全球变化背景下脆弱性研究进展与应用展望

基于国内外脆弱性研究文献资料的回顾,对脆弱性研究的演进过程、研究现状与进展、面临的挑战进行了梳理与分析,指出了脆弱性研究对于推动地理学人地系统研究的借鉴意义。作为当前全球环境变化及可持续性科学领域的一种新的研究视角,脆弱性研究得到了地理学以及相关学科的广泛关注,呈现出跨学科、综合集成的研究趋势,在概念体系、分析框架、评价方法等方面研究进展丰富,但尚未在学科交叉融合的基础上形成独立完善的理论与方法论体系。随着脆弱性研究越来越关注人文与自然要素综合作用下的耦合系统脆弱性过程与机制,脆弱性研究在分析人地相互作用的尺度嵌套问题、促进人地系统研究的综合集成与学科交融、增强人地系统研究的实践指导方面具有重要的应用价值。     

陆地生态系统碳-水耦合机制初探

陆地生态系统的碳循环和水循环是当前全球变化研究的热点。大量的研究已经表明两者之间具有密切的 耦合作用。但是目前对于两者的耦合关系和耦合机制还缺乏系统的分析和总结。本文在综合相关研究的基础上,对 陆地生态系统碳- 水耦合的基本过程和基本作用机制作了概括。我们认为陆地生态系统碳- 水耦合过程共包括土 壤- 植被节点、植被- 大气节点(气孔节点)、土壤- 大气节点和生化节点4 个碳- 水耦合节点。碳- 水间的生化反应、气 孔对光合- 蒸腾的共同控制和优化调控作用、生态系统对碳、水循环的同向驱动机制分别是陆地生态系统碳- 水耦 合的生物化学、生物物理学和生态学基础,共同构成了碳- 水耦合的基本作用机制。我们还用水分利用效率(WUE) 概念对碳- 水耦合过程中的碳/水耦合比例关系作了探讨。     

中国土壤有机碳库及空间分布特征分析

土壤有机碳库是陆地碳库的主要组成部分 ,在陆地碳循环研究中有着重要的作用。根据中国第二次土壤普查实测 2 4 73个典型土壤剖面的理化性质 ,以及土壤各类型分布面积 ,估算中国土壤有机碳库的储量约为 92 4 .1 8× 1 0 8t,平均碳密度为 1 0 .53kg/m2 ,表明中国土壤是一个巨大的碳库。其空间分布总体规律上表现为 :东部地区大致是随纬度的增加而递增 ,北部地区呈现随经度减小而递减的趋势 ,西部地区则呈现随纬度减小而增加的趋势。     

全球大地构造相刍议

研究中国的造山带需要一个对照模型。阿尔卑斯是研究相当成熟的造山带,选择它作为研究中国造山带的对照系是可行的。许靖华先生提出了把阿尔卑斯模式化、功能化为三大块的办法,绞尽脑汁想出了3个古民族的名称,用这3个名称把这三大块叫作3个相。这就是后来的雷特相、凯尔特相和阿勒曼相,其功能分别是上冲体、下插体和逃逸体。说穿了,分析大地构造相为的就是找一个把中国造山带和阿尔卑斯相对比的方法,纯粹是方法学,没有什么深奥的理论。在研究中国造山带的过程中,发现了一些阿尔卑斯不具有的大地构造相,造山带分析中又不可或缺,于是笔者补充成为６个相类、15个相的分类方案。在此基础上建立了大地构造相模式剖面和平面模式图。全球大地构造相分析不同于碰撞造山带,需要全面地表达全球大地构造环境。我们使用了3级分类要素：第一级是动力学要素,第二级是大地构造环境,第三级是构造与岩石组合。根据这些要素,划分了4类大地构造环境、11类亚环境和31个大地构造相。     

1998~2010年全球中低纬度降水时空特征分析

基于1998~2010年热带降雨测量(Tropical Rainfall Measuring Mission,TRMM)卫星3B43资料在像元尺度进行Mann-Kendall非参数检验,计算Hurst指数,绘制降水"月历"与演化态势图谱。分析全球中低纬度降水时空特征,结果表明:全球中低纬度降水主要集中在夏季和冬初且各月降水的年际波动比较明显;全球中低纬度降水呈现由低纬向中纬递减的趋势,海洋降水明显多于陆地,海陆梯度特征显著;月尺度降水大部分地区为增加(或减少)但统计不显著的趋势,同时绝大部分地区具有显著的长程自相似性;12月份降水变化态势的空间差异明显强于其它月份,而3月份则最不明显;季节尺度98%以上的地区降水具有显著的长程自相似性,季节演化态势表现出极强的空间差异性。     

