国际科学界跨世纪的重大研究主题——国际全球变化研究实施十年进展与现状

全球变化研究是国际科学界跨世纪的重大研究主题。国际全球变化研究从其组织、计划制定与实施已逐渐形成了一套有机的完整的框架体系，整体推动着全球变化研究的深入开展。文章从国际全球变化的组织框架、计划体系和主要研究环节等主要方面概述了国际全球变化研究实施十年后的进展与现状，特别是分析概括了全球变化研究的主要环节——观测研究、过程研究、预测研究、数据与信息管理研究、影响（后果）分析研究、对策研究与政策评估研究，简明概述了其研究现状与进展     

人类圈与全球变化

全球变化是国际科学界和各国政府密切关注的重大课题。由于它异常复杂,其中许多重大理论问题还有待探索。本文把全球变化与人类圈的研究联系起来,用人类圈与其它地球圈层关系的演变来解释当今的全球变化,主要讨论(1)全球系统与地球系统的联系与区别;(2)地球的最新圈层:人类圈;(3)当代全球变化的性质、原因和前景。     

全球尺度水文模型： 机遇、 挑战与展望

水循环发生在全球尺度, 局地和流域水问题的解决也往往需要全球视角, 因此全球尺度水文模型应运而生。从科学意义和国家需求等多个视角, 论述了全球水文学研究的意义和巨大的发展潜力, 系统总结了现有全球尺度水文模型发展现状, 剖析了十余个主流全球尺度水文模型的结构和功能, 以及全球水文-气象-地理信息等全球模型所需数据集。进而分析了现有全球尺度水文模型存在的主要问题和挑战, 为进一步完善模型提供参考。最终分别从模型机理、 大数据、 新技术、 多部门模型耦合等几个方面, 探讨了全球尺度水文模型未来发展的重要方向。     

中国全球变化研究的战略思考

文章简要叙述全球变化研究的重要性、特点和中国在全球变化中的地位，回顾和评述了近十多年来我国所开展的有关全球变化的研究进展。据统计，在１９８５年至１９９５年期间，我国全球变化研究项目已达３５０项左右，由国家级项目、部委级项目和一般项目组成。通过这些项目的研究，中国科学家已在国际地圈－生物圈计划的一些核心计划，如全球古环境变化、全球变化和陆地生态系统、全球大气化学、全球海洋通量研究以及世界气候研究计划等方面做出了一定的贡献。文章进一步指出，我国研究重点应放在生物地球化学过程、陆地生态与气候的相互作用、地球环境演变历史及其变化原因、地球系统的综合分析和模拟、人类活动在全球变化中的作用等领域。最后，笔者提出今后“九五”期间以及到下一个世纪初中国全球变化研究应采取的战略措施。     

冰芯对于过去全球变化研究的贡献

系统地总结了冰芯在揭示过去气候环境变化、太阳活动、温室气体、火山活动、人类活动等方面研究所取得的成就,着重对一些有争议的重大问题(如Younger Dryas事件、温室气体与气候变化之间的关系、南北半球气候变化之间的关系等)进行了论述,并对其中个别问题提出了可能的解决途径.指出冰芯微生物、冰芯环境磁学将是冰芯研究的新方向.     

固体地球科学与全球变化研究

固体地球科学要积极参与全球变化的研究。全球增暖的温室气体ＣＯ２增率与大气升温呈正相关性。第四纪的最末１．５Ｍａ间有１７次冰期，其成因可能与米兰科维奇周期律有关。除现今估算的人类每年燃料排放的ＣＯ２量外，地球内部由火山和地震等的大地构造原因释放的ＣＯ２量需定量估算，甚至可能是大气ＣＯ２增率的主要来源。我国文化历史悠久，对历史中的盛世与气候变迁关系应深入研究。我国的自然条件复杂而独特，应研究其变化特色     

全球冰-海洋耦合模式的海冰模拟

海冰是全球气候系统的重要分量 ,与大气和海洋的相互作用 ,直接影响大气环流和海洋环流 ,对气候及其变化具有重要影响。文中依据冰、海洋间的热力、动力耦合相互作用 ,改进冰海洋热力耦合方案 ,利用由中国科学院大气物理研究所的 30层海洋模式和基于Flato空化流体流变学的海冰动力模式和Hibler表面热收支平衡的零层海冰热力模式 ,建立全球冰海洋耦合模式。利用大气月平均气候资料 ,利用冰海洋耦合模式对全球海冰的分布及其季节性变化、海冰漂移进行了耦合模拟和分析。模拟的南半球海冰分布及季节变化与实际分析资料非常接近 ,比 2 0层冰海洋耦合模式的结果有显著改进。北半球海冰范围偏小 ,但季节变化的量值与实际相当一致。模拟的海冰速度场反映了南、北半球海冰漂移的主要特征 ,如北极的穿极漂流和南大洋的绕极环流等。对海冰密集度的分析表明 ,模拟结果得以改进原因在于改进的冰海洋热力耦合方案增强了融冰期冰海洋耦合系统海洋热通量增加—密集度减小—能量收支增加的正反馈机制。     

