重庆丰都雪玉洞群洞穴现代监测与古环境研究回顾和展望

重庆丰都雪玉洞群包括羊子洞、雪玉洞和水鸣洞,西南大学的研究团队从2008年开始对雪玉洞群开展了系统的现代过程监测,以了解洞穴系统气候和环境信息的传输、转化和记录过程。通过对雪玉洞洞穴内外的大气、植被、土壤、基岩、滴水和洞穴沉积物等的动态监测,研究了碳酸盐沉积过程的水化学指标变化,揭示了现代洞穴滴水的影响因素和变化过程,以及碳酸盐沉积物对现代气候环境变化的响应,也为古气候的定量化研究提供了基础支撑。现代过程监测记录表明：雪玉洞CO₂主要来源于上覆土壤,其季节变化受降水的影响较大;在短时间尺度上受到游客旅游活动的影响明显,但幅度远远小于自然过程引起的变化。雪玉洞内次生沉积物的沉积速率具有明显的旱季、雨季特征,不同滴水点下方沉积物的沉积速率变化较大。雪玉洞群三个洞穴的石笋古环境记录研究表明,本区石笋的²³⁰Th/²³²Th比值较适合高精度铀系测年;部分石笋沉积速率较快,平均沉积速率达到0.25 mm·a⁻¹,可以开展高分辨率的气候和环境变化研究。羊子洞YZ1石笋的年龄范围在116~3 ka B.P.之间（平均测年精度2σ,269年）,覆盖了整个末次冰期,δ¹⁸O和δ¹³C的变化曲线和东亚季风区的其他记录具有明显的一致性。同位素测试的时间分辨率平均为88年,成功记录了一些百年－千年尺度的气候突变事件,如Heinrich事件、7.2 ka事件、小冰期等。在精确年代学的基础上,雪玉洞群石笋具有重建高分辨率气候环境变化的潜力。     

Major advances in studies of the physical geography and living environment of China during the past 70 years and future prospects

The natural environment provides material essentials for human survival and development. The characteristics,processes, regional differentiation and forcing mechanisms of the elements of the natural environment(e.g. geomorphology,climate, hydrology, soil, etc.) are the main objects of research in physical geography. China has a complex natural environment and huge regional differentiation and therefore it provides outstanding reserach opportunities in physical geography. This review summarizes the most important developments and the main contributions of research in the physical geography and human living environment in China during the past 70 years. The major topics addressed are the uplift of the Tibetan Plateau and the evolution of its cryosphere, the development of fluvial systems, the acidification of the vast arid region of the Asian interior, variations in the monsoon and westerly climate systems on multiple timescales, the development of lakes and wetlands, the watershed system model, soil erosion, past human-environment interactions, biogeography, and physical geographic zonality. After briefly introducing international research developments, we review the history of research in physical geography in China, focusing on the major achievements and major academic debates, and finally we summarize the status of current research and the future prospects. We propose that in the context of the national demand for the construction of an ecological civilization, we should make full use of the research findings of physical geography, and determine the patterns and mechanisms of natural environmental processes in order to continue to promote the continued contribution of physical geography to national development strategies, and to further contribute to the theory of physical geography from a global perspective.     

Research on eco-environmental vulnerability evaluation of the Anning River Basin in the upper reaches of the Yangtze River

