提高“К分布法”计算遥感通道透过率精度的方法

卫星测量地面或云面反射的氧气0.76μm吸收带一些通道的太阳辐亮度,可遥测洋面或地面气压场及云顶气压。由于洋面或地面气压相对变化约10-3量级,用“К分布法”计算氧气通道透过率要求较高的精度和速度。提高“К分布法”计算精度的途径是：①减少产生误差的简化计算;②增加截点数,特别是波段内吸收线较多、吸收系数变化较复杂的通道。假设在卫星上用干涉光谱仪测量氧气0.76μm吸收带一些通道的带宽均为1cm-1,在12930~13220cm-1范围内,选190个波段,计算不同温度廓线下通道的平均透过率。大部分通道“К分布法”的截点数N≤20,个别通道氧气吸收线较多,吸收系数变化较复杂,为了使“К分布法”通道平均透过率的计算误差小于10-4,需增加通道内截点数N,N最多为136,与逐线计算结果相比,通道垂直透过率的最大均方差小于3×10-5。计算透过率的速度和精度都满足反演计算的要求。     

南华盆地南沱冰期海水氧化还原特征

新元古代冰期冰盖可能覆盖整个地球表面,冰期海洋环境条件以及真核生物如何度过“雪球地球”的极端环境条件,是学术界普遍关心的科学问题。同冰期化学沉积岩的缺乏,严重制约了对冰期海洋环境的了解。贵州东部南沱组中发育的同冰期白云岩,为探讨这一时期海洋氧化还原环境提供了理想的材料。利用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）对采集于贵州松桃一钻孔岩心南沱组中同冰期白云岩进行了稀土和微量元素分析,结果表明:研究区南沱组白云岩稀土元素含量在（10.33~67.91）×10-6之间;Ce/Ce*值范围为0.72~1.12,平均值为0.97;Fe含量（1 470~37 200）×10-6,平均值为9 902×10-6;Mn含量（4 040~17 500）×10-6,平均值为10 476×10-6。白云岩中高的铁、锰含量以及Ce无异常,反映南华盆地南沱冰期海洋基本处于富铁缺氧的状态。与贵州其他两个钻孔岩心中南沱组白云岩的沉积特征和Ce异常特征的对比分析表明,南华盆地南沱冰期近岸海水氧化程度较高,可能反映了冰川融水是同冰期氧气进入海洋的重要渠道,有氧的滨海区域可能为冰期真核生物提供了栖息场所。     

利用MODIS多通道反照率产品估算OCO-2氧气A吸收带陆表反照率方法

Land surface reflection depends on land surface albedo and interferes with the retrieval of cloud geometrical thickness from OCO-2 oxygen A-band observations due to its second-strongest reflection after the cloud. However, no product can provide the land surface albedo of the OCO-2 oxygen A-band required for the retrieval. Therefore, the accurate estimation of land surface albedo is necessary and beneficial to the retrieval quality. In this study, we proposed a method for estimating land surface albedo in the oxygen A-band from multichannel black/white albedos from MODIS/MCD43C3 products. Although the estimation (MODIS→OCO-2) is related to land cover type, the comparison based on Shannon entropy proved that the multichannel albedo data contains the type information and is sufficient to achieve the same accuracy as land cover-type estimation. In addition, we implement the estimation model by BP neural network, and the accuracy is consistent with that of the analysis based on the Shannon entropy. We verified the multichannel-based estimation model by tests in different times and spaces. Its correlation coefficients were all over 0.93, and the root-mean-squared errors were 0.026. In addition, the multichannel-based model was always superior to the single-channel linear model on all land cover types, whether applied to the best-performing type of barren or sparsely vegetated land or the worse-performing type of snow and ice. The quality of MODIS albedo data is the most important for the accuracy of estimation. The root-mean-squared error with the best inputs was slightly better than 0.02 and increased to more than 0.05 as the quality of the inputs decreased. The method of estimating the land surface albedo in the OCO-2 oxygen A-band from MODIS multichannel black/white albedo data is feasible and can resist the disturbance caused by unknown land cover type. The estimation accuracy depends on the quality of the input MODIS albedo data. © 2023 Science Press. All rights reserved.     