全球气候变暖研究中的不确定性

讨论了有关全球变暖研究中存在的一些不确定性 ,主要包括 3个方面 ,即资料方面的不确定性 ,气候变化机制方面的不确定性和预测方面的不确定性。城市热岛效应是资料中最大的误差来源 ,特别是一些最近几十年快速发展的城市 ,其热岛效应的误差没有很好地得到检查和排除。资料覆盖面也很不完善。地面观测温度在 1979— 1999年的趋势是 0 19℃ / 10a ,但覆盖全球的卫星观测资料(反映对流层低层到中层 )趋势只有 0 0 6℃ / 10a。北极地区的温度变化也没有设想的那样强烈。使用海表温度比使用海表气温得到的变暖估计值偏高。 1979年以来 ,用气温代替海温 ,趋势只有0 13℃ / 10a。海洋在气候变化中的作用需要更深入地研究。利用代用资料来估计全球温度的变化 ,带来的不确定性较大 ,特别是树木年轮 ,因为CO2 浓度的增加可以加速植物的生长 ,其年轮宽度并不一定主要反映与温度的关系。未来气候变化的预测有很大的不确定性 ,到 2 10 0年全球平均气温达+1 4℃～ +5 8℃的估计很可能偏高。     

全球气候变化及其影响

全球气候变化及其对社会与自然系统产生的影响已日益受到全世界各国政府与广大民众的关注。与天气和气候有关的灾害给人类生命财产造成的损失日益增大,社会与生态系统似乎变得日趋脆弱。人们关心刚刚过去的20世纪的天气与气候发生了什么变化,更希望了解未来的21世纪,人类居住的地球会出现什么样的气候情景。根据一些国家和地区的观测记录、研究成果以及科学家们对气候变化的评估与预测展望,对全球气候变化问题进行概括。首先阐明20世纪地区性气候变化的事实;并根据政府间气候变化委员会(IPCC)科学技术报告中关于20世纪全球气候变化进行的总结性评估以及对21世纪全球气候变化的预测,作为阐述过去与未来全球气候变化的主要依据。同时,还介绍了一些科学家对IPCC关于全球气候变化的结论所持的不同观点或质疑。还就气候变化对社会与自然系统可能产生的影响略作论述。     

论我国的全球资源战略

面对全球资源继续受损和生态环境继续恶化的严峻形势,制定我国的全球资源战略意义重大。在本世纪末至下世纪初,我国的全球战略任务主要是(1)积极参加全球性资源革命;(2)大力加强资源利用与保护科学技术;(3)继续规划和加快实施保护自然资源、改善生态环境的巨型工程;(4)建立为实现现代化目标的资源保障体系;(5)推进资源产业化进程,使经济建设与资源再生产协调发展。为实现上述战略任务,必须从严控制人口数量,从快提高人口素质,对全民进行以提高“全球资源意识”的资源与环境教育,建立健全资源系统的法制管理。     

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。
        

贵州省石炭纪早期古土壤的发现及其意义

古土壤蕴涵着古老时期的大气氧、二氧化碳以及生态植被的演化信息 ,利用有效的手段提取这些信息并据此推测古气候环境。在贵州省的遵义苟江、道真县、正安县等地发现了保存完好的石炭纪早期的古土壤剖面 ,为恢复该地质时期云贵高原的大气氧演化、二氧化碳浓度与生态植被提供了天然的现场条件。     

全球变化研究进展与展望

文中主要从以下 4个方面简要介绍了国内外全球变化研究进展与展望 :(1)国际全球变化研究进展与全球变化结构的重大调整 ;(2 )中国全球变化研究进展 ,包括我国全球变化研究的国际性贡献 ,国内全球变化研究队伍和研究设施的基本情况等 ;(3)中国 (中国科学院、国家科学技术部、国家自然科学基金委员会 )已经启动和即将启动的与全球变化研究有关的项目或行动计划 ;(4 )中国全球变化研究未来展望。     

