大地热流对中国西部环境与生态演变的影响及其研究意义

中国西部地区生态环境的优劣与大地热流的高低有良好的对应关系。大地热流较高的西南地区生态环境优良,孕育了我国最好的生物多样性;而大地热流较低的西北地区环境恶劣,生态脆弱,荒漠化严重。大地热流的脉动影响区域大气系统下垫面的热力背景和气流运动,从而影响降水的分布和区域气候的干湿程度;大地热流的高低决定了一个地区地表生态系统能量供给的下限,是生态系统演变过程中一个重要的物种限制因子,制约了一些地区生态系统物种的多样性,进而影响到区域生态系统的稳健性。对大地热流影响生态系统发育和演变机理的研究将为人类科学干预地表生态系统的演化、恢复与重建退化生态系统提供科学依据与技术方案。提出了西部生态环境整治的一些新的思路。     

大地热流--影响西部环境与生态演变的重要自然因素

世界各地生态环境的优劣与区域大地热流的高低有密切关系。一般认为“生态系统的来源于太阳福射”。但是,太阳辐射的昼夜反差很大,季节变化明显,区域生态系统必须随这种能源供应的显波动,其生物的多样性将受到限制,区域生态系统必然变得比较脆弱,对人类活动影响的随能力非常有限。大地热流比值较高的地区,大地热流成为驱动区域生态体系发育演化的重要能源。这种能源比较稳定,对生物发育的限制要少得多,其生物多样性比较丰富,区域生态系统比较稳健,对人类活动的影响有较大的随能力。研究大地热流对西部生态环境退化的影响和机理,将为西部地区的环境、生态建设及管理决策提供科学依据。     

鄂尔多斯盆地中生代晚期以来大地热流的变化及其对生态环境格局和演变的影响

鄂尔多斯盆地的西北部、东北部和南部三个区域现今大地热流平均值分别为56．3、67．3和65．3mW／m^2，对应的生态环境格局也有明显的差异。研究表明，大地热流每增加4～5mW／m^2可使年均地表温度升高约l℃，使最低月均地表温度升高2。C以上。鄂尔多斯盆地东北部的平均大地热流比西北部高出11mW／m^2，东北部年均地表温度可能比西北部高出2～3℃，其最低月均地表温度可能比西北部高出4～6℃。西北部的大地热流平均值已经低于维持地表生态系统延续所需大地热流的临界值(57mW／m^2)，其自然生态系统整体上已经处于脆弱境地；东北部和南部的大地热流均大于57mW／m^2，自然生态系统均尚较稳健。东北部的沙漠化可能是风沙侵入的结果，其生态应该是可以恢复的。整个西北部作为一个整体看，72万年以前大地热流就已衰减到临界值以下，区域生态系统渐趋脆弱，开始整体上向荒漠化演变。     

川西安宁河流域生态地质环境动态演化分析

本文通过调查，结合大量前人资料和多时段的遥感解译成果，在研究人类活动影响下地质环境与生态系统间相互作用关系的基础上，进行了生态环境演化的动态演变分析，并选择具有代表性的3个典型地段进行深入剖析，充分揭示了人类活动-生态系统-地质环境三者之间相互作用规律，初步建立了流域生态地质环境演化机制概念模型。为改善、恢复和保护生态地质环境，实现人与生态地质环境的协调，促进区域经济的可持续发展提供科学依据。     

近十年淮南矿区地表热环境时空演变分析

地表温度是描述陆表过程和反映地表特征的重要参数.研究矿区地表温度的时空演变特征,对于理解煤矿开采活动对矿区生态环境的影响具有重要意义.淮南矿区是我国东部典型的高潜水位煤矿区,为了探究该区域地表温度的时空异质性与开采扰动的关系,利用2008—2018年5期Landsat影像进行地表温度的反演和下垫面信息提取,结合热力景观...     

