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期刊信息/Journal information
中国科学（地球科学）
中国科学（地球科学）

孙枢

月刊

1674-7240

geo@scichina.org

010-64015883

100717

北京东黄城根北街16号

中国科学（地球科学）/Journal Scientia Sinica（Terrae）CSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>《中国科学》是中国科学院主办、中国科学杂志社出版的自然科学专业性学术刊物。《中国科学》任务是反映中国自然科学各学科中的最新科研成果，以促进国内外的学术交流。《中国科学》以论文形式报道中国基础研究和应用研究方面具有创造性的、高水平的和有重要意义的科研成果。在国际学术界，《中国科学》作为代表中国最高水平的学术刊物也受到高度重视。国际上最具有权威的检索刊物SCI，多年来一直收录《中国科学》的论文。1999年《中国科学》夺得国家期刊奖的第一名。
正式出版
收录年代

    一种基于地外自主潜航器(Exo-AUV)的冰天体生命探测方法

    王斌秦洪德
    3553-3573页
    查看更多>>摘要：太阳系中,以木卫二和土卫二为代表的冰天体具有突出的生命潜力,可能在21世纪解答人类关于地外生命的终极问题.Exo-AUV能在冰壳中、冰水交界和海底等潜力区域执行生命探测任务,被NASA等机构寄予厚望.然而,具体在哪、基于何方法、开发何种Exo-AUV和技术、达到什么目标,是未来冰天体生命探测任务重要议题.本研究以木卫二为假想目标,探讨了冰天体生命探测任务的科学目标、可探测对象、潜力区域和生源性分析,提出了一种基于Exo-AUV的冰天体生命探测方法;解析了Exo-AUV在不同作业场景下的关键条件,提出了艇体、载荷和自主三方面基本技术要求;介绍了Exo-AUV的研究背景、研究现状和存在问题,提出了一套Exo-AUV概念开发技术路线和一种多Exo-AUV系统作业概念(ConOps for MEAS).该系统将帮助行星科学家和天体生物学家探索冰天体、寻找强生源信号,甚至活体生命和前生命化学系统.

    冰天体木卫二生命探测生命潜力Exo-AUV

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    • 万方数据

    近千年青藏高原东北部环境演变与人类活动的关系及其对人类世开端的启示

    蒲阳魏学琼刘建宝张科...
    3574-3586页
    查看更多>>摘要：如何评估人类活动对沉积记录的影响以及明确定义全球人类世开端,是现今人类世研究中亟须解决的关键科学问题.青藏高原东北部作为人类在高原地区最早大规模永久定居的区域,各类沉积环境对人类活动的响应极为灵敏.同时,相较于高原其他地区,青藏高原东北部拥有更为丰富的气候与环境重建序列,使其成为开展人类世地层边界研究的理想区域.通过对青藏高原东北部现有古气候、古环境序列的深入分析与综合集成,我们得出以下结论:(1)近千年以来,人类活动对青藏高原东北部环境的影响程度日益显著,尤其在近200～300年以来,其影响逐渐超越了气候因素;(2)AD1950至今,青藏高原东北部多个与人类活动相关的理化指标呈现出指数型增长态势,形成近千年以来的一个明显峰值,清晰地描绘了全球"大加速"现象及其演变过程;(3)人类活动强度的增长不仅导致了高原环境的快速变化,还促使气候因素与生态环境之间耦合关系的"解耦",从而推动高原环境从"晚全新世"向"早人类世"过渡.基于上述发现,尝试构建了一个适用于确定高原地区人类世地层边界的模型,并指出当高原生态环境进入"早人类世"后,沉积物中部分理化指标的气候意义逐渐减弱,而人类活动的信号持续增强.

    人类世青藏高原气候变化环境演变人类活动

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    • 万方数据

    明清时期人类干扰加剧喀斯特洼地侵蚀产沙

    袁帅岳跃民张信宝王璐...
    3587-3596页
    查看更多>>摘要：大规模生态修复背景下,中国西南喀斯特地区成为近20年来全球植被覆盖"变绿"的热点区,但地质条件制约下部分地区森林景观恢复困难,亟须了解历史时期的人类扰动事件对当前西南喀斯特地区难成林区石漠化的影响,以指导未来喀斯特地区精准还林还草.本研究利用喀斯特洼地沉积物137Cs、210Pb和炭屑14C定年方法,量化了典型喀斯特峰丛洼地近500年来产沙变化,结合历史资料识别了历史侵蚀产沙相关的主要人类扰动事件.结果表明:三个洼地1921～1963年期间的侵蚀产沙均显著高于1963～2021年,明清时期(1504～1812年)的沉积速率(0.64～1.33cm a-1)与产沙模数(2.51～13.11tha-1 a-1)均高于近百年(1921～2021年)的沉积速率(0.26～0.95cm a-1)与产沙模数(0.95～6.99tha-1 a-1).明清时期的重建数据与文献资料表明,1500～2000年人口、耕地、粮食及森林面积等变化与同期毁林事件存在经验联系,17世纪瑶族迁徙和玉米引种后,广西地区的人口与耕地增加了 3倍以上,森林面积显著减少,可能是加剧洼地侵蚀产沙的主要原因.本研究对于理解该地区石漠化演变历史、预测造林潜力有重要意义.

