Representing and communicating deep uncertainty in climate-change assessments

IPCC reports provide a synthesis of the state of the science in order to inform the international policy process. This task is made difficult by the presence of deep uncertainty in the climate problem that results from long time scales and complexity. This paper focuses on how deep uncertainty can be effectively communicated. We argue that existing schemes do an inadequate job of communicating deep uncertainty and propose a simple approach that distinguishes between various levels of subjective understanding in a systematic manner. We illustrate our approach with two examples. To cite this article: M. Kandlikar et al., C. R. Geoscience 337 (2005).     

近1800年以来内蒙古达里湖浮游植物群落演变及驱动因素

湖泊是地质历史上区域生态环境演变的重要载体,其沉积物中包含了丰富的环境演变信息。达里湖是典型的草原内陆封闭型湖泊,位于东亚夏季风的北部边缘,地理位置关键。本研究基于在达里湖采集的约238 cm沉积物岩芯 (GDL-1),通过²¹⁰Pb和¹³⁷Cs (岩芯上部20 cm)、AMS¹⁴C测年,以及沉积物样品中甾醇等生物标志物含量分析,重建了近1800年以来达里湖硅藻、蓝藻等典型藻类含量的演化历史,并结合总氮(TN)、总磷(TP)、盐度(Sr/Ba)和温度(T)等环境代用指标,分析藻类群落的主要影响因素。结果显示达里湖典型藻类总量平均为2.03 ng/g(最高6.69 ng/g,最小0.53 ng/g),其中蓝藻占比平均为60%,绿藻和硅藻占比平均为20%;环境因子对硅藻、蓝藻和典型藻类生物量的解释率分别为47.7%、55.20%和48.10%,T、TN和Sr/Ba是影响浮游植物群落的主要影响因素;硅藻占比与温度呈显著负相关,小冰期硅藻占比最高,中世纪暖期占比最低;在达里湖的高盐环境下,湖泊营养盐浓度对藻类的影响受到限制,成为藻类等生长的限制因素;Sr/Ba小于0.9时,硅藻含量与典型藻类总量随着Sr/Ba值的升高而增加,Sr/Ba大于0.9时,典型藻类总量与Sr/Ba值呈负相关关系,而硅藻则表现出对盐度具有一定的耐受性;整体上,近1800年以来,区域或全球性气候事件通过改变达里湖盐度、营养元素浓度和温度来影响典型藻类群落结构。在暖期阶段,蒸发作用增强等导致的湖泊盐度增加成为达里湖典型藻类群落结构演变的主要影响因素;在冷期,营养元素浓度和温度的降低成为湖泊水体浮游植物生物量的主要影响因素。     

可解释性长短期记忆模型用于预测湖泊总磷浓度变化

对湖泊总磷的变化预测和来源识别对水资源调度和流域生态治理有着重要的意义,然而复杂的生化反应和水动力条件导致的非平稳性给湖泊总磷浓度的准确预测带来极大的困难。为克服这一挑战,本文引入了基于加权回归的季节趋势分解(seasonal and trend decomposition using Loess,STL)技术和夏普利加法(SHapley additive exPlanations,SHAP)结合长短期记忆网络(long short-term memory neural network,LSTM)和门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)构建了一个可解释的预测框架,以增强对湖泊总磷浓度演变的预测并提高其可解释性。研究表明:(1)在骆马湖总磷浓度的预测中,该框架拥有较好的预报精度(R²=0.878),优于LSTM和卷积长短期记忆模型(convolutional neural networks and long short term memory network,CNN-LSTM)。当预测时间步长增加到8 h时,该框架有效提高了总磷浓度的预测精度,平均相对误差和均方根误差分别降低了47.1%和33.3%。从预测趋势来看,骆马湖在汛期的总磷平均浓度为0.158 mg/L,相较于非汛期的平均浓度,增加了202.1%。(2)运河来水是骆马湖总磷浓度最重要的影响因素,贡献权重为60.0%,并且不同断面(三湾、三场)的污染源受水动力、气象等因素的影响存在显著的时空差异。本文凸显了神经网络模型在预警水体污染方面的可实施性,并且为提高传统神经网络的学习能力和可解释性的开发与验证提供了重要方向。     

太湖表层沉积物多环芳烃的空间分布、来源及其风险

随着太湖流域社会与经济的发展,多环芳烃(PAHs)在各种环境介质中逐渐累积,污染日益严重,可能对太湖生态环境及周边人体健康构成威胁。为探究太湖沉积物PAHs的来源及生态风险,于2021年12月在太湖采集30个表层沉积物样品,利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)检测样品中16种PAHs含量;利用受体模型和苯并[a]芘(BaP)毒性当量法进行来源解析及生态风险评估,并将各来源贡献与毒性当量浓度相结合,量化源风险。结果表明,太湖表层沉积物中16种PAHs总含量介于124~592 ng/g之间,平均值为294 ng/g,中值为279 ng/g;高环多环芳烃(HMW PAHs)为主要组分,占∑PAHs的67%。高含量区域位于竺山湾、梅梁湾、贡湖湾和西太湖,与国内外其他湖泊沉积物相比,太湖沉积物PAHs含量处于较低水平。源解析的结果表明,太湖表层沉积物中PAHs交通排放源贡献率为29.1%、煤炭燃烧源贡献率为26.7%、生物质燃烧源贡献率为28.7%、石油源贡献率为15.6%。生态风险评价结果表明,交通排放源、生物质燃烧源、煤炭燃烧源和石油源的BaP毒性当量含量(TEQ_BaP)均值分别为19.34、17.81、16.33和9.1 ng/g,均小于70 ng/g,几乎处于无风险水平。西太湖、贡湖湾和梅梁湾的部分区域ΣTEQ_BaP大于70 ng/g属于潜在风险区,具有一定潜在毒性。在后续的污染治理中应重点关注太湖西北部地区污染物的排放。本研究可为沉积物中PAHs污染的研究提供数据支撑,为地方政府精准、高效地管控PAHs污染提供理论依据。     