探寻可知的未知海洋生物

如果说是海洋孕育了地球生命,应该不会有太多人反对。地球形成之初是没有生命的。地球海洋在大约20亿年前才开始生成和释放氧气,直到距今约5000万年前才产生了足以使生命繁荣的大量氧气。经过亿万年的斗转星移,远古时期的生命元素如今已万千繁华,海洋自然功不可没。     

太古宙氧气绿洲:地球早期古地理重塑的重要线索

太古宙(4.03—2.42 Ga)是地壳形成与生物圈确立的主要阶段,以具有高度还原的大气圈为特征。但多年研究的结果表明,即使在缺氧的大气圈之下,分子氧也可能局部聚集在浅水环境中并形成"太古宙氧气绿洲(Archean oxygen oases)"。因此,对太古宙氧气绿洲的识别和研究,就成为深入理解大气圈氧气含量上升和生氧光合作用起源的重要线索,也成为近年来前寒武纪沉积学研究中的热点问题之一。尤其值得注意的是,对2.8 Ga太古宙海相灰岩、3.46 Ga的氧化海洋中形成的原生赤铁矿及3.43 Ga叠层石生物礁的探索与解释,已成为识别和研究太古宙氧气绿洲的成功实例。追踪这些开创性的研究,不仅有益于对前寒武纪地球表层环境复杂演变的深入了解和对早期地球的古地理重塑,而且对拓宽沉积学和古地理学的研究范畴具有重要意义。     

低氧环境下的生存故事

通常情况下,我们会认为增加了氧气的深海对鱼类应该是一件有益的事,但是千百年来,那些长期蛰伏的深海生物,已经适应了缺氧的环境,突然有新鲜的氧气注入,便容易产生氧中毒。深海里氧气稀薄,为了生存,生物不得不为了适应环境而缓慢进化。比如尽量减少活动或者干脆不动,长期蛰伏,以减少身体对氧气的需求。所以尽管深海里环境恶劣,     

铁组分对早期海洋化学演化的指示

地球表生环境在地质历史时期经历了剧烈的波动,为当前建设宜居地球提供了重要参照。铁组分是重建古海洋氧化还原状态演化的重要指标,但现有的研究集中于FeHR/FeT和Fepy/FeHR两个比值的应用,而对其中不同组分所携带的信息缺少深入的挖掘。本研究统计了已发表的、泥盆纪之前的、采用程序萃取方法获得的铁组分数据,对其中不同的组分所可能指示的海洋化学信息进行了研究。我们发现氧化环境中氧化铁的含量有可能用于追踪长周期上大气-海洋系统的氧含量波动、总铁含量与海洋中铁的含量密切相关、铁化环境中黄铁矿铁的含量对海洋硫酸盐库大小的演化有很好的响应。我们的工作表明,铁组分指标是指示海洋局部氧化还原状态的强大指标,其不同的组分与海洋中氧气、碳和硫酸盐等存在极强的交互过程,可以被用来重建海洋的化学演化。     

亚高山湖泊天才湖周边土壤腐殖酸的光降解研究

溶解性有机质(DOM)是湖泊生态系统的物质循环和能量流动的基础.典型亚高山湖泊DOM的主要来源为流域土壤腐殖酸(外源DOM),其具有较强的光吸收特性,光降解是其重要的转化过程,从而改变碳、氮、磷等物质的存在形式.在气候变暖的背景下,亚高山湖泊中DOM的浓度、pH、溶解氧及太阳辐射都可能发生变化;但这些环境变化对亚高山湖...     

古海洋活性磷埋藏记录及其在氧气地球化学循环研究中的运用

在综合现代大洋活性磷循环特征的基础上,提出大洋中活性磷主要来源于有CO2 参与的地表岩石的化学风化,输入通量在很大程度上受到气候与构造等因素的控制;进入大洋之后的活性磷经光合作用而进入有机物,并通过一系列的转化环节而最终埋藏下来;从而可以根据古海洋活性磷埋藏记录,推断地质历史中不同时间尺度的全球变化情况。对比160 Ma以来的古海洋总磷和100 Ma活性磷埋藏记录可以发现:(1)总磷和活性磷的埋藏速率与长期的海平面变化明显关联,在温室气候条件下,两者基本呈正相关关系;在冰室气候条件下则为反相关关系;(2)总磷和活性磷埋藏速率的变化,能够在一定程度上指示古海洋营养条件的变化;(3)白垩纪中期大洋缺氧事件对应活性磷的埋藏峰值,表明大洋活性磷循环与大洋缺氧事件之间存在着非常密切的关系。此外还例举了古海洋活性磷埋藏记录在氧气地球化学循环研究中的运用,指出活性磷循环对大气氧含量的稳定起到重要的作用。文章最后对古海洋活性磷埋藏记录研究中存在的一些问题进行了讨论。     

地球百态——撕裂地球之肺

2012年3月21日,世界第40个国际森林日如期而至。众所周知,森林是“地球之肺”,每一棵树都是一个氧气发生器和二氧化碳吸收器,森林能涵养水源,防风固沙,制止水十流失。5000万年来,地球上形成的陆地生态系统中,森林占到了三分之一,它们是80％的陆地生物的家园。