    喀斯特地区14C定年峰丛洼地少数民族迁徙产沙模数

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    • 万方数据

    1996～2021年南极冰盖物质平衡及其对海平面变化贡献的综合估算

    李荣兴李国君海港谢欢...
    3597-3614页
    查看更多>>摘要：南极冰盖(Antarctic Ice Sheet,AIS)处于持续物质损失状态,导致全球海平面上升(Global Sea Level Rise,GSLR).AIS全部融化将导致全球海平面上升约58m,因而准确估算AIS物质平衡趋势对于监测其物质损失和预测海平面上升至关重要.本文提出了一种改进的物质平衡综合估算方法,基于输入-输出、测高和重力法的多种输入物质平衡结果来综合评估AIS及其各区域的物质平衡.相较于之前的方法(如IMBIE 2018),本文采用了一种自适应窗口来处理不同输入物质平衡结果的异质性,充分考虑输入数据的数量、时间分布、不确定性以及估算方法等因素.本文还对回归方法进行了改进,采用两步法:首先,构建每种方法(输入-输出法、测高法或重力法)的单方法综合估计;然后,基于三种方法的单方法综合估计结果获得总体综合估计.利用来自8家中国机构提供的16个物质平衡结果,估算了 1996～2021年南极冰盖及其各区域的综合物质平衡.结果显示,AIS在此期间共失去了约(3213±253)Gt的冰物质,相当于约(8.9±0.7)mm的GSLR.自2006年以来,AIS的物质损失加速,从1996～2005年的(88.1±3.6)Gt a-1增加到2006～2013年的(130.7±8.4)Gt a-1,再到2014～2021 年的(157.0±9.0)Gt a-1.其中,西南极和南极半岛的物质损失信号在综合估算和所有输入数据中均较为显著,该趋势不受物质评估方法及表面物质平衡的波动影响.结果同时还表明,东南极的物质平衡估算仍存在较大的不确定性和挑战.本文提出的综合评估方法还可推广应用于格陵兰冰盖和山地冰川区域的物质平衡估算.

    南极冰盖冰物质损失加速海平面上升综合估算

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    • 万方数据

    全球灌溉和雨养农业生产力异常对干旱胁迫的响应

    陈鑫鑫王伦澈曹茜孙嘉...
    3615-3628页
    查看更多>>摘要：农业生产力异常对干旱胁迫的响应、陆地生态系统的碳循环和粮食安全具有重要影响.然而,目前全球范围内对灌溉和雨养农业生产力异常在干旱胁迫下的响应机制尚显不足.本研究旨在深入剖析干旱引起的农业生产力异常,通过综合运用遥感数据、多尺度标准化降水蒸散指数(SPEI)、多元ENSO指数(MEI)和Madden-Julian振荡(MJO),对生长季结束前一个月、两个月、三个月和四个月期间水文气候变量与农业生产力异常的关系进行系统研究.研究发现:(1)在2001～2020年间,生长季结束前一个月、两个月、三个月和四个月的多尺度SPEI显示,全球显著(p＜0.1)干旱趋势的百分比分别为8.30％～13.42％、6.50％～14.63％、6.52％～14.23％和6.47％～14.95％,表明全球大部分地区趋于干旱.(2)在2001～2020年间,灌溉和雨养农业范围内,农业生产力异常和干旱胁迫之间存在显著的关联性.农业生产力异常与不同时间尺度的干旱指数(SPEI-1、SPEI-3、SPEI-6、SPEI-12)以及气候指数(MEI和MJO)之间均呈现出显著的相关性,全球平均相关系数分别为0.24～0.25、0.27～0.28、0.25～0.26、0.21～0.22、-0.02～0.01和0.06～0.11.所有水文气候变量中,SPEI-3和SPEI-6与农业生产力异常的相关系数最高,进一步揭示了作物对干旱的响应存在一定的时间滞后性,表明生态系统长时间受到非生物胁迫干旱的干扰.(3)农业生产力异常与干旱指数(SPEI-1、SPEI-3、SPEI-6和SPEI-12)以及气候指数(MEI和MJO)之间呈现显著相关性(p＜0.1)的区域百分比分别为 14.77％～20.27％、21.51％～32.55％、22.60～35.68％、21.89％～35.16％、7.93％～11.20％和9.44％～17.94％.本研究通过定量分析水文气候变量对农业生产力异常的影响,为制定适应性措施以缓解气候胁迫对作物生产的负面影响提供了科学依据.

