生态系统服务变化的驱动机制研究进展

近年来,全球及区域生态系统服务均呈现出快速变化趋势,分析研究生态系统服务变化的驱动机制有助于精准模拟未来生态系统服务情景,进而服务于生态系统管理决策的科学制定。虽然已有部分研究探讨了土地利用或气候变化对生态系统服务的影响,但生态系统服务变化的驱动机理与应对策略亟待全面揭示。为此,该文回顾总结了国内外关于生态系统服务变化驱动机制的研究成果,并分析归纳了生态系统服务变化的主要驱动因子与未来模拟技术,结果发现:(1)土地利用与气候变化是造成生态系统服务变化的主要因素,且相互作用共同驱动生态系统服务的变化;(2)生态系统服务变化的单影响因子识别取得较大进展,但多种影响因子的交互作用及其在生态服务变化中贡献亟需清晰分解;(3)基于遥感与气候模型的多情景模拟是预测未来生态系统服务变化的主要手段,但需要科学模拟多因素交互作用下的综合影响及其应对途径;(4)未来研究应加强人类活动对生态系统服务影响的分解与模拟,研发区域生态系统服务对重大生态工程的时空响应与探测技术,以科学指导区域生态保护建设与规划布局。     

1980—2019年中国西北地区降雪和融雪时空变化特征北大核心CSCDCSSCI

西北地区降雪和融雪特征的长期变化对于融雪洪水过程的准确模拟具有重要意义。本研究基于1961—1979年站点观测的日降水和气温等数据,首先对比了湿球温度法、KS方法和双临界气温法计算的降雪量,确定了精度最高的双临界气温方案,进而计算了1980—2019年的日雪雨比,最后分析了雪雨比、降雪开始日期和融雪开始日期的变化规律。结果包括:①春季平均气温呈显著上升趋势,随海拔上升升温速率减小,青藏高原地区、东南部半干旱区、半湿润区春季气温上升速率略低于北疆、南疆、河西走廊及内蒙古西部,春季雪雨比在海拔1000 m以上呈显著下降趋势,在青藏高原地区、东南部半干旱区、半湿润区呈显著下降趋势;秋季平均气温显著上升,随海拔上升升温速率增大,空间上在青藏高原地区上升速率最快,秋季雪雨比在不同海拔和部分气候分区都呈不显著下降趋势;冬季平均气温在海拔2000 m以上呈现显著升温,且随着海拔的升高升温速率加快,空间上在青藏高原地区、东南部半干旱区、半湿润区呈现显著升温,降雪量在1000~2000 m呈现显著增加趋势,空间上在北疆地区呈现显著增加趋势。②降雪开始日期随着温度的升高在所有区域都没有显著的推迟,每一年的降雪开始日期在不同高程带和不同气候区之间的差别没有变化,仍为30~40d。③融雪开始日期在所有海拔区间和气候分区都呈现出显著的提前趋势,每一年的融雪开始的日期在不同高程带和不同气候区的差别仍为25~30d。降雪和融雪特征的变化说明气候变化可能已经对融雪洪水的特征产生了明显的影响。     

柳夼剖面末次冰期层段Rb/Sr的不稳定变化及其揭示的气候特征

位于山东半岛北部成山头附近的末次冰期地层,被称为“柳夼红层”。在野外调查的基础上,选择柳夼剖面进行工作,其末次冰期地层主要由沙丘砂与古土壤或湖积层叠覆堆积组成,地质时代为13.1―78.9 ka BP。根据铷、锶、Rb/Sr和矿物组成的分析结果,得出结论如下：1）不稳定矿物尤其是钾长石和斜长石等分解释放出铷、锶,释放量随着风化作用加强而增加。地球化学行为的差异使铷在风化过程中被吸附而锶淋失,导致铷的质量分数在沉积相中表现为沙丘砂＜砂质古土壤＜湖积层＜粉砂质古土壤,锶则表现为沙丘砂＞湖积层＞砂质古土壤＞粉砂质古土壤。2）铷、锶和Rb/Sr在层段上呈现出明显的峰谷变化,将末次冰期的气候波动特征呈现为LKS4、LKS2的寒冷期和LKS3的温暖期,LKS3又可划分为LKS3b的寒冷期和LKS3c、LKS3a的温暖期,体现了万年尺度的气候波动特征。这些暖阶段同步于中国季风区葫芦洞石笋记录的夏季风强盛期和65°N 7月份天文辐射总量的高峰,冷阶段对应于夏季风减弱期和天文辐射总量低谷,表明柳夼剖面末次冰期的气候变化是太阳辐射量和东亚夏季风格局共同影响下的结果。     

