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地球环境学报
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双月刊

地球环境学报/Journal Journal of Earth EnvironmentCSCDCSTPCD北大核心
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    "触发器-连接器"模型引起新生代,尤其是约24 Ma以来的全球CO2浓度变化?一个初步假说

    李乐意常宏
    545-565页
    查看更多>>摘要：Raymo和Ruddiman提出了"青藏高原隆升—风化剥蚀—CO2浓度下降—全球气候变冷"链条模型来解释晚新生代气候变化.但目前仍存在一些悬而未决的问题,如青藏高原是否具有控制全球气候的能力?如何解释类似于现在的全球CO2浓度形成于约24 Ma?结合已有的地质证据,尝试对上述问题进行回答,首次提出用"触发器-连接器"模型来解释新生代全球CO2的浓度变化,尤其是类似于现在的全球CO2浓度形成于约24 Ma."触发器"指全球高大的高原和山脉,尤其是青藏高原;"连接器"指亚洲季风、西风和全球大江大河."触发器-连接器"模型的显著特点在于:从地球系统科学思维角度,将高原隆升、季风、西风和全球大江大河对全球大气CO2浓度变化的影响整合在一起,而且强调影响大气CO2浓度的范围在约24 Ma之前仅局限于局部区域,但是约24 Ma之后,在"连接器(亚洲季风、西风和全球大江大河)"的串联作用下将影响大气CO2浓度的范围由约24 Ma之前的青藏高原扩展到约24 Ma之后的亚洲以及周边的海洋区域,对全球CO2浓度变化控制力显著增强,这可能是类似于现在CO2浓度水平形成于约24 Ma的主要原因.

    青藏高原CO2浓度风化触发器-连接器

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    雅丹演化研究的进展与展望

    丁召静赖忠平王江
    566-582页
    查看更多>>摘要：提供多角度的雅丹演化研究述评,主要内容包括:(1)介绍雅丹的界定和形态,明确雅丹地貌特点;(2)阐述地球雅丹的形貌演化、高度演化和气候驱动机制,解释雅丹演化"短期变"的四个阶段和"长期变"的气候驱动成因;(3)概述地外天体雅丹:火星、金星和土卫六上均发现雅丹,但其研究还局限于形貌学.基于对已有成果的梳理,提出:(1)雅丹侵蚀时间和雅丹地层年代研究不足,不利于地-气耦合关系的深入探讨;(2)雅丹区的风蚀能力被低估,封闭盆地内万年尺度的沉积间断对古气候重建中的地层年代分辨率提出了新要求;(3)雅丹区地貌协同演化和地-气耦合系统仍有待深入研究.最后,针对上述问题进行了研究展望.

    雅丹地貌演化模型年代风蚀地表过程

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    植物去除室内挥发性有机物机理研究进展

    李方伟崔龙程燕薛永刚...
    583-595页
    查看更多>>摘要：挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs)是一类重要的环境污染物,其主要室内来源是生物质燃烧、建材和家具的释放等,部分有毒VOCs可引起白血病、肺癌、鼻咽癌等疾病,因此受到广泛关注.植物去除VOCs作为一种生物修复技术具有低成本、高效率、可持续的特性,具有很高的科学价值.介绍植物去除室内VOCs的研究现状和机理,包括气孔和非气孔吸附、叶际微生物去除、根际微生物去除和生长介质微生物去除.部分室内VOCs可通过叶际去除,另一部分可通过维管系统运输至根际去除.然而,室内环境中VOCs去除效率影响因素较复杂,需通过制定科学观测方案获得准确数据,从而保证室内环境绿色可持续发展.

    植物VOCs去除机理室内空气净化微生物

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    大气颗粒物中持久性自由基理化特征及其环境效应

    王雪莹崔龙薛永刚何建辉...
    596-611页
    查看更多>>摘要：环境持久性自由基(EPFRs)是一类具有长寿命的污染物,可稳定存在于各种环境介质中.由于大气颗粒物具有较强的环境迁移能力,EPFRs可以随之发生远距离迁移,还可以附着于大气颗粒物上,与典型的气态污染物相互作用参与大气化学反应,影响区域大气环境质量.根据国内外的相关研究现状,总结大气颗粒物中EPFRs的基本特征,概述由过渡金属参与的和不含金属元素的体系中EPFRs的产生机理及其影响因素,另外对EPFRs诱导生成活性氧物种来对生物机体产生氧化损伤的机制进行讨论,并对未来EPFRs的研究方向进行展望.然而,目前对非过渡金属元素参与的EPFRs的形成机理,以及EPFRs与大气污染物之间的相互作用及其对环境空气质量的影响等问题仍不清楚,未来有待进一步研究.