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。     

我国北方干旱化研究——面向国家需求的全球变化科学问题

近几十年来 ,全球环境变化已经成为国际社会关注的焦点。中国也面临一系列与此相关的重大生存环境问题。其中最为突出的是北方地区的干旱化。其主要表现为 :降水量减少 ,雪线高度抬升 ,湖泊萎缩 ,河网干枯 (特别如黄河断流 ) ,土地荒漠化 ,生态系统退化等等。这些问题已经成为国民经济发展的严重障碍。北方干旱化是怎样形成的 ?其未来发展趋势如何 ?将对中国的生存环境和社会经济可持续发展产生什么影响 ,应采取什么对策 ?政府和公众迫切要求回答这些与社会发展和人民生活密切相关的重大问题。文中分析了北方干旱化问题的性质 ,提出了面对国家需求应解决的关键科学问题和主要研究内容 ,简要介绍了在国家重点基础研究规划项目的支持下 ,近年来的主要研究进展 ,其中包括北方地区不同时间尺度干湿变化的规律和干旱化的证据 ,全球增暖和人类活动 (主要是水土资源的利用 )对干旱化的影响 ,主要生态系统对干旱化的响应和适应以及组织有序人类活动 ,改善生态环境 ,缓解干旱化影响的虚拟试验的结果等。     

湖泊沉积记录与过去全球变化

介绍了国际全球变化研究的基本框架和主要的研究计划,分析了过去全球变化研究已取得的主要进展,系统探讨了湖泊沉积环境记录在过去全球变化研究中的应用前景。指出应大力加强湖泊沉积物各种环境代用指标的机理研究,逐步由定性研究向定量研究转变。     

与全球变化有关的几个北极海洋地质问题

极地区域是全球变化研究的重点区域 ,在北极地区与全球变化有关的地质问题主要是北极地区的海陆变化对全球变化的影响 ,以及全球变化在地层中的记录。这涉及到北极形态变化及与其它大洋沟通的水道开闭情况 ,地形起伏对大气、大洋环流的影响 ,地壳升降与海平面变化对河流流量和海岸稳定性的影响 ,气体水合物及有机碳等变化对全球碳循环的影响 ,以及这些影响与气候变化信息在极地沉积物中的记录。文章在对上述影响及海洋地质研究状况进行探讨后 ,又简要介绍了中国的首次北极考察海洋地质研究状况     

科学大洋钻探与全球气候变化研究

文章简要地回顾了科学大洋钻探的发展历程。深海钻探计划（ＤＳＤＰ）革命性地改变了地球科学家们对地球动力作用的认识。ＤＳＤＰ的后继者，即大洋钻探计划（ＯＤＰ）正在全球各大洋收集有关这些作用在几万至几十万年时间尺度上变化的高分辨率记录，并已在与全球气候有关的下述领域取得了重要进展：地质历史时期气候变化的幅度、速度及原因，按轨道调谐的新生代（１０Ｍａ前以来）地质年代表，高纬度地区冰盖形成及演化历史，造山运动与长期气候变化之间的相互关系，气体水合物与全球气候变化的相互制约关系。ＤＳＤＰ和ＯＤＰ的成就使地球科学家们相信，在全球年轻的大洋底实施钻探以取得连续的沉积记录和录井记录，是研究过去全球气候的长期、短期变化的有效而重要的手段，并将给未来全球变化的研究带来启示     

全球变化和可持续发展科学

文章回顾了全球变化研究的发展史 ,介绍了IGBP ,IHDP ,WCRP ,DIVERSITAS 4个国际全球变化研究组织的研究方向与核心内容以及它们共同提出的碳循环、食物、水资源三大课题。全球环境变化的实质是人与自然界关系的变化。人类活动改变地球系统动力的强度已经超过自然界变动的限度 ,“人类世”的概念与可持续发展科学应运而生。西方学者认为发达地区与发展中地区之间存在着阻碍可持续发展的鸿沟。笔者从可持续发展科学的角度讨论了发达地区与发展中地区的关系 ,并以我国东部与西部为例 ,指出若能通过政府的可持续发展政策 ,推动各职能系统的工作 ,实现信息、技术、经济的不断交互流动 ,就可以找到消除鸿沟的途径。     

全球小冰期的气候变化

根据全球小冰期气候信息的不同代用指标的结果分析,全球小冰期冷、暖气候变化趋势具有一致性.其中,太阳活动是影响全球小冰期气候变化的主要因素,强火山爆发及厄尔尼诺事件则是其强化因素,这些因素通过海-气作用这一复杂机制对全球气候产生深远影响.