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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。
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    气候和下垫面变化下骤旱形成演变机制研究进展

    袁星周诗玙马凤王钰淼...
    877-888页
    查看更多>>摘要：近年来以快速暴发为主要特征的骤发干旱(骤旱)在全球范围内频繁发生,给社会经济和生态环境造成了严重影响.通过回顾骤旱形成与演变机制的研究进展,发现骤旱形成的主要原因是高强度降水亏缺,而蒸散发增加使得干旱暴发加速,进而触发骤旱.这些气象要素异常与海温异常模态(如厄尔尼诺—南方涛动、北大西洋三极子、印度洋偶极子等)及其相关的大气环流异常密切相关,同时局地和非局地陆面异常在骤旱暴发与维持过程中的作用也不容忽视.加之气候和下垫面变化协同影响海—陆—气耦合过程,使得骤旱发生发展过程更为复杂,演变趋势存在较大不确定性.因此,未来研究亟须在骤旱暴发与维持的大尺度环流背景以及关键陆面和海洋信号的影响、骤旱—植被相互作用、骤旱演变对环境变化的响应机制等方面取得突破.

    气候变化下垫面变化骤旱海—陆—气耦合

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    底栖有孔虫对海洋环境的生态响应概述

    吴玉琦陈页郭远明袁涛...
    889-901页
    查看更多>>摘要：随着人类活动的不断增加,海洋生态系统正面临着巨大威胁.底栖有孔虫作为海洋环境的指示生物,具有个体小、种类多、生命周期短、多样性高、分布广泛以及对环境变化敏感等特点,在监测海洋环境污染和海洋生态系统变化方面具有重要作用.综述了自然环境因素和人为因素对底栖有孔虫壳体形态、物种丰度、群落组成及多样性的影响,概括了底栖有孔虫作为海洋环境变化指示生物的响应指标,如壳孔密度、孔隙度和壳体Mg/Ca等可以用来指示海洋升温、海洋酸化和低氧等海洋气候变化,底栖有孔虫群落多样性的降低、耐受种丰度的增加以及敏感种丰度的降低常作为海洋环境污染的指示性指标.最后指出了在研究中需要注意的问题及未来研究方向:目前大多数有孔虫研究都采用了不同的技术和方法,缺乏标准化的样品采集、制备、处理和数据分析方法,因此大多数研究结果无法相互比较.此外,底栖有孔虫对环境变化的响应机制尚不明确.因此,未来研究可以通过将基因组学、转录组学和蛋白质组学等手段与物种生态学相互作用整合起来,从基因水平探索底栖有孔虫响应环境变化的遗传学机制,以期为利用底栖有孔虫重建和预测海洋气候变化,以及指示现代海洋环境质量提供理论依据.

    底栖有孔虫海洋环境污染生态响应群落组成

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    中国红树林生态系统的碳源汇特征及核算

    苏娟王凡王艺杰廖晓琳...
    902-914页
    查看更多>>摘要：红树林生态系统是重要的滨海"蓝碳"生态系统,其碳源汇特征和收支是当下我国"碳达峰碳中和"研究的热点.通过收集整理国内外相关研究与数据,系统总结了我国红树林生态系统的碳源汇特征、收支核算方法及现有碳源汇规模.红树林生态系统的碳源汇组分主要包括植被碳库、土壤碳库和大气碳库等.我国现有红树林植被碳汇量为4.0×104～6.1×104t C/a,土壤碳汇量为4.4×104～9.7×104tC/a,CH4总排放量约为1.0×103tC/a,生态系统尺度的碳汇量为0.7×105～1.5×105t C/a;百年尺度上CH4排放可抵消净生态系统生产力约5％的碳汇效应,横向净碳输出量为0.5×105～1.5×105tC/a.此外,探讨了红树林碳汇对我国生态系统碳汇总量的贡献及面临的挑战,强调未来需加强红树林保护修复工作,积极开展碳汇监测,并在红树林营造和修复中注意碳汇功能与其他重要生态服务功能的平衡.