祁连山冷龙岭南坡小气候及植被分布特征

在祁连山冷龙岭南坡3 200 m到4 200 m建立样带,每200 m为梯度设置7个样地,利用微气象自动观测仪观测气温和土壤温度,同时调查样带植物群落、种类组成及地上生物量等.结果表明,气温日变化幅度随海拔的升高而减小,气温随海拔增加降低明显,年平均气温直减率0.51℃/100 m,不同季节直减率有所不同.日平均气温稳定≥0℃、≥3℃和≥5℃的积温直减率几乎相同,为92%℃/100 m,持续天数直减率9 d/100 m.土壤表层温度随海拔变化具有与气温相近的变化趋势.依植被景观及气候特点可将祁连山冷龙岭南坡分为亚高山高寒草甸、亚高山灌丛、高山草甸及高山冰雪稀疏植被气候带.观测植被区地上生物量表明,植被地上年净初级生产力随海拔升高而降低.     

中国西北地区东部短时强降水时空特征

基于中国西北地区东部136个气象站2001-2011年每6 h地面降水常规观测资料、1 674个自动站2009-2011年逐时降水资料,运用气候统计、线性趋势、归一化、分区域统计以及降水集中度（PCD）和集中期（PCP）分析等方法,研究了西北地区东部短时强降水的时空分布和气候特征。结果表明：该地区短时强降水日数年际变化不大,但区域性的短时强降水过程呈明显增加趋势;短时强降水主要发生在7月上旬至8月下旬,且具有明显的日变化特征;短时强降水总频次的空间分布与地势分布比较一致,高频高值区多位于夏半年环流盛行西南气流的迎风坡附近;在空间上PCD由东南向西北越来越集中,PCP自东向西逐步推迟。     

青藏高原黑碳气溶胶外源传输及气候效应模拟研究进展与展望

青藏高原毗邻全球大气污染物排放增长最快速的地区,受西风和南亚季风的影响,中亚、南亚等高原周边排放的污染物通过大气环流传输,进入高原并对其气候环境产生重要影响。观测事实表明：近几十年青藏高原东部和南部雪冰中黑碳含量呈显著上升趋势,这可能导致冰川加速融化和积雪持续时间缩短,最终影响青藏高原的水循环过程。前人对青藏高原黑碳的外源输送,特别是南亚大气污染物的贡献及其对高原气候、冰冻圈变化的影响,还没有较清晰和统一的认识。青藏高原污染物定点监测网络的发展及高分辨率区域气候—大气化学模式的应用,为定量评估高原污染物外源输送及气候效应提供了契机。本文在国家自然科学基金青年科学基金项目“南亚黑碳气溶胶跨境传输及其对青藏高原气候影响的数值模拟研究”的资助下,在以下三个方面取得了进展：①系统性论证了高分辨率区域气候—大气化学模式在高原的适用性,模拟了青藏高原及周边区域黑碳时空分布、传输和沉降过程;②揭示了污染物扩散的机制,评估了大气黑碳的气候及雪冰效应,并对比了自然源粉尘和人为源黑碳对青藏高原气候的影响;③定量估算了不同区域排放对高原黑碳外源输送的贡献率,其中来自南亚的黑碳对青藏高原外源输送的贡献率最高,在非季风期为61.3%,季风期为19.4%。本文揭示了外源输送黑碳对青藏高原气候的影响,为提高一带一路核心区冰冻圈与水资源的管理及预测能力,制定应对环境变化策略及国家气候外交谈判提供科学依据。     

