青藏高原—沙漠的陆—气耦合及对干旱影响的进展及其关键科学问题

作为世界第三极的青藏高原,是对全球天气气候影响最为显著的自然地貌之一.其巨大陆表深入对流层中部,热力效应直接作用于大气,不但形成了亚洲气候格局,甚至会导致北半球乃至全球气候变异.在青藏高原北部分布着北半球中纬度面积最大的沙漠群,与包括青藏高原在内的其他下垫面相比,沙漠具有地表反照率大、土壤热容量小、含水量低等特点,是地球系统中重要的感热源,同样对全球和区域能量平衡及气候变化和变异具有重要作用.青藏高原及其北部广阔沙漠区域——两种重要的陆地系统组成了全球独有的共生地理单元,它们之间的陆—气耦合必定通过某种过程相互关联.干旱是全球常见且危害极为严重的自然灾害,中国是全球干旱发生最为频繁的国家之一,特别是在中国北方,在气候变化大背景下,干旱也呈多发、加重的趋势.干旱成因复杂,始终是国内外相关领域研究的难点和热点.那么,从高原—沙漠共生地理单元的陆—气耦合过程出发,通过何种机制作用于我国北方干旱的形成和演变?这是一个值得探究的前沿论题.梳理了近年来青藏高原大气科学研究和包括沙漠地区的干旱半干旱陆面过程研究的最新进展,从中凝练出青藏高原和北部沙漠之间的陆—气耦合过程对我国干旱影响研究的关键科学问题,以期对开展相关探索的科技工作者有所帮助.     

巴音戈壁盆地塔木素铀矿床含矿砂岩成岩作用类型、演化序列及其对铀成矿的约束

勘查和研究发现部分砂岩型铀矿床中不仅有表生氧化流体作用还存在深部流体的参与,这类砂岩型铀矿床蚀变类型多样且成因复杂.塔木素砂岩型铀矿表生流体和深部流体活动都很明显,砂岩普遍固结且后生蚀变类型独特,因此,恢复成岩成矿事件及其演化过程,对揭示铀沉淀富集机理至关重要.本文通过镜下鉴定、电子探针、扫描电镜分析等,系统研究了塔木素矿床含矿砂岩成岩作用特征与后生蚀变矿物生成序列,重塑了成岩成矿事件的演化过程.研究结果显示,塔木素矿床砂岩中压实作用较弱而胶结作用很强,重结晶作用普遍,是造成目的层致密的主要原因,赤铁矿、褐铁矿化、碳酸盐化、石膏化是该地区主要的胶结类型.将该地区的成岩演化划分为沉积-早成岩阶段、早期氧化流体作用阶段、热流体改造阶段和晚期氧化流体弱改造阶段.成岩环境由弱碱性向酸性环境转变的过程中的氧化还原过渡部位是造成铀沉淀的关键,大规模的氧化作用是矿床形成的基础,后期热流体活动对早期形成的低品位铀矿石进行叠加改造,是成矿的关键环节.     

沙被特征的解读及沙被生态系统的保护、利用和修复

为了更好地理解沙被的概念,促进沙被概念的应用,文章对沙被概念的内涵和外延进行了解释、说明,阐述了沙被的规模(面积和厚度)、形态与微形态、规模与其生态效应的关系,以及沙被成因和确定沙漠、沙地边界范围的依据。认为沙被概念具有一定的理论意义和应用价值。同时,探讨了沙被属于沙汇还是沙源、沙被生态系统的适度保护和利用,以及生态建设与修复需要关注的问题。     

轮南古潜山东—草湖凹陷东河砂岩段—角砾岩段高分辨率层序地层与沉积相特征

为查明塔里木盆地塔北隆起轮南古潜山东—草湖凹陷地区下石炭统巴楚组东河砂岩段—角砾岩段的层序地层与沉积相展布特征,基于钻井、测井和地震资料,应用沉积学、层序地层学和地震沉积学原理,对研究区巴楚组的层序地层与沉积环境进行了详细研究。结果表明：（1）从下至上,巴楚组的下部东河砂岩段可划分为1个准层序组、3个准层序（DH1、DH2、DH3）,上部角砾岩段可划分为1个准层序组、1个准层序（DH4）,4期准层序沉积期均为水进沉积环境。（2）研究区在巴楚组沉积期主要发育扇三角洲-滨岸沉积体系,其中第1期准层序（DH1）与第4期准层序（DH4）以扇三角洲沉积为主,第2期准层序（DH2）与第3期准层序（DH3）以海相滨岸砂岩沉积为主。     