    红树林蓝碳碳汇温室气体碳核算

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    青藏高原大气边界层数值模拟研究进展

    许菡颖韩存博马耀明张蕴帅...
    915-929页
    查看更多>>摘要：青藏高原大气边界层过程和结构特征受该区热力和动力作用的影响显著,利用现有观测资料难以全面系统地揭示青藏高原复杂边界层的形成、发展和演变机制.因此采用数值模拟的手段研究青藏高原大气边界层过程并解释其形成发展的内在机制,已成为一种行之有效的方法.首先综述归纳了常用于大气边界层模拟的数值模式及各模式中广泛采用的边界层参数化方案;其次,介绍了近年来在青藏高原大气边界层数值模拟领域开展的各项工作和成果,包括青藏高原大气边界层高度时空分布特征的模拟研究、青藏高原典型地区(具有大地形和湖泊的地区)大气边界层结构特征及其影响机制的模拟研究、不同边界层参数化方案在青藏高原地区的对比评估以及模式分辨率对模拟效果的影响;最后,总结并提出目前青藏高原大气边界层过程模拟仍存在对大气边界层高度、近地面气象要素等有模拟偏差的问题,针对这些问题就边界层参数化方案的改进、模式分辨率的选取、驱动数据优化和验证数据的选取以及其他物理方案的选择4个方面做出初步展望,以期为未来青藏高原地区大气边界层结构和过程的模拟改进提供新的研究思路.

    青藏高原边界层参数化数值模式

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    水汽内外循环对黄河流域上中游夏季降水的影响

    韦馨杰黄小倩管晓丹马婷婷...
    930-944页
    查看更多>>摘要：黄河流域是中国重要的生态文明建设中心,其上中游水循环过程对流域整体水资源变化和分配影响显著.过去40年,黄河上中游夏季降水呈年际变化,与区域上空水汽含量密切相关.相较于1982-2002年,2003-2019年净水汽输入明显增加,局地蒸散发显著减少,大气水汽含量受二者的共同影响,因此没有明显的年代际变化.进一步利用动态降水再循环模型和水汽源地贡献定量分析方法探究水汽来源及其贡献,结果表明黄河上中游的水汽主要来源于外界输入(83.4％)和局地供应(11.4％),其中外界输入的水汽源地分别为亚欧大陆中部地区(32.5％)、青藏高原地区(23.6％)、中国南海—西太平洋地区(12.3％)、南亚—北印度洋地区(10.7％)和北非—西亚地区(4.3％).各水汽源地子区域水汽贡献的年代际变化与局地蒸发降水差(E-P)的年代际变化一致.与1982-2002年相比,2003-2019年亚欧大陆中部地区、北非—西亚地区和中国南海—西太平洋地区的水汽供应能力增强,水汽贡献呈年代际增加,为黄河上中游提供更多的水汽,是促进黄河上中游降水增加的主要水汽源地.而黄河上中游局地蒸散发呈显著年代际减少,局地水汽供应能力减弱.探究2 m温度、风速、归一化植被指数以及浅层土壤(0～7 cm)湿度对局地蒸散发的影响,结果表明局地蒸散发与2 m温度、风速和归一化植被指数呈负相关,而与浅层土壤湿度呈正相关,其中浅层土壤湿度相关性最高.浅层土壤湿度变干导致黄河上中游大部分地区局地蒸散发显著下降,进而抵消了部分水汽输入的增加,降水主要呈年际变化.

