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地球科学进展
地球科学进展

程国栋

月刊

1001-8166

adearth@lzb.ac.cn

0931-4968256

730000

甘肃省兰州市天水中路8号

地球科学进展/Journal Advances in Earth ScienceCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊主要评述国内外地球科学最新研究进展，介绍全球变化的研究、可持续发展研究等综合性跨学科重大研究领域发展态势，报道边缘学科、交叉学科最新研究成果，推动高新技术在地球科学领域的应用，为综合性学术刊物。
正式出版
收录年代

    中国人类世科学研究新进展

    周卫健赵雪陈宁
    1-11页
    查看更多>>摘要：国际地层委员会人类世工作组决议人类世应由全球界线层型剖面和点位("金钉子")定义为一个正式的地质年代单位.20世纪中叶以来人类活动突变式增强,改变了原有的地球演化速率和方向,对地球环境造成极为显著的影响,并在地质记录中留下清晰的具有全球同步特性的物理、化学和生物印记,为识别这一年代地层单位的底界提供了最佳选择.当前,全球共有12个人类世"金钉子"候选剖面和点位参评.与此同时,中国学者在人类活动代用指标体系构建、人类世候选"金钉子"研究与国际对比方面取得了突出进展,发现人工放射性核素、微塑料、δ13C、δ15N和硅藻等均可作为人类活动理想的标志物,且远离城市和人类活动影响的中国四海龙湾玛珥湖沉积物剖面对全球信号敏感,239,240Pu浓度于1953年快速增加,多环芳烃、129I、烟炱14C、碳球粒、DNA、δ13C和重金属等指标在1953年前后均存在系统性变化,因此提出1953年作为人类世底界.中国四海龙湾湖沉积物剖面与日本别府海湾沉积物剖面被人类世工作组提议作为人类世"金钉子"辅助剖面.未来人类世科学研究的最终目标应是在阐明人类活动对地球系统影响的基础上,深化人地系统耦合与适应的可持续发展理论和技术创新.

    四海龙湾玛珥湖钚同位素金钉子人类世科学

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    藻类或成为新的N2O源和汇

    孙军谷挺贾岱付阳...
    12-22页
    查看更多>>摘要：氧化亚氮(N2O)是一种重要的温室气体,对臭氧层具有破坏作用.在微藻培养过程中以及富营养化湖泊等以微藻为基础的生态系统中,已经观察到N2O的排放.然而,对于藻类中N2O收支平衡的重要作用以及潜在的藻类N2O产生途径却鲜有报道.综述了近年来藻类排放和吸收N2O的相关研究,主要内容包括藻类与N2O关系研究的发展历程、N2O在藻类体内产生和消耗的几种可能途径、藻类微环境对N2O分布格局的影响及其潜在的对全球气候变化的影响.鉴于政府间气候变化专门委员会目前没有考虑藻类水华或藻类养殖期间可能产生N2O排放,呼吁在全球范围内加强藻类N2O生产相关的实验研究,为全面理清藻类在N2O排放和吸收中的重要作用,全面评估水生生态系统温室气体排放提供支撑.

    藻类氧化亚氮硝酸盐同化硝酸盐异化藻类微环境

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    福岛核污染水中的人工放射性核素及其在海洋环境中的迁移转化行为

    张福乐王锦龙黄德坤于涛...
    23-33页
    查看更多>>摘要：2023年8月24日,日本政府启动福岛核污染水排海,这将进一步增加对海洋生态环境的辐射风险.分析了福岛核污染水中主要人工放射性核素的浓度,估算了其在福岛核污染水中的储量.根据东京电力公司公布的数据发现,截至2023年3月,福岛核污染水储罐中3H的浓度为1.9× 105～25.0×105 Bq/L,明显超出日本法律允许的3H的最大排放浓度(6×104 Bq/L);部分核污染水储罐中90Sr和129I的浓度也高于日本法律允许的90Sr和129I的最大排放浓度(30 Bq/L和9 Bq/L).经估算,在排海前福岛核污染水中3H和129I的储量分别为0.9 PBq和6.2×109 Bq,这与核事故阶段3H和129I泄漏到海洋中的量(0.1-1.0 PBq和6.9×109Bq)相当.此外,进一步对福岛核污染水中典型放射性核素(如3H、14C、60Co90Sr、129I、134,137Cs和239,240Pu等)在海洋环境中的迁移转化行为进行了论述,重点介绍了福岛放射性核素在太平洋海域的迁移路径,及其在海洋沉积物上的吸附和海洋生物中的富集行为.期望为中国应对福岛核污染水排海提供一定的科学依据和见解.