The Anning River Basin is located in the transitional zone of the Qinghai-Tibet Plateau, Yunnan-Kweichow Plateau and Sichuan Basin. This transitional zone is an important ecological barrier of the upper reaches of the Yangtze River and plays a significant role in the ecological security and ecological construction of Sichuan Province. However, the innate vulnerability of the eco-environment combined with the unreasonable development and use of minerals, hydropower, agriculture and animal husbandry resources contribute to prominent eco-environmental problems. In support of remote sensing and geographical information system, this study uses the spatial principal component analysis (SPCA) method to build the evaluation model for the vulnerability evaluation and analysis of the eco-environment in the Anning River Basin. The following indicators are selected for the SPCA: elevation, slope, vegetation index, land use, soil type, soil erosion, precipitation, temperature, and population density. Thereafter, the first four principal components are selected and their corresponding weights are determined. The eco-environmental vulnerability comprehensive index of the Anning River Basin is calculated by using these data. According to the calculated results, the eco-environmental vulnerability of the Anning River Basin is divided into five levels, namely, potential vulnerability, slight vulnerability, light vulnerability, moderate vulnerability, and high vulnerability. Eco-environmental changes for the past 20 years (from 1990 to 2010) are discussed and analyzed as well as the driving forces. The analysis shows that the eco-environmental vulnerability of the Anning River Basin is at the moderate level, and exhibits obvious vertical distribution characteristics. The main reasons that cause eco-environmental changes are mainly human factors, socioeconomic factors, and environmental protection policies like “Natural Forests Protection” and “Grain-for-Green”. Based on the vulnerability classification results, the Anning River Basin is divided into three partitions for different degrees of eco-environmental reconstruction and protection, which provides foundation for the local eco-environmental reconstruction so as to reconstruct in order of the importance and urgency.     

过去百年河南桐柏山气温变化历史及其与海气相互作用的联系

全球气候变化已对人类生存环境、生态安全及社会可持续发展产生前所未有的影响。开展百-千年尺度的高分辨率气候重建可帮助我们有效预测气候变化的短期趋势。最低温变化对植被生长异常重要,然而目前来自我国北亚热带地区的相关研究还较为缺乏。在精确定年的基础上,本文建立了河南桐柏山1897~2013年的树轮宽度年表,分析了树轮宽度在过去百年的变化特征。在与现代气候观测要素进行相关分析的基础上,重建了过去百年来研究区5~7月平均最低气温变化历史。重建气温对观测时段记录（1957~2013年）的方差解释量达到48.90%。从发展趋势来看,研究区气温变化呈现"V"型特征,即1975年之前气候呈缓慢变冷过程,而后呈现变暖趋势。过去百年研究区存在一个持续了31年（1963~1993年）的低温期,2000~2013年为百年最暖。分析表明过去百年来我国北亚热带地区夏季气温变化在年与年代际尺度上基本同步,与亚（洲）-印（度洋）-太（平洋）交汇区海温变化密切相关,同时受到上一年北大西洋海盆尺度气候变化模态AMO（北大西洋年代际振荡）和NAO（北大西洋涛动）的影响。     

以树轮宽度重建九寨沟1750年以来 冬半年平均最低温度*

利用四川九寨沟地区树轮宽度年表对该地区1750A.D.以来的冬半年(上年11月到当年3月)平均最低温度进行模拟重建,重建方程的方差解释量为46.2 ％ (调整自由度后为45.1 ％ )。结果表明,九寨沟地区在重建期间平均最低温度较低的时段主要有1814~1844年和1937~1984年两个阶段; 而平均最低温度较高的时段主要有1795~1813年和1984年至今两个时期,其中1984年之后的升温时段尤为显著,与川西其他地点冬季温度重建非常相近。计算显示,与尼泊尔Kathmandu冬半年平均气温(上年10月到当年2月)相比,九寨沟地区冬半年平均最低温度存在显著2年滞后(r=0.27, p<0.0001),而1825年前后及1970年前后两个冬季低温时段在两个地点大体是一致的,这些现象表明青藏高原周边地区冬半年温度变化的趋同性。功率谱分析表明,九寨沟地区冬半年平均最低温度2.11~6.86a的准周期与ENSO周期比较一致,而18.46a准周期则显示了该地气温变动与天文准19a周期有一定关系。     