    黄河流域夏季降水水汽输送局地蒸散发

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    滇西南澜沧断裂带温泉溶解无机碳释放通量与成因

    靳宇飞刘伟刘燚张茂亮...
    945-956页
    查看更多>>摘要：以青藏高原及其周边地区为代表的大陆碰撞带是现今全球最为典型的构造活跃区之一,但该地区活动断裂深部碳来源和释放通量的总体研究程度仍然不足.滇西南地区位于青藏高原东南缘,内部发育一系列左旋和右旋走滑断层,地震活动频发,水热活动丰富.对滇西南澜沧断裂带及其周边12个温泉的水化学组成和氢—氧同位素组成分析结果表明,温泉水为HCO3-Na型,补给来源主要为大气降水,并受到围岩矿物溶解和离子交换反应的影响.基于溶解无机碳浓度与碳同位素组成的质量平衡模型揭示了深部碳对溶解无机碳的贡献比例为46.9％～78.0％,结合温泉水流量估算得到澜沧断裂带深部碳释放通量约为440 t/a,进而推算得到滇西南地区溶解无机碳深部碳释放通量约为3×104t/a.澜沧断裂带附近温泉的深部碳比例和释放通量均明显高于远离断裂带的温泉,证实走滑断层对深源含碳流体的形成和释放起到主要控制作用,为进一步理解滇西南地区活动断裂带深部碳释放的机制与规模提供了参考资料.

    流体地球化学温泉溶解无机碳深部碳释放澜沧断裂带

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    祁连山甘肃片区生命共同体的系统认知、实践历程与关键挑战

    任珩赵文智王小鹏罗维成...
    957-967页
    查看更多>>摘要：祁连山生命共同体的健康发展是保障西部生态安全屏障的功能发挥与生态文明建设的重要支撑.通过对生命共同体本质内涵的辨析,阐释了祁连山甘肃片区生命共同体的结构特性,梳理了在生命共同体理念下人与自然的历史关系演替以及祁连山甘肃片区人与自然作用方式的演化轨迹,并提出了未来祁连山甘肃片区生命共同体发展面临的关键挑战.研究表明,祁连山甘肃片区生命共同体实践发展经历了从自然环境负向反馈、人的正向干扰引导到人与自然协同发展的转型过程,虽然初步消除了人与自然的主客体对抗关系,但仍未实现真正的协同共生与价值共赢.基于此,提出未来祁连山甘肃片区生命共同体发展的关键挑战在于如何构建符合生命共同体理念的绿色发展模式,进而在多要素协同修复、区域空间整体设计以及多元利益主体共同参与的框架下,实现人与自然的共同价值诉求.未来研究应基于历史数据、遥感影像和长期监测等多元数据全面解析人类实践与"山水林田湖草沙冰"各要素之间的动态作用机制,从而为祁连山生命共同体的可持续发展提供科学支撑.

    祁连山生命共同体山水林田湖草沙系统认知协同管理

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    古罗马混凝土高耐久性和高防腐性的岩石学背景

    罗清洵张典林启航余孝乐...
    968-986页
    查看更多>>摘要：我国作为世界上最大的发展中国家和基建大国,不仅有着极高的混凝土需求,同时也愈加注重延缓混凝土老化的耐久性和抵抗海水侵蚀的防腐性.古罗马混凝土凝结着古罗马人的智慧,拥有极高的耐久性和防腐性,吸引了各行业学者的广泛研究.通过搜集火山灰源区罗马火成岩省的岩石学信息,并对比古罗马混凝土与海水接触前后的岩石矿物学变化,发现高铝火山灰的使用和次生铝硅酸盐矿物的形成对古罗马混凝土的高耐久性和防腐性有着重要意义.综述了前人对古罗马混凝土的矿物组成、微观结构和高耐久高防腐机制的研究成果,发现古罗马混凝土中添加了生石灰、火山灰和陶瓷器碎片等物质,高铝火山灰与生石灰甚至骨料中的陶瓷碎片等发生反应,形成了一种由水化铝酸钙(C-A-H)、水化硅酸钙(C-S-H)和水合硅铝酸钙(C-A-S-H)组成的结构,能够牢固地胶结骨料.随着时间的推移,这些水合硅铝酸钙结晶形成托贝莫来石和钙十字沸石等矿物,这些特殊矿物不仅具有较高的力学强度,还能在与海水接触过程中吸附有害离子,从而减缓混凝土受到的海水腐蚀.此外,古罗马混凝土的物质组成还使其具有独特的自愈机制,能够自发填补裂隙.作为一种人造岩石,古罗马混凝土在耐久性和防腐性等方面体现了独特的优势,从岩石矿物学的角度对其开展系统研究,可为现代混凝土和其他地质材料的研发提供理论指导.

    古罗马混凝土耐久性防腐性火山灰矿物组成微观结构

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