青藏高原湿地退化的气候背景分析

根据对与青藏高原湿地退化有关的水分、温度和日照等气候背景条件变化趋势及其生态环境效应的研究结果,认为全球和区域气候变化是青藏高原湿地退化的重要原因,其中年度内降水不均匀性的增加、日照时数的延长以及气温与地温的升高对高原湿地水分丧失和退化有着重要的影响,而主要气象要素在中小尺度上时空分配状态的变化和局地气候特征的改变则可能是湿地退化的更直接的原因和动力.湿地水分平衡是研究湿地干涸和退化的关键环节,今后应该加强对高原湿地蒸散发过程和模式的研究才能真正阐明湿地退化的机理.人为因素在湿地退化的过程中起着加速器和倍增器的作用,保护和恢复青藏高原的湿地必须坚决减少和限制人为活动的负面影响.     

第四纪冰川年代学以及新技术研究的现状、问题与趋势

一百多年来,新技术的运用和认识水平的不断提高,给第四纪冰川研究带来重大变化,研究方法和内容大致经历了两个阶段：早期的研究者采用野外地质地貌调查方法,定性描述冰川地貌和冰碛物沉积特征及其分布,根据冰川遗迹的相对位置和风化程度划分了4~6次经典冰期;20世纪80年代开始到21世纪初的近30年间,采用放射性碳、光释光和电子自旋共振、宇宙成因核素暴露年代,以及火山灰钾氩法/裂变径迹等测年技术测定冰川地貌及其相关沉积物的数值年代。其他新技术的不断涌现,定量化描述冰川遗迹,解决了许多以往第四纪冰川研究不能解决的问题,还发现了不少新的科学问题。结果表明：1）相当于深海氧同位素3阶段的大规模冰进、末次冰盛期（Last Glacial Maximum,简称LGM）、末次冰期早阶段的时代和倒数第二冰期的时代在全球范围内可以对比;北美洲、南美洲和青藏高原最老的冰期时代大约1 Ma。2）采用3S技术（GPS、GIS和RS）并结合野外调查,发现海洋性冰川作用区冰下磨蚀量与冰流速成2次方的定量关系,定量描述古冰川分布和平衡线的空间变化,最近和未来将采用数值模型并结合野外调查模拟山地冰川的面积、体积和平衡线等对气候变化的响应和反馈作用,并进一步提高实验室测年水平,对冰碛物精细测年,以利全球冰期对比和古冰川气候模拟。

     

在攀西地区找矿的实践与认识

作者回忆了毕生为之奋斗的地质事业中的一些片段经历。地质找矿工作中的战果是老一代地质工作者和后来继续工作的同仁共同创造的。本文还就找矿中的实践,比如攀西地区的钒钛磁铁矿等,如何在实践—认识—再实践的过程中升华而获得了理论上的丰收作了总结。     

湖南省近54年四季变化特征

采用四季分明区划分标准对湖南76个气象台站1961—2014年逐日气温统计,得到四季开始时间及长度,运用气候倾向率分析其变化规律,结论如下:湖南四季出现时间有纬向变化特征,入春表现最明显,入夏时间同时受海拔高度影响,影响入冬因素多,表现复杂。四季平均日数分别为77天(春)、138天(夏)、66天(秋)、85天(冬)。历年夏日变化倾向率为2.77d/10a,一致性增多,南北各有两个高值中心。入冬倾向率为-2.93d/10a,一致性减少,低海拔区域减少更明显。1960—2010年代,夏日年代际波动最大,1970年代后,夏日数连续增多。冬日数自1990年代大幅减少以来,减少趋势仍在持续。