面向可持续发展的冰冻圈科学

21世纪以来, 在全球气候变暖的大背景下, 冰冻圈科学发展快速。在梳理国际冰冻圈相关研究态势、 分析中国相关研究动向的基础上, 总结了“冰冻圈科学”发展的历程并简要介绍了冰冻圈科学的基本框架。研究指出, 自20世纪70年代冰冻圈概念正式提出以来, 国际社会以推出气候与冰冻圈（WCRP-CliC）计划和成立国际冰冻圈科学协会（IACS）为标志, 并在深化冰冻圈自身机理、 过程认识的同时, 更加关注与其他圈层之间相互作用中的冰冻圈效应, 表明冰冻圈研究趋向变化 - 影响 - 适应这一主线发展, 在一定程度显现出了“冰冻圈科学”的核心特征。中国冰冻圈研究近20年、 尤其是近10年发展迅猛, 沿着冰冻圈科学的主体思路, 在冰冻圈变化, 冰冻圈变化对生态、 水文、 气候、 地表环境以及社会经济的影响等方面取得了系统性成果, 对冰冻圈科学的内涵和外延有了系统的认识。在分析国际冰冻圈科学孕育和发展背景并简要总结中国冰冻圈研究近况基础上, 对冰冻圈科学学科框架体系从科学内涵和外延、 研究构架和学科组成等方面进行了论述, 冰冻圈科学已经成为一门涉及广泛、 过程机理研究与可持续发展密切关联的全新学科。     

冰冻圈生态系统若干问题评述

冰冻圈是气候系统中的五大圈层之一,冰冻圈变化对其内部及关联生态系统的影响已成为全球变化关注的热点领域,冰冻圈生态系统的概念也得到了越来越多的应用。本文基于国内外对冰冻圈要素与生物之间相互作用的已有研究成果,对冰冻圈生态系统的组成、各冰冻圈要素与生物之间的关系进行了系统梳理。目前,冰冻圈生态系统的研究热点主要是冰冻圈生境特征和生境变化对生物群落带来的影响。从生物群落是否直接生活在冰冻圈要素内来看,可将生态系统分为以微生物为主的冰冻圈内生生态系统（endophytic ecosystem of cryosphere）和冰冻圈关联生态系统（cryosphere-related ecosystems）。总体来看,目前冰冻圈生态系统的研究主要关注不同物种（例如陆地动植物、陆地淡水生物、海洋生物、海岸动物和鸟类动物等）对冰冻圈变化的响应,未来应重点开展冰冻圈变化对生物群落影响的定量化研究,特别要考虑冰冻圈各要素变化对生物群落影响的时间尺度和空间范围。     

自然科学基金资助下的我国冰冻圈科学发展

冰冻圈是指地球表层水以固态形式存在的圈层,包括冰川、冻土、积雪、海冰、河冰、湖冰等.作为一门新兴学科,冰冻圈科学研究其各组成部分的形成机理、演化规律、与其他圈层之间的相互作用,以及对经济社会的影响.在全球变暖背景下,冰冻圈研究受到前所未有的重视,成为气候系统研究中最活跃的领域之一,也是当前全球变化和可持续发展最关注的热点之一.中国是中低纬度地区冰冻圈最发育的国家,中国冰冻圈变化的气候效应、环境效应、水资源效应和生态效应非常显著,因此,对国家西部发展战略有重大意义.我国冰冻圈科学的发展与国家自然科学基金项目的支持息息相关,许多前瞻性、先导性、基础性的项目源自于基金项目的支持.国家自然科学基金在引领冰冻圈研究新领域和人才培养两方面起到了奠基和推动作用.着重回顾了在自然科学基金资助下我国冰冻圈科学的发展历程.     

冰冻圈微生物学：回顾与展望

冰冻圈是地球上的负温圈层。冰冻圈各个要素中生存的微生物是地球上生命多样性的重要组分,对这些生命体及其生长繁殖和起源演化规律的揭示,不仅极大地丰富着生命科学和冰冻圈科学,还为深入了解全球变化和地外生命提供重要线索。冰冻圈微生物学的发展也将造福于人类。在回顾冰冻圈微生物研究的基础上,提出冰冻圈微生物学的概念,为冰冻圈科学和微生物学发展提供新视角。     

中国冰冻圈网络数据库设计

中国冰冻圈资源在世界冰冻圈资源中占据重要的地位,已生成的中国冰冻圈数据库由６个子库组成,采取ＨＴＴＰ和ＦＴＰ两种协议传输数据,应用客户机／服务器（Ｃ／Ｓ）模型的动作方式,基于ＣＧＩ调用ＩＤＣ程序实现属性数据的网上查询,通过ＶＲＷＬ和Ｊａｖａ等技术实现空间数据的网上发布,从而使冰冻圈信息可以更广泛、更快捷地服务之广大冰冻圈领域的科研工作者。从这些有益的尝试中可以看到,网络技术在未来的地球信息中特别是     