额济纳233年来胡杨树轮年表的建立 及其所记录的气象、水文变化*

通过胡杨树轮宽度的分析,建立了内蒙古额济纳地区过去233年来的STD,RES和ARS年表;并将树轮STD年表与采样点附近额济纳气象站的气温、降雨量以及狼心山水文站的地下水水位等记录进行了相关分析。结果表明,在额济纳地区显著影响该地胡杨生长的主要限制因子是地下水水位。胡杨树轮宽度年表与冬季及全年地下水水位相关性最高,分别为-0.808(p＜0.01)和-0.724(p＜0.05)。在此基础上,设计转换方程,重建了额济纳地区过去232年来冬季及全年地下水水位变化历史,冬季地下水水位重建方程的解释方差达76.3 % (调整自由度后为70.4 ％ ,n=11,r=0.874,F=12.881,p＜0.003),全年地下水水位重建方程的解释方差为72.8 ％ (调整自由度后为66.1 ％ ,n=11, r=0.854,F=10.731,p＜0.005)。     

降雪及旅游活动对金佛山表层岩溶泉水化学的影响

金佛山是世界自然遗产,冬季到景区赏雪的游客众多。为探究降雪过程及旅游活动对金佛山表层岩溶泉的影响,本文对2014年12月一次大规模降雪前后的水房泉水化学变化进行高频自动取样监测,获取高分辨率的水化学变化曲线,与大气降水、土壤水及污水的理化特征进行比较,并采用主成分分析法剖析影响泉水化学的主要因素。结果表明泉水理化学指标在降雪的不同阶段表现出显著的动态变化:在积雪初期（2014-12-10至2014-12-14）大部分水化学指标基本稳定;此后至积雪大面积融化前（2014-12-15至2014-12-28）旅游排污量增大,泉水的水温、流量、浊度、盐度以及各项离子含量呈上升趋势,而pH、溶解氧则呈下降趋势,水化学指标变幅大;积雪融化期间,融水补给使泉水溶解氧和浊度上升,其他水化学指标先下降后上升。主成分分析显示旅游活动的污水输入是引起泉水水质变化的首要因素,主成分贡献率达59%;积雪融化的稀释作用能一定程度缓解流域地下水污染状况,是第二影响因素,贡献率31%。      

气象与健康交叉融合发展及其概念演进

基于健康中国战略实施、应对气候变化和人口老龄化的现实需求,气象与健康交叉融合发展问题倍受关注。首先从哲学思想和医学理论的引领、生物气象学发展对理论形成的贡献、殊途切入内涵趋同的探索过程等方面就其发展历程进行了梳理与理性提升;然后,就气象与健康交叉学科发展中、尤其是作者团队新探究所提出的部分新概念进行了初步阐释,旨在抛砖引玉、吸引更多同行学者互动,促进此新兴交叉学科发展,更好地服务于全民大健康需求。     

利用贺兰山北部树轮资料重建过去270年以来6～8月平均干燥指数

采用油松树轮晚材宽度,重建了贺兰山北部地区过去270年以来夏季(6～8月)干燥指数,重建序列的方差解释量(R2)为52%。并发现干燥指数大于均值的年份有1745～1756年、1847～1864年、1925～1933年,小于均值的年份有1731～1744年、1775～1788年、1798～1808年、1865～1877年、1973～1992年;11年滑动平均后发现18世纪50年代前后、19世纪50～60年代、20世纪20年代后期以及30年代初为较干旱时期,干旱时期干燥度变率较小,而湿润时段干燥度变率较大,反映了贺兰山地区气候变化的一个特点,即干旱年会连续出现;周期分析表明,干燥度指数存在22年的准周期。     

基于钻探约束的瞬变电磁解释方法及应用

随着我国城镇建设的飞速发展,城镇建筑用地范围不断扩大,所面临的近地表地质构造越来越复杂,常规钻探法难以满足地基勘查的需要。为此,基于优势互补理念,将瞬变电磁法空间采样率高、地质信息丰富、地质体横向边界刻画准确等优势与钻探垂向测深精度高、分层定位准确等优势相结合,提出基于钻探约束的瞬变电磁法解释新方法,较好地克服了常规瞬变电磁法计算深度精度不足的局限,提高了视电阻率剖面的纵向解释能力。通过浩金元住宅建设区采空区探测的应用试验,圈定了测区中东部存在一个面积约0.01 km²的采空积水区,中部存在一个面积约0.009 75 km²的非采空区,其他部分均为采空区,取得了良好的应用效果。