素镉Cd和铜Cu对海洋浮游植物的毒性效应研究,总结重金属对海洋浮游植物的毒性作用机制,为开展重金属对海洋浮游植物毒害机理的深入研究提供借鉴。【方法】以毒理实验中常用的重金属镉和铜为代表,总结了重金属对海洋浮游植物毒理研究的常用测试指标,归纳了重金属对海洋浮游植物光合作用、抗氧化系统等方面的毒性作用机制。【结果】重金属对海洋浮游植物毒性作用机制概括为:1)重金属替换与其结构相似的作为酶辅助因子的金属元素,使浮游植物体内某些酶失活;2)重金属直接或间接诱导活性氧的产生,使浮游植物受到氧化胁迫;3)重金属与生物大分子中的某些基团亲和性高而结合,阻断相关的生理生化过程。【结论】重金属的毒性效应因浮游植物种类不同而有所差异,今后相关研究中需更加关注重金属在多种海洋浮游植物共存环境下的毒性效应及机制,将有助于全面系统地理解重金属对海洋浮游植物的致毒机理。     

大气二氧化碳遥感反演精度检验及时空特征分析（可下载全文）

 利用卫星遥感探测大气二氧化碳(CO₂)浓度,相比传统的地面观测方法,具有稳定、连续、大尺度观测等诸多优点,能更好地获得全球CO₂的时空分布与变化特征。随着卫星遥感技术的发展,一系列具备大气CO₂探测能力的卫星相继发射升空,大气制图扫描成像吸收光谱仪(SCIAMACHY)、温室气体观测卫星(GOSAT)、大气红外探测仪(AIRS)等卫星传感器,已经获得了多年的全球CO₂浓度分布产品。对这些卫星资料进行对比分析,并与本底观测数据进行全球范围的长时间序列的对比验证。研究显示,3种CO₂卫星遥感产品中,SCIAMACHY数据系统性略高于本底数据,且观测范围局限性较大;GOSAT数据稳定性较好,但系统误差较大,平均低于本底数据近9ppmv;AIRS数据产品相比前两者优势突出,单月全球覆盖率达到90%左右,与本底观测数据平均误差小于2ppmv(0.5%),相关系数达到0.9以上,能够较好地反映全球大气CO₂浓度的时空特征。卫星遥感产品与本底观测资料显示,全球CO₂浓度空间分布呈现出明显的纬度分布规律与海陆分布规律,时间变化规律方面则表现出明显的季节性周期变化。     

科学家研究发现6亿年前地球是超级温室

一个国际研究小组日前报告说,其研究结果显示,在距今6亿多年前的地球大气中,二氧化碳的浓度远比现在高,当时的地球类似一个“超级温室”。此前科学界普遍认为,地球在距今6亿多年前经历了一个漫长的冰川期,当时不仅陆地全部被冰川覆盖,而且海洋也被完全冻结,地球如同一个大“雪球”,其大气中的二氧化碳浓度不应该如此之高。     

平流层臭氧的温室效应及其气候影响

本文阐述大气中重要的“痕量气体”之一——臭氧(平流层臭氧)对地球表面和低层大气的温室效应及其全球气候的反馈影响;指出了云的辐射力的概念及其重要性,并讨论了“南极臭氧洞”现象。     

黑碳在全球气候和环境系统中的作用及其在相关研究中的意义

燃烧形成的黑碳粒子进入大气中可影响辐射平衡,导致全球气候变暖,其沉降在河流、湖泊、海洋、土壤等环境中对全球生物地球化学循环起到重要的作用,成为当前国际地球科学研究的热点问题。综述了黑碳的定义及排放、沉降、降解过程,并总结了其在现在及过去环境和气候系统中的重要作用与研究意义。黑碳是全球惰性有机碳库的重要组成部分,在全球慢速碳循环中发挥潜在作用。因其具有很强的吸光特性,它在区域气候变暖过程中扮演重要角色。沉降在不同地质载体中的黑碳难以降解,可以保存几百万年,为地质历史时期古气候和古环境重建研究提供重要信息。海洋沉积物过去数百万年的黑碳记录指示了天然火的演化信息,晚第四纪黄土剖面黑碳也指示了天然火的变化信息,最近千年的湖泊和冰芯黑碳记录既反映了天然火的信息,也指示人类活动的信号。未来黑碳研究应进一步关注标准测量方法,以真正理解黑碳在全球气候与环境系统中的作用。     

“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...     