甘孜黄土与青藏高原冰冻圈演化

逐样系统交变退磁磁性测量表明，８６ｍ的甘孜黄土剖面形成于约８１．８４×１０＾４ａ ＢＰ前。剖面中黄土石英砂类型分析揭示出至少约８１．８４×１０＾４ａ ＢＰ以前，高原已进入冰冻圈，并且很快于约７６×１０＾４ ａＢＰ前冰川规模达到最大，并持续至约５３×１０＾４ｑａ ＢＰ前，倒数第二次冰川规模次之，然后冰川规模明显减少。     

中国极地冰冻圈数据库设计

以世界各国极地冰冻圈数据为基础，我国极地冰雪数据为核心，全面、系统地存储南极和北极地区冰盖、冰川、冻土、积雪、海冰、冰雪化学、地形等方面的基础信息和观测资料，建成了我国极地冰冻圈数据库，在Windows NT平台上，利用Power Builder和Visual C^ 语言开发客户／服务器（Client/Server)模式下的数据库管理系统（SQL Server），其中空间地形数据与地理信息系统软件ARC／INFO）格式兼容，极地冰冻圈数据库系统与国际互联网（Internet)相连接，通过建立极地冰冻圈数据库系统网页，向用户提供WWW服务网址，用户在权限范围内可以方便地实现对网上资源的检索、浏览、打印、下载等所有功能。     

我国冰冻圈及其变化的脆弱性与评估方法

基于脆弱性研究文献,从脆弱性概念、评估内容、评估方法等方面系统总结了脆弱性评估研究的特点和趋势,开展脆弱性评估时应注意的系统、关注特征、灾害、尺度与时间等五个方面,剖析了区域尺度脆弱性评估涉及的一系列问题,介绍了脆弱性评估方法及其优缺点和适用性.探讨了我国冰冻圈及其变化的脆弱性概念,分析了二者之间的关系,论述了我国冰冻圈及其变化的脆弱性评估内容、评估尺度和评估方法.     

《冰冻圈遥感》专著评介

曹梅盛研究员等编著的《冰冻圈遥感》一书,于2006年12月由科学出版社正式出版.该书是国内第一部冰冻圈遥感应用及原理专著,引用国内外参考文献500余篇,系统总结了20世纪90年代以来国内外冰冻圈遥感研究的最新进展及发展趋势,体现了现代遥感技术的重要标志——定量遥感,资料丰富     

中国冰冻圈水文未来变化及其对干旱区水安全的影响

受气候变暖持续影响, 中国冰冻圈水文过程正在发生着显著变化。在梳理已有过去冰冻圈融水变化基础上, 重点分析了冰冻圈融水径流未来变化特点, 尤其是对冰川融水拐点及温升2 ℃阈值情况下, 到2050年和21世纪末, 冰川融水的可能变化进行了辨析, 进而研判了冰冻圈水文变化对流域、 重点是干旱区内陆河流域水安全的影响。研究表明, 中国未来大部分流域冰川融水径流总体呈现减少趋势, 并呈现冰川径流持续减少、 在不久的将来出现峰值和持续增加三种情况; 单条冰川融水可能会出现拐点, 而且拐点是否出现和出现的时间与升温速率和冰川面积大小有关; 在流域尺度上, 冰川覆盖率较大、 大型冰川面积占比较高的流域, 到2050年融水径流持续稳定增加; 冰川规模较小的流域, 冰川径流峰值早已出现; 介于上述两种情况之间的大多数流域, 冰川融水峰值在2020 - 2030年相继出现或变化呈现不显著增加或减少, 相对稳定; RCP情景温升2 ℃阈值下, 到21世纪末, 西北干旱区冰川融水量减少34% ~ 74%。冰冻圈水文变化导致水源涵养能力下降、 径流补给量减少、 对水资源的调节作用减弱、 流域径流变化幅度增加、 发生旱涝的风险增加、 春汛提前进而影响用水制度。     