葛洲坝至胭脂坝长江干流段江豚活动规律

长江江豚是我国一级保护野生动物,也是长江生态系统的指示性物种,其种群数量恢复情况及活动规律一直备受关注。本文选择长江宜昌段江豚活动频繁的葛洲坝下游至胭脂坝江段为研究区域,于2021年6月-2022年5月采用定点目测、水上流动监测与无人机监测相结合的方法分区监测长江江豚的游泳行为,分析长江江豚的活动规律,构建了长江江豚出水头次的零膨胀泊松回归模型,识别影响长江江豚出水头次的关键因素,建立长江江豚出水头次与各因素间的相关关系。结果表明:(1)葛洲坝至胭脂坝长江干流段监测到最大江豚出水头次为19头次,长江江豚集群规模以2~3头最为常见,占比达58.1%;长江江豚主要表现出4种行为特征,各行为占比从大到小依次为:玩耍＞休息＞摄食＞抚幼。(2)长江江豚在葛洲坝下游近坝区(A区,葛洲坝至至喜长江大桥)出水头次最多,且在秋冬季节累计出水头次多于春夏季节,冬季累计出水头次最高,达252头次。(3)长江江豚出水头次与电站下泄流量呈显著负相关;浊度增大,长江江豚出水的概率减小。本文研究结果对长江江豚生态保护策略及长江十年禁渔效果评估具有重要参考价值。     

Cloning and characterization of glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase encoding gene inGracilaria/Gracilariopsis lemaneiformis

Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase （GAPDH） plays important roles in various cellular processes. A cytosolic GAPDH encoding gene （gpd） of Gracilaria/Gracilariopsis lemaneiformis was cloned and characterized. Deduced amino acid sequence of the enzyme of G. lemaneiformis had high homology with those of seven red algae. The 5＇-untranslated regions of the GAPDHs encoding genes of these red algae varied greatly. GAPDHs of these red algae shared the highly conserved glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase active site ASCTTNCL. However, such active site of Cyanidium caldarium was different from those of the other six algae at the last two residues （CL to LF）, thus the spatial structure of its GAPDH active center may be different from those of the other six. Phylogenetic analysis indicated that GAPDH of G. lemaneiformis might have undergone an evolution similar to those of Porphyra yezoensis, Chondrus crispus, and Gracilaria verrucosa. C. caldarium had a closer evolutionary relationship with Cyanidioschyzon merolae than with Cyanidium sp. Virtual Northern blot analysis revealed that gpd of G. lemaneiformis expressed constitutively, which suggested that it might be house-keeping and could be adapted as an inner control in gene expression analysis of G. lemaneiformis.     

基于GIS的北京山区优势林分生态位分析

应用生态位理论,以北京山区森林资源为研究对象,分析优势林分的空间分布及其资源利用和环境适应能力的差异。基于GIS方法,建立优势林分空间分布数据库以及资源梯度信息数据库,分别采用Levins公式和Smith公式,在水分、热量、光照和土壤质量4维环境因子梯度上测定了研究区8个优势林分的生态位宽度,采用Pianka公式测定生态位重叠。结果表明:Smith公式考虑资源可利用性,得到的生态位宽度更能客观地反映优势林分资源空间利用程度;研究区各优势林分重叠度普遍较大,反映了对环境要求的相似性及资源共享的趋势性。     

Composition of plagioclases in volcanic rocks of King George Island, Antarctica with reference to the petrogenetic significance

Plagioclases occur mainly as phenocrysts in volcanic rocks of King George Island, South Shetland Islands, West Antarctica. In basaltic andesites and andesites of Keller Peninsula and Ullman Spur (Admiralty Bay), they are high structure state labradorite-andesines; and in high-A1 basalts and basaltic andesites of Barton and Weaver peninsulas (Maxwell Bay), they are high structure state bytownite-anorthites.∑REE, La/Yb ratios and δEu values of plagioclases from Admiralty Bay are higher than those from Maxwell Bay. All plagioclases have rather identical chondritenormalized transitional element distribution patterns, probably reflecting that crystal structure rather than composition of plagioclase controls their diversity. Compositions of plagioclases depend chiefly on those of their host rocks, compositional differences of plagioclases reveal that basaltic magmas in the Admiralty Bay area are more evolved than in the Maxwell Bay area.     

广西红土型金矿基本类型及找矿前景分析

广西红土型金矿是90年代初发现的一种新型金矿.文章通过对广西红色风化壳及红土型金矿分布的研究,依据含金红土类型及金矿源体矿化特征将全区红土型金矿划分为7 种基本类型;并结合其成矿环境和控矿条件的剖析,认为广西红土型金矿具有较好的找矿前景,提出碳酸盐岩类、火山岩类及蚀变构造岩类红土型金矿是广西红土型金矿的主攻类型,主攻地区为桂西百色-平果、桂中横县-贵港、桂西南凭祥-崇左等地.     

我国地震预报的战略建议与思考

讨论了我国地震预报面对的问题和困难。认为只有加强以形变为主的前兆观测 ,才能作出地震的短临预报。目前前兆观测的主要问题在于可信度差 ,应把重点放在仪器探头上 ,只有探头提供的信息“源”可靠了 ,后续的采集、传输、预报的“流”才会有坚实的基础。我国现在建立以形变为主的前兆台网的技术条件已经成熟 ,建议建立全国高精度的高、中、低频衔接的前兆物理信息观测网络。