    大气颗粒物环境持久性自由基生成机理影响因素

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    近22年国内外洪涝遥感研究热点追踪:基于CiteSpace的文献计量分析

    火红刘艳李扬
    612-623页
    查看更多>>摘要：气候变化背景下,极端降水及其引发的洪涝灾害事件日趋严重.科学探究洪涝灾害监测领域的发展历程、技术和热点演变规律具有一定的指示意义.基于CNKI(China National Knowledge Infrastruc-ture)与WOS(Web of Science)数据库,系统分析2000-2021年国内外洪涝遥感领域的发展和热点演变规律.主要结果为:(1)领域总发文量1693篇,2008年后呈稳定增长趋势.中国科学院、北京师范大学、武汉大学、意大利国家研究委员会和美国航空航天局为重要发文机构.(2)领域发展阶段性强,研究重心呈阶段性变化,2000-2009年以遥感影像应用、洪水模型开发等为重心;2010-2014年以遥感影像精确解译、多光谱影像应用、长时间序列检测为主;2015-2021年洪涝遥感正处在稳步发展阶段,海量可用数据增加,数据处理手段丰富,以水体指数改进、大数据融合、深度学习、无人机监测为主.(3)领域数据源、方法及应用方向的规律为:数据上,早期以雷达数据为主,近年来开始逐渐探索光学影像及其他多源数据的融合;算法上趋于深度学习、超像元、面向对象等方法的应用以提高洪涝识别精度;应用上,气候变化背景下,冰川融化、冰湖溃决带来的洪涝灾害的时空变化、风险识别以及预警监测研究,为近年来的一些热点研究.

    洪涝遥感CiteSpace综述知识图谱分析

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    喜马拉雅南坡墨脱不同海拔表土理化组成及其气候响应

    解孟平宋友桂兰敏文张明玉...
    624-640页
    查看更多>>摘要：墨脱地处喜马拉雅山东段,拥有中国最完整的垂直自然带谱,是研究植被、土壤随海拔和气候条件变化的理想场所,深入理解现代土壤理化性质与植被和气候要素的关系可为古气候重建提供重要依据.通过对喜马拉雅山东段南坡墨脱不同海拔(海拔跨度为800-3600 m)不同植被带(阔叶林带、混交林带和针叶林带)表土样品的粒度、磁化率、地球化学元素分析,探讨其理化性质组成垂直变化特征及其与温度、降水之间关系.结果表明:(1)墨脱地区不同海拔表土粒度以砂粒组分为主,约占53.2％,其次是粉砂、黏土.(2)在混交林带百分比频率磁化率与海拔关系明显,黏土对海拔及气候因子较为敏感.(3)表土地球化学组成以SiO2、Al2O3、Fe2O3为主,其次是MgO、CaO、Na2O、K2O,其主要成分在不同的海拔高度略有差异.不同海拔和植被带的元素对气候的响应敏感程度不同,可能与该地复杂的地形、植被等综合因素有关.(4)墨脱地区阔叶林带物理、生物风化较强,而针叶林带以化学风化为主,混交林带处于二者之间.

    喜马拉雅南坡墨脱表土海拔植被带理化指标

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    澳大利亚阿德莱德地区大气降水中稳定同位素变化特征

    王迪宙章新平刘仲黎李广...
    641-652页
    查看更多>>摘要：水体中δ18O和δD在自然界中含量稀少,对环境变化极为敏感并能够记录环境变化.水稳定同位素技术被广泛应用于水文气象、气象诊断和古气候恢复等领域.根据在澳大利亚阿德莱德地区收集的前后跨4a日降水中δD、δ18O资料,分析该地区日时间尺度下降水中δD、δ18O和氘盈余(d)的变化特征以及与各气象要素的关系,为理解云下二次蒸发与气象要素间的联系,探讨区域水循环机理提供依据.结果表明:在研究区,日时间尺度下大气降水中δ18O与降水量、相对湿度在全年和冬夏半年均表现出显著负相关关系,与温度在全年以及冬半年表现出显著正相关关系,在夏半年表现出不显著的正相关关系,表明该地区降水中氧同位素的变化具有显著的降水量效应和湿度效应.冬半年降水中d值明显高于夏半年,指示冬夏半年间的降水气象条件与水汽来源存在较大差异.阿德莱德地区的大气降水线为:δD=6.38×δ18O+6.68,斜率和截距明显小于全球大气水线GMWL,表征出阿德莱德地区较为干旱的气候特征.在降水量、相对湿度偏低以及气温值偏高的降水事件中,大气水线出现显著偏低的斜率和截距,表明雨滴在下落过程中受到强烈的二次蒸发影响.研究结果将为澳大利亚阿德莱德地区水文气象、气象诊断和古气候恢复等领域提供基础.