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。     

松嫩平原南部土壤近二十年有机碳含量变化特征

一、土壤有机碳研究的意义 土壤碳库的稳定、增长或释放都与大气CO2浓度变化密切相关。与自然土壤相比,农田土壤在全球碳库中最为活跃。在自然因素和农业管理的作用下,农田土壤碳库在不断地变化。这种变化不仅影响区域乃至全球碳循环,而且直接影响土壤的肥力状况。     

岩溶碳循环及碳汇效应研究与展望

碳酸盐岩风化是全球碳循环的重要组成部分, 具有大气与土壤CO₂汇效应, 受生态系统因子驱动与全球变化影响, 岩溶地区碳汇具有地表和地下双碳汇特征。简要介绍岩溶碳循环与全球变化关系, 论述岩溶碳汇的相关科学问题和主要进展, 分析岩溶增汇潜力与土地利用变化, 进一步提出基于岩溶关键带理念的碳酸盐岩风化过程概念模型。碳酸盐岩风化产生的碳汇可能是全球碳循环"遗漏碳汇"的贡献者, 同时具有缓解土壤CO₂向大气释放的作用, 进而成为全球碳循环模型中"土地利用变化项"(E_LUC)的重要调节者(减源效应)。碳酸盐岩风化过程能快速响应短时间尺度变化环境因子, 是岩溶关键带中连接生物、水文与地球化学过程的核心驱动机制。岩溶碳循环可理解为是土壤-生态系统碳循环的延伸或横向组成部分, 共同组成岩溶地区完整的陆地浅表层碳循环系统。碳酸盐岩风化对大气CO₂浓度上升的负反馈效应, 石漠化治理与生态修复工程的持续推进, 蕴藏着巨大的岩溶固碳增汇潜力。应加强土壤CO₂季节及其区域变化监测与研究, 构建基于土壤CO₂与流域水化学指标相关性的反向模型, 为估算区域碳汇本底、评估年际碳汇增量与潜力提供更加清晰且有效的岩溶增汇方案与途径。      

合理开发与保护海洋资源促进海洋经济的持续发展

党的十六大报告提出“实施海洋开发”,这是一项具有深远历史意义的战略部署。海洋事业正面临大发展的历史性机遇。20世纪70年代以来,世界海洋产业总产值10年左右翻一番,从60年代末的1100亿美元增加到目前的约1万亿美元。2000年海洋产业对全球GDP的贡献达到了31万亿美元。据预测,海洋产业对全球经济的直接和间接贡献将从1991年的10％上升到2011年的20％。2000年广西海洋经济总产值达到110.45亿元,     

烟花爆竹燃放对西安环境空气质量影响的个例分析

利用西安城郊PM2.5、PM10、SO2、NO2等污染物逐小时浓度和常规气象观测资料,通过分析2014年春节期间大气环流形势、近地面大气层温度等要素及空气质量浓度的时空变化特征,讨论了烟花爆竹燃放对环境空气的影响。结果表明:2014年春节期间西安高空受西北气流控制,地面处于低压中心,等压线稀疏,风力较弱;近地面大气连续4天出现平均高度980 m的接地逆温,低空受东北气流控制,气象条件非常稳定;燃放烟花爆竹产生的特征污染物主要有PM2.5、PM10、SO2和CO等,PM2.5、PM10和SO2在除夕集中燃放时达到浓度最高值,分别是前期稳定状态下平均值的1.5、1.84和1.17倍;燃放烟花爆竹对PM10浓度的影响最大,其次为PM2.5;冷空气作用对粒径较小的PM2.5清除效果较好。     

温室气体源汇及其对气候影响的研究进展

从与人类活动密切相关的温室气体（CO2、CH4、N2O）源汇研究以及温室气体对气候环境的影响等方面论述温室气体研究进展.介绍了国内外有关温室气体源和汇研究,如岩溶系统碳循环、黄土中温室气体组分特征、森林和大陆边缘海二氧化碳、稻田和湿地甲烷排放等方面的研究成果和认识.介绍了冰芯温室气体的部分研究成果和国内外温室气体与气候关系研究中涉及的一些模式及重要结论.结合温室气体源汇及其与气候变化,指出了目前应重视的一些研究内容,如研究陆地和海洋生态系统的碳氮循环问题,温室气体浓度变化与气候变化的相互关系以及气候变化机制.     