中国东南地区各造山带大地热流特征

本文依据近几年在我国东南地区取得的１２５个大地热流数据，以区内造山带或造山带内主要大地构造单元为单位，分析和比较了各单元的大地热流特征。报道了反映各单元区域热背景的代表性热流值变化范围和平均值，为研究区内各造山带构造－热演化历史提供了重要参数。     

青藏高原环境变化对全球变化的响应及其适应对策

青藏高原的环境变化对全球变化具有敏感响应和强烈影响。青藏高原的现代环境与地表过程相互作用,引起包括冰冻圈和水资源以及生态系统等方面的一系列变化,对高原本身以及周边地区的人类生存环境和经济社会发展产生重大影响。作为国际研究的热点地区,青藏高原环境变化研究目前出现三个新的科学动向：关注关键地区的关键科学问题的系统研究;关注以现代地表过程为核心的监测研究;关注全球变化影响下的圈层相互作用研究。本项目的研究对青藏高原环境变化科学的发展、国际科学前沿的贡献以及服务于社会经济发展,都具有十分重要的意义。通过项目的研究将揭示青藏高原隆升到现代地貌与环境格局过程中所出现的重大构造事件和环境事件;重建不同区域、不同时间尺度的气候环境变化序列并揭示其时空分布特征;阐明青藏高原冰冻圈、湖泊和主要生态系统与土地覆被在不同气候条件下的变化特征;揭示青藏高原环境变化与地表过程对全球变化的响应特点和高原热力与动力过程对不同气候系统变化的影响。本项目将在高原南北典型区域利用地貌学与沉积学手段,研究青藏高原现代地貌与环境格局的形成过程;利用湖芯、冰芯、树木年轮等手段,研究青藏高原过去环境变化的特征事件、区域分异及其与全球变化的联系;利用冰川、冻土、积雪的时空变化,结合对高原特殊大气边界层的观测,研究青藏高原冰冻圈变化与能量水分循环过程;从冰川、湖泊、大气的监测入手,结合模式方法,研究青藏高原环境变化的机制;利用生态系统碳的源—汇变化,研究青藏高原生态系统对环境变化的响应;综合研究全球变化背景下青藏高原环境变化与水资源变化所产生的区域效应和适应对策。     

基于地质建造的生态地质调查方法——以河北省承德市国家生态文明示范区综合地质调查为例

生态地质（学）是研究生态与地质环境相互关系及作用机理的科学。通过“承德市国家生态文明示范区综合地质调查”项目的实践，探索总结出一套适合山区、基于地质建造的生态地质调查思路和技术方法框架。按照全域背景（基准）调查—重点小流域调查—生态关键带解剖3个层次开展工作，逐步深化对承德市生态地质特征和作用规律的认知。通过全域1：25万地质建造分析与编（填）图，查明生态地质背景，划分生态地质单元，快速筛选生态资源优势区和生态环境问题区；针对筛选出的生态资源优势区和生态环境问题区，开展以小流域为单元的重点区1：5万调查，以查明优势资源特征，评价生态环境风险；开展重要地质建造典型生态关键带1：1万调查与研究，揭示生态地质系统三维结构特征和相互作用机理，为综合监测和生态系统演变趋势预测提供依据。构建了生态地质调查“需求—调查—转化”体系框架，依据生态地质调查成果，为承德市国土空间规划、生态产业发展和生态保护修复，提出了相应的地学建议。     

基于地质建造的西南山区生态地质编图探索与实践——以邛海—泸山地区为例

地质作用是形成区域生态环境格局的重要驱动力之一,岩石圈表层地质建造是土壤圈、水圈、大气圈和生物圈的载体,制约着地形地貌、水文地质、土壤物理化学性质以及地质灾害等生态地质条件,进而对整体的生态平衡起着重要的作用。生态地质研究在于探索生态环境与地质条件之间的联系,从地质学的视角,探寻生态系统运行与演化机制。本文在四川邛海—泸山地区生态地质调查实践中,探索了一套适用于西南山区的土壤地质图、生态地质剖面和生态地质图等生态地质系列图件的编制方法。研究认为,生态地质系列图件应是岩石圈- 土壤圈- 生物圈等多圈层融合的地球表层系统在地质图上的反映,其表达内容主要包括：作为生态环境物质基础的地表基质层（岩石圈和土壤圈）的生态功能属性、地表覆盖的生态系统和人类活动的现状和展布、生态地质单元的生态功能属性等。基于地质建造和地表基质层的生态地质系列图件,能系统地反映研究区地球表层系统中各生态地质要素的现状、特征、展布和交互关系,为生态保护修复及国土空间用途管制提供地球科学依据。     