    阿德莱德大气降水稳定同位素大气降水线逐步回归分析

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    黄土高原不同耕地类型土壤微生物群落结构与功能异质性

    徐晨苏翠翠陈怡平马吉福...
    653-664页
    查看更多>>摘要：土壤微生物是养分转化和能量流动的重要驱动力.林地复垦为农田可能对土壤特性和微生物群落产生深远影响.然而,关于土壤微生物群落对旱地农业生态系统土壤复垦的反应知之甚少.因此,有必要对土地利用转变驱动土壤微生物群落的变化进行研究,以促进复垦农田的养分循环.基于宏基因组技术,对黄土高原上进行复垦后的新造耕地与两种传统农田(坡耕地和淤地坝)的微生物组成和功能进行评价,并探讨优势菌属和土壤性质对养分循环功能的影响.结果表明:变形菌、放线菌和酸杆菌在三种农田中普遍存在.与传统农田相比,新造耕地增加了放线菌和诺卡氏菌的相对丰度,以及与氨基酸代谢和碳水化合物代谢相关的基因.新造耕地中碳氮循环功能基因的相对丰度高于传统农田.Pearson相关性表明养分循环功能基因的相对丰度与三种农田的优势菌属呈正相关,但对土壤性质的响应不同.除pH值外,土壤理化因子与大部分功能基因呈负相关.微生物组成和功能的差异可能与土壤养分有效性和农业干扰程度有关.微生物通常具有功能冗余以应对不断变化的环境.长期的农业活动导致传统农田养分循环功能丧失.一些可持续的农业管理方法可以帮助调节微生物参与的养分循环.因此,有必要应用可持续农业方式来调节微生物驱动的养分循环.这些见解对于干旱地区农业可持续发展和土地管理具有重要意义.

    宏基因组学微生物功能农田养分循环黄土高原

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    毛乌素沙地不同土地利用方式下土壤饱和导水率垂向分布特征

    刘星廷乔江波杨涛马雅莉...
    665-674页
    查看更多>>摘要：土壤饱和导水率(Ks)是土壤水文循环中的关键参数,然而当前对毛乌素沙地Ks的特征及影响因素还认识不足.通过测定毛乌素沙地4种土地利用方式下(农田、乔木、灌木和草地)0-100 cm 土层的Ks和土壤基本理化性质(有机质、容重及颗粒组成),分析Ks的垂向变异性及其影响因素、建立估算Kss的传递函数.研究表明:农田、乔木和灌木地的Ks随着土层深度增加而逐渐增大,草地无明显变化.4种土地利用方式下的Ks均为中等程度的垂向变异性,平均值排序为草地(1.38 mm·min-1)＜乔木(1.76 mm·min-1)＜农田(1.82 mm·min-1)＜灌木(3.30 mm·min-1),其中灌木地的Ks显著高于其他土地利用方式(P＜0.05).Ks与有机质、容重、土壤颗粒组成存在显著相关性,通过提取Ks的主导因素,用逐步多元回归方法建立了估算Ks的传递函数.相关研究有助于毛乌素沙地Ks参数的获取和预测.

    毛乌素沙地土壤饱和导水率垂直分布传递函数

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    东北三省地表覆被变化对太阳辐射吸收的影响

    帅艳民陈杨杨邵聪颖田艳君...
    675-690页
    查看更多>>摘要：太阳辐射是地表生态系统的主要能量来源,自然和人为因素造成的地表覆被变化是影响地表吸收太阳辐射的重要因素.选择我国纬度最高省际区域东北三省为研究区,基于2001、2005、2010、2015、2018年每年8月1日的MODIS地表覆被数据和地表吸收太阳辐射数据,对比分析不同地表覆被变化对地表吸收太阳辐射能量的影响.结果表明:(1)2001-2018年东北三省林地、水域先增后减,18 a间总量分别增加了 3.96％和10.51％,耕地先减后增,总量减少1.22％,草地持续减少,总量下降19.36％,建筑用地逐期增长,总量增加11.08％.地表覆被变化以退耕还林还草、优化耕地格局、草地沙化、水利工程扩建、城市化扩张为主.(2)东北三省地表吸收太阳辐射强度为水域＞建筑用地＞林地＞草地＞耕地.变化剧烈区域(＞25 W.m-2)主要集中在松嫩平原、三江平原及流经松嫩平原和三江平原的松花江流域.(3)地表覆被类型的转化会导致地表吸收太阳辐射的变化,以水域和耕草地、耕地和林草地之间转化时的变化最为显著.水域转化为耕草地时辐射吸收值均下降明显,反之上升,与耕地之间的绝对差异在2010-2015年最大(-156.66 W·m-2),与草地之间在2005-2010年最大(102.36 W·m-2);林草地开垦辐射吸收值下降,反之上升,林地与耕地之间的绝对差异在2010-2015年林地转化为耕地时最大(-13.94 W·m-2),草地与耕地之间则在2001-2005年耕地转化为草地时最大(22.36W·m-2).

    地表覆被变化地表吸收太阳辐射东北三省地表反照率

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