从“漏斗”到“天坑”看岩溶学术语的演变

岩溶学是一门发展变化的科学,岩溶学术语也与时俱进。以术语“漏斗（doline）”为例,它来源于斯洛文尼亚喀斯特地区的方言,在斯洛文尼亚语中,它（dolina,单数）的意思是谷地,主要指河谷。因此,在19世纪以前的斯洛文尼亚语的科学文献中,就是指谷地。随着19世纪上半叶岩溶学的发展,喀斯特高原的漏斗状地形逐渐引起研究者们的注意,德语系的奥地利地质学家们将这种地形定义为“漏斗（dolines,复数）”,相当于德语的Trichter（漏斗）,并声明是当地人的说法。因此,在19世纪下半叶奥地利地质学家的出版物中,普遍使用这一概念。如在Cvijic′的DasKarstp¨hanomen（岩溶现象）一书中,其漏斗（dolines）的概念可谓无所不包,除岩溶干谷和坡立谷以外,所有洼地都称为漏斗,不仅包括溶蚀漏斗和塌陷漏斗,也包括竖井、落水洞、天窗,甚至某些岩溶泉和洞穴洞口。同斯洛文尼亚语相似,在塞尔维亚语中,doline也是指一般谷地。因此,Cvijic′在塞尔维亚语文献中不再使用dolina表示漏斗状地形,而是用vrtaca,这是因为vrtaca和我们今天使用的doline的内涵非常相近,而且在法语、德语、意大利语、英语、克罗地亚语均有相似的词汇。在20世纪中期以前,斯洛文尼亚的地理学家们为了避免使用dolina引起歧义,对于漏斗状的地形均用vrtaca表达。在19世纪下半叶,漏斗（dolines）的成因有两派理论,一种持塌陷成因,一种持侵蚀成因,后者包括侵蚀和溶蚀两种作用。前者以Schmidl为代表,后者支持者是Cox,Diener和Mojsisovics。根据漏斗的形态,Cvijic将其分为三种,即碗状漏斗、漏斗状漏斗和井状漏斗。随着对漏斗状地形的深入研究,V.Panos＇s根据漏斗的不同发育阶段、漏斗的成因、漏斗的覆盖类型、漏斗形成的气候因素、漏斗的沉积类型以及漏斗的形态,将漏斗分为30种。根据最新的岩溶百科全书,按     

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。     

大数据与地质学的未来发展

地质学定量化是地质学自身发展臻于成熟的重要标志。地质学家们经过长期艰难的探索和尝试,扫清了许多障碍并取得了令人瞩目的进展,但并未越过定性描述和不确定性门槛。在人类进入信息化和大数据时代的今天,地质学家们发现并找到了越过定量化之门的捷径。在以大数据和数据密集型计算为基础的第四范式支配下,地质学家有可能突破各种主客观因素的限制,使地质学进入更全面的定量化发展阶段,并取得地质科学原理和规律方面的新发现。换言之,在地质信息学的引领和支撑下,地质学将在新世纪得到快速发展。地质学家需要逐步建立与第四范式相适应的新地质科学观,即以查找和揭示隐藏于大数据中的多种地质要素关联关系为主要目标,然后在此基础上追究成因关系。     

中国地质学会第一届科普奖揭晓

正为了进一步加强地质学科学普及,鼓励会员参与地质科普,中国地质学会设立了科普奖。中国地质学会第一届科普奖近日揭晓,5位科学家获人物奖,5组作品获产品奖。该获奖名单是由各省级地质学会和中国地质学会各专业委员会推荐,经专家评选后确定,并于2020年4月21日～26日在中国地质学会网站公示。     

福建地震科技进展三十年

本文把福建省地震科技走过的三十年历程 ,按发展的脉络分成三个阶段 :1 970～1 978;1 979～ 1 90 0 ;1 991～ 2 0 0 0 ,按学科分成 1 2个科学问题来进行论述 :①区域地震地质与地震烈度区划研究 ;②地壳结构与区域地球物理场 ;③地震与地壳形变 ;④第四纪活动断裂与地震 ;⑤地震活动时—空特征 ;⑥震源机制解与震源动力学特征 ;⑦地震与地壳—地慢热状态 ;⑧GPS测量与现今地壳运动 ;⑨二程地震及地震安全性评价 ; 城市防震减灾示范工程 ; 地震—地下流体地球化学 ; 地震预期进展 ,旨在让人们对三十年来福建地震科技发展的面貌及内涵有一个概略认识。     

Geography (or geographers) and earth system science

A response to Pitman’s recent arguments regarding a perceived invasion of geographers’ territory within the academic division of labour by earth system science. Geography is not the grand synthesiser, the only discipline which can explain the big picture, and arrogant claims that it is are counter-productive, both within and outwith the discipline. Geographers should just get on with what they are doing—well.     

中国冰冻圈水文过程变化研究新进展

冰冻圈显著的变化已经对冰冻圈水文过程产生了一系列影响。本文重点梳理和分析了近20年，尤其是近10年以冰川融水、融雪径流、冻土水文等为主体的中国冰冻圈水文过程变化研究方面取得的新进展：①在冰川融水变化研究方面，对不同尺度的冰川融水开展了全面研究，发现冰川融水呈现全面增加之势；对冰川融水"拐点"是否出现进行了科学辨识，有了基本认识；对冰川融水过程进行了模型模拟，取得显著进展。②在融雪径流变化研究方面，通过对不同流域融雪径流估算，可基本掌握各河流的融雪贡献率；中国融雪径流变化差异较大，增减不一；融雪期变化具有普遍性，突出特点是峰值提前。③在冻土水文研究方面，通过对地表水-活动层壤中流-多年冻土层上水之间关系的研究，揭示了冻土区径流形成的重力和热力耦合机制；多年冻土变化对地表径流的影响已经显现，主要表现在冬季（枯水季）径流增加；已经发现多年冻土退化对径流有直接补给作用，在一些流域补给量可能达到一定量级。