全球沙漠变化的气候影响

沙漠是重要的地表景观,其变化影响着人们的生产和生活.但是,目前对全球沙漠变化的规律及其气候影响了解有限.本文使用气候再分析数据和遥感产品,分别计算了全球沙漠的面积变化,分析了不同气候因子对沙漠变化的影响,并利用CMIP6(Coupled Model Intercomparison Project 6)模式结果,估算了未来全球沙漠变化趋势.结果表明,全球沙漠面积约17.64×10⁶km²,占陆地面积的12%;在20世纪80年代末到90年代快速减小,其中主要发生在北非和澳大利亚; 21世纪初沙漠开始缓慢扩张.气候干旱区面积存在年代际波动,各气候区干旱指数(AI)与沙漠面积变化有明显差异.相关性分析表明,降水增加对沙漠面积变化有直接影响;潜在蒸发、温度和湿度与沙漠面积呈明显相关关系,风速变化与沙漠面积的关系存在区域性差异. CMIP6模式结果表明,在ssp245和ssp585情景下, 21世纪全球沙漠都将有不同程度的扩张,其中,亚洲、非洲和澳大利亚沙漠扩张最多,而北非南部沙漠将会缩小、北非沙漠北移.     

苔藓生物结皮层腐殖质组成变化特征研究

腐殖质组成是表征土壤化学性质的主要指标之一,在某种程度对评价风沙土的发育过程具有意义。采集了不同气候区沙地沙漠苔藓生物结皮层样品,采用重铬酸钾容量法和光密度法测定了苔藓结皮层腐殖质组成含量和胡敏酸吸光特性。结果表明：随着干燥指数的增加,苔藓结皮层有机质含量由14.93 g·kg^-1降低到9.89 g·kg^-1,腐殖酸总量由5.1 g·kg^-1降低到2.0 g·kg^-1,胡敏酸含量由2.9 g·kg^-1降低到 0.7 g·kg^-1,富里酸含量由2.2 g·kg^-1降低到1.3 g·kg^-1,胡敏酸与富里酸比值（HA/FA）由1.32降低到0.54,E₄/E₆比值则由4.28增加到5.83。苔藓结皮层腐殖质组成含量及胡敏酸吸光特性具有地带性变化趋势,并影响着生物结皮层及流动风沙土的发育演变过程。     

机载激光点云中高压电塔自动识别方法

提出了一种基于格网特征的机载激光点云高压电塔自动识别方法。首先对机载激光点云数据进行滤波去噪处理;然后对点云数据进行规则格网化特征分析获得高压电塔粗识别区域;最后对粗识别区域进行外接邻域网格线性特征悬空点集检测以确定电塔识别结果,并以分层切片法分析获取电塔平面中心坐标。采用大型无人机实际线路巡检获取的机载点云数据对本文算法进行验证,试验结果表明本算法可实现高压电塔的快速自动识别,对无人机电力巡检智能诊断具有一定的促进作用。     

约书亚树国家公园

约书亚树国家公园(Joshua Tree National Park)位于美国加利福尼亚州南部,在莫哈韦沙漠(MojaveDesert)与科罗拉多沙漠(Colorado Desert)交汇处,总面积约为3196平方千米。公园内布满了巨岩怪石和外形奇异的沙漠植物。其中,在靠近科罗拉多沙漠的一侧,散落着一种形态奇特的植物——约书亚树,其粗糙粗壮的枝干竭力向上伸展,在干旱和严寒交替的荒漠中顽强地生长,空寂而又壮观。公园因其奇特的地貌成为众多攀岩爱好者的天堂。     

从沙漠到海洋——基于自然资源的综合实践活动课程设计

“当前,包括研学等在内的综合实践活动的效果差强人意,就是课程设计质量不高的有力证明。”“可以毫不夸张地说,当前饱受诟病的研学旅行,很大程度上,就是由于课程详细设计质量不及格所致。”“著名教育家陶行知先生说过,生活即教育,社会即学校,大自然是最好的课堂。包括山木林田湖草在内的自然资源为综合实践课程开发提供了取之不尽用之不竭的课程资源。”     

基于仿生材料的沙漠地区水汽收集研究进展

沙漠地区空气中有宝贵的水资源,如何进行有效的水汽收集与输送是沙漠中生物生存面临的主要问题。选择沙漠中常见的甲虫、蜘蛛、仙人掌、针茅等生物为例,归纳了不同生物的水汽收集特点及原理,总结了主要的仿生材料。以仿生物结构法为基础,分析了具有天然材料相似功能的仿生超级亲水和超级疏水材料的应用,介绍了多种仿生材料结合的新型水分收集方式。基于仿生原理的干旱沙漠地区空气中水汽收集研究成果,对仿生材料水汽收集未来的发展趋势进行了展望。