西部干旱区内陆河流域脆弱生态环境研究进展——以新疆塔里木河流域为例

干旱区内陆河流域的脆弱生态环境是在长期的演变过程中形成的。人类对自然资源，特别是水资源的不合理利用，加剧了脆弱生态环境的演变过程，影响了干旱区的生态安全。从国内外脆弱生态环境研究进展状况以及以塔里木河流域为典型代表的干旱区内陆河流域自然地理特征分析中，揭示了脆弱生态环境的特征及演变规律。近一个世纪以来，人们针对内陆河流域的人与环境问题、水资源问题（包括水文地质、水资源变化特征、水环境变化特征）、气候以及自然地理学领域做了大量的研究工作。随着国家西部发展战略的逐步实施，干旱区内陆河流域将成为西部地区重要的资源开发与经济发展潜力巨大的地区。     

地球物理学的回顾与展望

简要回顾了 2 0世纪地球物理学的发展。指出 2 0世纪是地球物理学发展的重要历史阶段 ,在此期间实施的一系列大型的全球性的研究计划深化了人类对地球本体的认识 ,提供了有关资源、能源、灾害和环境的形成、分布与发展的深层过程和空间信息 ,扩大了人类对地球整体研究的视野 ,激励了对空间和地球 (包括大陆和海洋 )以及生态环境之间耦合的研究 ,并在造福人类的过程中取得了辉煌的成就。展望了 2 1世纪地球物理学的发展 ,认为 2 1世纪的地球物理学必将担负起地球科学中一系列重大科学问题的先导角色。在深化对地球本体和日地空间及其相互作用的认识 ,量化地球内部各圈的耦合和深部物质状态及物质组成的错综组构 ,解决水、资源、环境 (包括空间资源环境 )等问题中做出贡献。     

湿地水文研究进展综述

湿地是地球上一种重要的生态系统,具有巨大的环境功能和环境效益。水文是湿地中最重要的过程,是决定产生和维持湿地典型类型和湿地过程的重要因素。因此,湿地水文过程的研究是湿地研究的核心内容,是当前国内外湿地研究的热点。本文介绍了湿地水文及其对湿地功能等的重要性,综述了当前国内外在湿地水文状态与生态环境的关系、水流运动、水文模型与水文观测等方面的研究进展,并提出了今后我国亟待加强的湿地水文研究领域。     

对地质节律与地球动力系统的思考

文章对地质历史过程中出现的各种节律现象进行了分析，并就其可能的形成原因进行了初步讨论，认为地球的内部动力作用是地质节律形成的主要的动力学背景。地球内部动力系统的能量主要来源于原始增生热、短寿命放射性核素和长寿命放射性核素衰变产生的辐射能等；能量主要以热传导、热对流的方式由地球内部通过岩石圈向外耗散，并导致岩石圈的板块运动；内部能量的释放是呈指数衰减的，在此背景上叠加着非线性的、脉冲式的变化。在分析地球动力系统的主要特征基础上，笔者将地球视为一个自组织临界状态的自然系统，提出一个简单地球热动力系统模型，对地质节律现象进行模拟，并对未来地球动力系统模型要考虑的主要问题进行了简要讨论。     

Driving forces and management strategies for estuaries in northern China

Estuaries, which lie at the end of rivers, belong to the interlocking area between marine ecosystems and terrestrial ecosystems. In the estuary region, there are plenty of biological resources that carry many important ecosystem services. However, severe degradation of the estuary ecosystem in northern China has been caused by anthropogenic disturbances, including water pollution from upstream area, change of marine environmental dynamics, animal habitat loss, and unreasonable exploitation in the estuary region. In order to provide scientific evidence for restoration and conservation of the estuary ecosystem, we collected data from published literature to analyze the ecological problems in several main estuary regions in northern China, such as the Yellow River estuary, Liaohe River estuary, Haihe River estuary, Yalu River estuary, and some others. The main ecological problems in the estuary region of northern China include the input decrease of fresh water from rivers, the change of the sediment input from rivers, the destruction of the estuary wetland ecosystem, the environmental pollution in the estuary region, the erosion in the estuary region, seawater encroachment, the biodiversity decline of the estuary region, and the depletion of the fish resources in the estuary region. Meanwhile, the driving forces for these ecological problems in the estuary region were also assessed. Based on the analysis of these driving forces, we propose several pieces of advice for integrated estuary management in northern China, including the creation of a management system for estuary conservation, improvement of the means and strength of the environmental law execution, increased investment on scientific research in the estuary ecosystem, improvement of public participation on the conservation for the estuary environment and biodiversity, and construction of a monitoring system for the estuary environment.     