    福岛核污染水人工放射性核素洋流输运沉积物吸附生物富集

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    海岸风沙地貌与植被相互作用研究进展与展望

    符淑宜董玉祥
    34-45页
    查看更多>>摘要：基于国内外海岸风沙地貌形成发育中海岸风沙地貌与植被相互作用的研究,总结了其主要研究内容、技术与方法等方面的重要进展,提出已有研究的系统性不够完善、植被对沙丘演变的影响及响应机理研究较弱以及区域对比研究不足等问题,建议未来应加强海岸风沙地貌与植被相互作用景观效应研究,深入探究海岸风沙地貌形态及动力过程对植被的响应模式,厘清海岸植被对风沙地貌形态与风沙活动的反馈机制,重视区域对比研究,以丰富和完善我国海岸风沙地貌研究内容.

    沙丘形态沙丘移动海岸植被

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    气候变化背景下陆面模式研究进展及不足——青藏高原的水文、植被和土壤模拟

    兰措
    46-55页
    查看更多>>摘要：气候变暖背景下,全球气候系统各圈层发生了复杂的响应和反馈.作为气候系统重要组成部分的陆地表面是地气水热交换、地球化学要素传输、水文过程产生和植被生长的界面,受气候变化影响显著.气候变化不仅直接影响水文过程,还可以通过影响植被的结构和生理特征,间接影响水文过程.陆面模式是研究气候变化影响和反馈的主要工具.全球描述陆气界面物质和能量交换过程的模式主要有3类:全球陆面过程模式、全球水文模式和全球动态植被模式.3种模式针对不同的科学问题,各有其侧重点,之间的差异较大.从20世纪90年代开始至今的许多陆面模式比较计划不断指出模式的不足及其原因,从而促进了陆面模式的不断发展.然而陆面模式依然存在很多不足,有待进一步提高和发展.如目前的水文模式普遍缺乏动态植被过程,无法准确模拟和预测长期气候变化导致的植被变化对水文过程的影响,累及极端水文事件的模拟和未来水资源的预估.水文过程模型耦合动态植被过程是水文学研究的前沿领域.作为亚洲水塔的青藏高原气候变化显著,冰冻圈要素不仅包括冰川、积雪和冻土退缩,而且植被生长趋好、变绿.因此,在青藏高原气候变化对水文过程的影响研究中,更应考虑气候变化导致的植被变化的水文效应.此外,陆面模式对青藏高原土壤结构内部的水热交换过程描述不足.为进一步提高陆面模式在青藏高原的模拟能力,今后需加强对青藏高原土壤质地观测和数据搜集整理,以及对土壤冻融阶段的水热物理过程的观测,提高对过程和机理的认识,并将有关的认识体现在陆面模式中.

    气候变化植被变化CO2升高的水文效应陆面模式青藏高原

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    对流层臭氧卫星遥感反演综述

    许健张卓饶兰兰王雅鹏...
    56-70页
    查看更多>>摘要：臭氧是地球大气中最重要的痕量气体之一,在气候变化和生态环境中均扮演着至关重要的角色.对流层臭氧作为光化学烟雾的重要成分之一,其浓度变化与人类活动息息相关.基于卫星遥感技术监测对流层臭氧浓度可以帮助我们更好地发现和定量解释对流层臭氧在不同季节、不同时刻以及不同区域的变化特征,探讨臭氧在对流层中的成因机制.随着卫星遥感技术的全面发展,臭氧遥感产品(例如臭氧总量、廓线等)无论在产品精度或是时空分辨率方面均取得了显著进步,然而,由于受较弱卫星信号与复杂下垫面的影响,对流层臭氧遥感产品精度仍无法满足目前对流层大气成分的精细化科学应用研究.主要围绕对流层臭氧卫星遥感,回顾和分析了臭氧卫星遥感载荷的发展历程和现状,结果表明国内外已基于不同谱段(紫外—可见光、热红外和太赫兹)实现了全球及区域臭氧的时空分布探测;讨论了基于不同技术遥感反演算法(直接与间接反演、多波段联合反演、天底—临边协同反演、基于机器学习技术的创新算法等)的特点及适用性,分析表明算法精度的提升包括从复杂大气背景下的辐射传输模拟、基于地面观测的先验信息优化以及仪器定标与信噪比等多方面的工作;展望了卫星遥感在全球和区域尺度提供可靠对流层臭氧观测数据的应用前景,为对流层臭氧污染的形成机理、人类活动与气候变化如何影响对流层臭氧浓度变化等方面的研究提供关键数据支撑.