    干旱农业生产力异常遥感多元ENSO指数(MEI)Madden-Julian振荡(MJO)

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    • 万方数据

    湖泊沉积植物DNA宏条形码技术在青藏高原植被调查中的应用

    吴铠李凯贾伟瀚Kathleen R.STOOF-LEICHSENRING...
    3629-3646页
    查看更多>>摘要：得益于环境DNA技术的快速发展,沉积DNA(sedDNA)正在成为偏远地区植被监测和调查的便捷方法,并具有较大的发展潜力.青藏高原气候环境条件恶劣,同时小型湖泊众多,利用sedDNA进行植被调查不仅有助于了解高原现代植被状况,也是进行高原古植被重建的潜在需求.本研究以中国青藏高原西南部59个泡子/湖泊表层沉积物为研究对象,使用通用植物引物g-h扩增叶绿体trnL(UAA)内含子P6环区,获取了 sedDNA中的植物组成信息,并将其与野外植被调查记录和沉积物花粉数据进行对比分析,探讨了基于沉积物的植物DNA宏条形码技术在青藏高原地区现代植被监测和古植被重建中的适用性和局限性.研究结果表明,植物DNA宏条形码信号共记录了186个陆生植物类群,其中30.1％的序列可以鉴定到种水平.植物sedDNA方法可以揭示调查地点周围的主要植物类群(包括菊科、莎草科和禾本科)以及重要植被组合.植物sedDNA的类群数量和分类学分辨率均超过花粉分析(75个类群,其中5.3％的类群可以鉴定到种水平).与花粉保留大量的区域植物信号(包括松属和蒿属)不同,植物sedDNA反映了高度局地的植物信号,凸显了植物sedDNA在局地植被监测和重建中的重要性.综上所述,(小型)湖泊植物sedDNA宏条形码研究在未来的青藏高原区域植被监测和重建中值得更多的关注.

    沉积DNA宏条形码花粉植被组成青藏高原

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    • 万方数据

    考虑地形和邻近效应的高空间分辨率山区地表温度遥感反演

    何志伟唐伯惠李召良
    3647-3663页
    查看更多>>摘要：地表温度是反映地-气相互作用的关键参数,目前热红外定量遥感技术是获取大尺度、高空间分辨率地表温度的唯一手段.精确反演高空间分辨率山区地表温度,对山区气候变化研究有着重要的作用.山区地形复杂、空间异质性强,使得地表和卫星传感器之间的几何关系发生变化,影响传感器接收到的地表辐射能,导致平面平行的假设不能成立.本文考虑山区复杂地形对大气下行辐射影响和周围像元的热辐射贡献,基于天空可视因子发展的一种山区热辐射传输模型,同时结合大气辐射传输模型MODTRAN 5.2,构建了一种适用于高空间分辨率山区地表温度反演的非线性通用分裂窗算法,并应用于Landsat-9 TIRS-2卫星遥感数据反演山区地表温度.分析结果表明,如果不考虑地形和邻近效应的影响,在山区崎岖地形条件下,将会造成较大的地表温度差异,模拟数据表明最高可达2.5K以上.此外,由于缺乏实测的山区地表温度,采用目前公认精度较高的三维辐射传输模型DART来间接验证本文方法反演的MLST精度.将反演的山区地表温度和发射率均输入DART模型中正向模拟Landsat-9波段10的星上亮温,与Landsat-9波段10的星上亮温对比,两个子区域的RMSE分别为0.50和0.61K,表明本文提出的方法可以获取高精度的山区地表温度.

    山区地表温度地形和邻近效应非线性通用分裂窗算法Landsat-9数据DART模型

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    • 万方数据

    土壤黏土矿物层间对有机碳的"超稳"固定机制及其增汇效应

    刘冬黄传琴肖可青朱永官...
    3664-3667页
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    人类-自然系统耦合模型研究动态

    岳天祥吴晨辰史文娇田永中...
    3668-3673页
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    再悬浮沉积物是海洋深层惰性溶解有机质的潜在来源

    刘晓晴包锐
    3674-3676页
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