中国全球变化研究的回顾与展望

文中简要回顾了中国全球变化研究的历史 ,指出 ,1986— 1990年是中国国际地圈生物圈计划(IGBP)研究的初期 ,围绕IGBP主要科学问题如古环境、气候和海平面变化以及地气相互作用方面开展了有计划、有组织的研究。1991— 1995年中国全球变化研究有了较大发展 ,研究范围扩展到陆地生态系统 ,全球气候变化预测、影响和对策 ,中国生存环境变化以及生物多样性保护和持续利用等领域。1996— 2 0 0 0年其研究进一步与社会可持续发展相结合 ,成功实施了一批以中国科学家领衔的国际研究计划。随着新世纪的来临 ,中国一系列全球变化大型研究计划相继启动 ,使全球变化研究进入了一个新的发展阶段 ,特别是集成研究方法的应用 ,在解决与公众利益密切相关的由环境恶化所带来的一系列重大问题 ,组织全球变化的区域响应以及全球变化适应性等研究方面得到了深化和加强。     

大地构造学和地球动力学现代问题——从板块构造学到全球动力学

６０年代板块构造概念的出现标志着地球科学革命性的进步。３０年来，我们获得的经验表明，现代板块构造在岩石圈和软流圈物性、三种板块运动形式、扩张和俯冲的均衡以及板块运动原因等都与经典板块构造有很大不同。同时，它仍有一些问题和缺陷。世纪交替之时，随着象地震层析成像等新技术的发展，有可能建立新的全球理论来取代板块构造。新理论应该包括整个固体地球，岩石圈是分层的，而且地球内部的对流准自动地进行。同时，地球层圈之间具有相互作用。还应该承认，构造圈（岩石圈＋软流圈，深至４００ｋｍ）中以板块构造为主，而在软流圈之下地幔柱构造起控制作用。在所有的上部层圈能够探测到抬升或下降过程中热—物质流之间的补偿。整个地球历史中，地球和其层圈的内生过程，包括板块构造和地幔柱构造相互作用的变化，具有旋回性和方向性。由此，地球体积呈脉动性变化是必然的。此外，还必须考虑宇宙因素对地球动力学的影响     

增温、施氮、CO2浓度升高对羊草(C3)、芦苇(C4)植硅体组合的影响

研究未来全球变暖和氮沉降下C3、C4植物植硅体的变化规律,对松嫩草原优势群落演替方向的预判、古植被及古气候的重建和全球环境变化的预测等工作具有重要意义.本文选取松嫩草原的优势物种羊草(Leymus chinensis,C3)和芦苇(Phragmites communis,C4),对其进行模拟增温、施氮、CO2浓度升高处理,研究叶片部位植硅体的组合规律及形态变化特征,试图寻找在改变某一单一环境要素条件下,C3、C4植物所含各类型植硅体百分含量及形态的变化规律,以探究C3、C4植物植硅体对不同环境因素响应的异同.结果显示:CO2浓度升高、增温对羊草植硅体发育具有促进作用,对芦苇植硅体发育起抑制作用;氮素过高对羊草和芦苇植硅体的发育都不利,但增温能减轻施氮对羊草植硅体的负面效应.棒型、板型、方型、块状、蜂窝状植硅体对模拟增温、施氮、CO2浓度升高反应敏感,可作为指示环境变化的新指标.     

2001-2010年生物地球化学研究进展与展望

阐述了21世纪第一个十年生物地球化学领域的重要研究进展和未来可能的重点发展方向。在近代陆-海系统碳循环的库和通量上已经取得了重要进展,并发现了一些参与氮、硫循环新的微生物功能群。阐述了显生宙生物大灭绝期间碳循环异常的特点及其可能的原因,但对氮、硫循环的了解比较薄弱。地球早期的碳、硫循环与生命起源、大气和海洋水化学条件的关系已经取得重要认识。生物地球化学过程可以通过生态毒理,以及大气成分和海洋水化学条件的改变影响生命系统。微生物地球化学功能的微区、原位、痕量示踪等技术得到快速发展。未来将加强地质历史时期碳、氮、硫循环的定量分析以及空间变化的研究,各种元素循环之间的相互关系及其界面过程、极端环境的生物地球化学过程将进一步受到重视。生命科学领域重要技术的引入将提升生物地球化学过程的研究。     

全球变化对塔里木盆地北部盐化草甸植被的影响

本文探讨了全球变化对塔里木盆地北部盐化草甸净第一性生产力和群落演替的影响。全球变化对土壤蒸发和盐分积累的影响依地下水埋深的不同而有所差异,地下水埋深愈大,ＮＰＰ对全球的响应愈明显,ＮＰＰ的增幅也愈显著。地下不埋深愈小,土壤积盐愈强烈,盐化草甸植被的演替也愈明显,由此导致多数草甸植物的逐渐消失和多汁盐类灌木数量的不断上升。