    卫星遥感对流层臭氧大气反演

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    210Pb同位素在人类世沉积物定年中的应用

    吴亚妮陈旸王野莫朋军...
    71-81页
    查看更多>>摘要：人类世作为一个新近被确定的地质年代单位,对其开展相关研究要求较高的时间分辨率,因此需要寻找合适的定年方法.目前主要的定年方法有137Cs、210Pb和239,240Pu定年,相比其他两种方法,210Pb定年适用范围广,在环境中的地球化学行为和分布相对稳定,测年可靠性相对更高,可用于人类世河口、湖泊和海洋等多种沉积环境的定年和沉积速率的估算.总结了210Pb定年方法及其定年原理与模式,分别阐述了 210Pb定年法在河口、湖泊和海洋等不同沉积环境中建立人类世年代标尺与沉积速率获取时的应用,并讨论了其影响因素,指出了210Pb定年法的误差来源,如沉积速率的变化等,需要深入研究这些误差来源.未来研究可以考虑将210Pb定年与其他定年方法相结合,从而得到更全面和准确的人类世年代框架.总之,210Pb定年法在人类世的研究中将继续发挥重要作用,帮助我们更好地了解人类活动与地球环境演变的关系.

    人类世210Pb定年沉积环境

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    四海龙湾沉积物多指标反映人类活动从1850年开始显著增强

    江鸿韩永明刘卫国曹蕴宁...
    82-95页
    查看更多>>摘要：基于全球地质记录的比对,国际人类世工作组建议20世纪中期(约1950年)为人类世的起始时间,四海龙湾沉积物曾被列为"人类世界线层型剖面"的候选地质体之一.但在1950年以前,人类已较深刻地影响了四海龙湾周围地区的环境.通过重建四海龙湾沉积物900年以来的总有机碳、总有机碳和总氮的摩尔比(C/N)、稳定有机碳同位素(δ13Corg)和Ca/Ti,以及硅酸盐矿物主要元素Si、Al和K含量的历史序列,平均分辨率约为10年,以气候变化为背景,来探究该地区人类活动的历史.发现人类活动从1850年开始显著增强,在此之前的中世纪暖期和小冰期指标变化大体符合自然规律.1850-1950年指标的变化反映出快速增长的人口破坏了植被,导致风化加剧,地表环境的演变脱离了自然轨道,表明人类活动开始成为一种重要的地质营力,但这段时期的变化只是局地信号;1950年后,C/N持续减小及δ13Corg持续负移,反映出在新的社会制度和先进生产力的条件下,四海龙湾周围地区的环境状态再次发生改变,这与全球地质环境的加速变化同步,可以支持国际人类世工作组所提出的"20世纪中期是人类世的起始时间".

    人类世四海龙湾地表风化毁林垦荒东北地区人口增长

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    事件层组合特征限定软沉积变形的地震成因——在青岛灵山岛的应用

    张济东梁超操应长陈奥...
    96-107页
    查看更多>>摘要：对软沉积物变形构造的形成过程解析和触发因素识别一直是国内外事件沉积学研究的重点和难点.国内外学者常将地层中保存的软沉积物变形构造的形成归因于地震作用,但缺乏足够的证据来支撑地震震动触发相应的沉积过程与变形机制.由于软沉积物变形构造可以由地震、风暴和非地震参与的液化作用、重力作用及滑坡等因素触发,且可能受瑞利—泰勒不稳定性(因密度差异沿垂向变形)或开尔文—亥姆获兹不稳定性(沿水平方向变形)机制的控制,软沉积物变形构造本身并不能作为特定触发因素的判别标志.此前,通过解析事件层组合特征来揭示与软沉积物变形构造形成相关的沉积过程和变形机制,进而限定变形构造触发因素的方法已成功应用于中东地区死海盆地(死海断裂带)的事件沉积研究中.尝试应用此方法来解析灵山岛灯塔剖面底部软沉积物变形构造的变形机制与触发因素,研究发现灯塔剖面底部的软沉积物变形构造是原位形成与保存的,并被浊流沉积层上覆,且二者之间无背景沉积物.这种独特的事件层组合指示原位变形和异地搬运两种水下沉积过程准同期发生,而能够同时激发这两类物质来源与沉积过程迥异的事件沉积响应的最可能因素是区域强震震动.结合灵山岛研究案例认为,前人所做的模式化的事件沉积成因判别标志不宜直接套用,而控制事件沉积的沉积过程与物理机制具有一定的普适性,应该是事件沉积学研究的关键.

    软沉积变形浊流沉积地震震动沉积响应

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    《地球科学进展》杂志投稿须知(2024年1月修订)

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