生态系统响应全球变化的陆地样带研究

为从机理上理解、评估和预测陆地生态系统对全球变化的响应,国际地圈生物圈计划在全球共启动了15条全球变化陆地样带,其中2条在中国,即中国东北样带和中国东部南北样带。从植物碳氮代谢、生物多样性、生态系统功能与碳收支及样带生态系统的变化趋势等方面较系统地总结了围绕中国这2条全球变化陆地样带的最新研究进展,加深了全球变化与陆地生态系统相互作用过程与机制的理解,提出未来中国全球变化陆地样带研究应充分利用我国特殊的生态与环境及区域特色,重点针对陆地生态系统对全球变化的适应性、地球系统相互作用的生物—物理—化学—社会过程与管理、土地利用变化的动力学过程与机制、灾害性天气气候的生态效应及其调控机制和全球变化模拟预警系统开展研究,做出一些在国际上既有显示度又服务于我国社会经济可持续发展的研究成果。     

中国庐山晚第四纪沉积岩系的石英形貌显微结构及环境过程

基于庐山山地晚第四纪地层典型断面的系统调查,从地层剖面层序中筛选的微粒(θ=1～3mm)石英颗粒进行环境电子显微镜观测研究,辨认出显微结构-颗粒形态-变形构造-动力化学作用等特征,运用系统过程发展中的节点事件进行层型剖面的环境响应分析,采取综合指标表征地球表层过程及环境响应情景,明确划分出四个古气候环境发展阶段,由下往上分别表现为冰期环境-间冰期环境-冰缘环境-冰后期环境,为深入研究及科学认识庐山第四纪环境演化过程及全球变化提供了新的基础依据。     

生物地球化学的概念与方法——DNDC模型的发展

生物地球化学作为一个学科包含4个概念,即生物地球化学量、流、群和场.这4个概念从不同角度描述了生命与其环境的关系.生物地球化学量探索生命及其无机环境在元素丰度上的相似性,这种相似性决定了生命体对环境化学状态的依赖性.生物地球化学流描写化学元素在生态系统中的迁移,此迁移导致了生命体与环境间的物质和能量交换.生物地球化学群描述化学元素在迁移转化时的复杂组合关系及其生物效应.生物地球化学场是生态系统中控制生物地球化学反应的各种环境营力的总和.生物地球化学模型即是这一综合力场及其对化学元素迁移转化影响的数学描述,DNDC模型即基于这些概念发展起来.DNDC模型可用来预测陆地生态系统中碳和氮的生物地球化学行为,该模型已被一些国家用来预测农业土壤的长期肥力和温室气体排放.     

全球变化与中国东北样带(NECT)

全球变化陆地样带是从机理上理解陆地生态系统对全球变化的响应 ,预测全球变化对陆地生态系统的可能影响 ,实现预警、调节和减小全球变化不良影响 ,科学地规划和管理陆地生态系统的有效研究平台。在介绍国际全球变化陆地样带提出的背景与选定标准、中国东北样带的位置与特征的基础上 ,较系统地总结了近年来中国东北样带的研究进展 :建立了用于模型发展和比较的不同时间和空间尺度的中国东北样带数据集 ,从机理上初步探讨了全球变化对于森林、草甸草原和典型草原的可能影响 ,发展了用于古植被气候重建的植物种与表土花粉类型的定量关系模型、多尺度耦合的羊草草原生态系统动态模型和基于林窗原理的森林生态系统动态模型 ,并对全球变化对中国东北样带的影响进行了初步评估 ,进而针对我国作为发展中国家 ,财力有限的特点 ,提出未来中国东北样带研究拟充分利用我国特殊的生态环境与区域特色 ,围绕“生态过程与生态安全及其对全球变化的响应与反馈”这一关键科学问题 ,做出一些在国际上既有显示度 ,又服务于我国社会经济可持续发展的研究成果。