基于不同软件的资源三号正射影像处理的对比分析

全球地理信息资源建设(简称“全球测图”)对于提升我国测绘地理信息能力、保障“一带一路”国家倡议实施、抢占国际竞争制高点具有重要意义^[1]。数字正射影像图(DOM)是全球地理信息资源建设与维护更新项目的一个重要数据产品,也是基础地理信息成果的重要组成部分。通过对PixelFactory、GeoWay CIPS、PixelGrid、PCI GXL、沃韦五款软件在正射校正、影像融合、匀光匀色、镶嵌编辑等方面进行对比分析,总结各自特点,研究分析几款软件的优劣势,对数字正射影像处理技术有一定借鉴意义。     

页岩黏土矿物CH_4/CO_2吸附规律的分子模拟

CH4和CO2在页岩黏土矿物中的吸附行为对页岩气的开采和CO2的封存具有重要意义。选取黏土矿物的主要成分蒙脱石为研究对象,构建层状裂缝型孔隙的分子模型,采用巨正则系综蒙特卡洛(GCMC)方法和分子动力学(MD)方法,在不同压力、不同温度条件下,研究不同狭缝孔隙宽度CH4和CO2气体的吸附行为,同时分析离子交换结构对吸附的影响。结果表明:CH4吸附符合Langmuir吸附规律,可以采用Langmuir方程进行拟合。随着温度的升高两种气体吸附量减小,随着压力的增大而增大;蒙脱石的离子交换结构对CH4的吸附影响较小,但促进对CO2的吸附;不同的狭缝孔隙宽度对应CH4和CO2的赋存状态不同,蒙脱石的离子交换结构影响CO2的赋存状态;平均作用势说明吸附层中分子间结合能力大于游离层,吸附态是CH4和CO2在蒙脱石狭缝中的主要赋存形式之一。基于CH4和CO2在页岩黏土矿物中的吸附规律,可为页岩气的勘探开发提供依据。     

GPS坐标时间序列中地表环境负载效应区域特征分析

选取全球417个IGS测站2000~2012年环境负载数据分析非潮汐海洋、大气、积雪和土壤湿度等负载对GPS测站时间序列位移的影响以及与测站地理位置之间的联系。研究表明,大气压力对GPS时间序列位移的影响最大,U方向最大达到20 mm,积雪负载的影响最小。4种负载对GPS时间序列高程方向的影响可达cm级,且大气及非潮汐海洋负载呈现显著的区域性特征。     

大气生物气溶胶的源排放与源解析研究进展

2019年新冠肺炎(COVID-19)的全球爆发引起了公众对生物气溶胶的广泛关注.生物气溶胶是大气气溶胶的重要组成部分.生物气溶胶由于具有普通气溶胶的理化性质和本身特有的生物学特性,在全球生态系统、气候变化、空气质量和公共卫生等领域均扮演十分重要的角色.然而,目前学术界对生物气溶胶的研究主要集中在采样监测、消杀防护以及...     

温度对马尾藻及其油页岩混合物热解产气特性的影响

【目的】研究马尾藻及其油页岩混合物在不同温度下的热解产气特性。【方法】利用燃烧烟气污染物测试实验台,测量马尾藻及其油页岩混合物在温度区间400℃至800℃下CO和H_2的排放特性,包括峰值浓度、峰值时间和平均浓度。【结果】马尾藻以及其油页岩混合物的热解过程可分为慢速析出、快速析出和降速三个阶段。马尾藻单独热解实验中,排放的CO体积分数峰值达到10 367×10~(-6)。温度的升高有利于马尾藻在热解中CO和H_2的析出,反应的开始时间和完成时间均有所提前。在马尾藻与油页岩混合物的热解中,H2的析出在700℃时达到最高(体积分数峰值为1 254×10~(-6))。油页岩的加入迟滞了CO和H_2的排放时间。【结论】油页岩的加入有效减少马尾藻热解过程中CO的排放并缩短反应时间,提高效率节省能源,马尾藻与油页岩的混合热解具有良好的应用前景。