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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

    不同温升水平下中国极端高温预警指标的变化

    张玉霞孙颖胡婷
    1923-1936页
    查看更多>>摘要:高温预警指标是气象部门发布高温警告的重要标准,是用来指导社会生产生活的重要科学依据,但目前结合全球变暖不同温升水平和高温预警指标变化的研究还很少.本文利用中国2419个站点均一化观测和国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)模式资料,分析了历史时期高温预警指标变化并评估了模式模拟性能,再基于年循环偏差订正方法预估了未来高温预警指标变化.结果表明:1961年以来,中国日最高气温大于等于35℃和40℃的高温日数增加,高温季节延长,高温强度增强,受高温影响的范围扩大.2022年,40℃高温突增,中国东部高温日数增加约2天,高温季节延长超过5天.新一代气候模式在历史时期低估了35℃高温日数和季节长度以及高温强度,而40℃高温日数和季节长度由于出现少,模式和观测结果差别不大.未来预估结果显示,35℃和40℃高温日数、季节长度在偏差订正后的增加趋势更明显,说明这些指标的增加比原始预期更严重.随着全球变暖,未来高温日数和季节长度呈非线性增加,高温强度以基本线性的速率增强,全球气温上升1℃,高温强度上升约1.4℃.全球变暖程度越高,高温影响范围越大,高温中心位于中国东部和西北.在全球温升5℃时,中国部分区域一年中大部分时间都可能出现极端高温,如华北和长江流域的40℃高温日数会增加约32天,季节长度会延长约100天.

    极端高温气象预警CMIP6温升水平未来预估

    中国北方兴隆遗址早期农业人群对木材的利用和管理

    沈慧邱振威赵克良周新郢...
    1937-1949页
    查看更多>>摘要:农业起源、发展及其与植被环境间关系是环境考古学研究的热点科学问题.本文选择我国北方新石器时代兴隆遗址,针对木炭遗存进行种属鉴定和年轮曲率统计等系统分析,重建了兴隆遗址局地林地植被环境,揭示了早期黍粟农业人群对林地的利用、改造和适应.研究结果显示,兴隆遗址周围曾经分布有丰富的林地植被,包括山杏(Prunus sibirica)灌丛,榆属(Ulmus)、槭属(Acer)疏林,杨属(Populus)林地等.距今8000~7000年时期,中国北方地区温暖湿润的气候环境可能促使了槭属、鼠李属(Rhamnus)、圆柏属(Juniperus)等木本植物的广泛分布以及早期黍粟旱作农业的快速发展.其中,大量可食用李属植物的发现,可能指示了丰富的果树林地的存在,成为早期黍粟农业聚落的重要植被组成.结合不同植物生境分布信息,兴隆先民对聚落周边木材资源有着充分利用,杨属和榆属植物是最主要的薪材来源.木炭年轮曲率统计结果显示,兴隆先民主要利用榆属、杨属、槭属和圆柏属的枝干或者较粗的枝条部位作为薪材,在8000~7000a BP时期可能已经开始通过植株修剪、砍伐非果树类植物等方式对山杏灌丛进行有意识的保护和管理,以获取更多的果类食物资源,显示了早期黍粟农业人群适应和影响植被生态的方式和策略.

    兴隆遗址木炭木材利用林地管理

    公元241~1912年中国河西走廊地区年际干湿变化与游牧战争的关系

    唐飞史志林田沁花杜小刚...
    1950-1959页
    查看更多>>摘要:长期以来,气候与战争之间的关系一直是一个备受关注的科学和社会问题.在本研究中,探讨了公元241年以来中国河西走廊地区气候与战争爆发的可能关联.基于河西走廊地区树轮资料以及历史时期游牧战争数据,利用时序叠加分析方法,我们发现河西走廊地区年际干湿变化与游牧民族发动的战争之间存在明显的相关性,但是这种关系是动态的,并与该地区的政权格局有关.在河西走廊存在多个地方政权统治的时期,战争往往随着干旱的气候条件而发生,这可能是由于这些时期的异常干旱加剧了对资源和土地的争夺.相反,在统一王朝管理时期,气候湿润时更容易发生战争,因为牧场的扩大和资源的积累有助于游牧民族的对外征服.这些发现凸显了战争与气候变化之间关系的复杂性.为了更加全面地分析二者之间的关系,需要在更多地区建立覆盖范围更广、分布更均匀且连续的高分辨率历史温湿数据集.此外,对于具有独特特征的区域,需要收集更多的历史战争数据,进行分类讨论研究.

    干旱年际干湿变化战争河西走廊树轮游牧民族

    全球变暖背景下青藏高原北缘气候干湿变化模式的转型与机制——古气候视角

    李育张占森周雪如高铭君...
    1960-1979页
    查看更多>>摘要:青藏高原北缘是季风西风协同影响的敏感区.夏季,水汽输送可以到达青海湖和祁连山东段;冬季,气候主要受控于西风.本文从古气候视角,对比了该区域中全新世暖期、中世纪暖期、现代暖期和未来百年暖期的干湿变化,发现中全新世暖期主要受轨道控制的东亚夏季风影响,区域整体表现出温暖湿润的气候特征;中世纪暖期主要受控于太阳辐射,存在暖干的现象;现代暖期和未来百年暖期主要由温室气体增加导致的温度升高控制,气候干旱化趋势显著.青藏高原北缘现代暖期和未来百年暖期的干湿格局与中世纪暖期类似,而持续升温会导致西风带扩张,气候逐渐湿润,未来干湿变化将与中全新世暖期更加相似.

    青藏高原北缘干湿变化暖期相似驱动机制未来评估

    光谱参数在青藏高原东北缘尖扎盆地风成红黏土古气候记录中的应用

    符超峰田菊娥徐新文宋友桂...
    1980-1995页
    查看更多>>摘要:反射光谱测量具有快速、廉价和无损的特点,可提供岩石和沉积物所含矿物的重要信息.通过测量青藏高原东北缘晚中新世红黏土沉积物的反射光谱,旨在寻找一种可以快速获取古气候变化信息的方法.利用尖扎盆地红黏土沉积物的可见光/近红外(VNIR)和短波红外(SWIR)波段的光谱数据,分析了它们与传统古气候指标黏土矿物含量和环境磁学参数的关系.结果表明,VNIR参数D500、D900、R500和R900(其中D和R分别代表500nm和900nm附近吸收峰的深度和反射率)与磁化率、频率磁化率和深海氧同位素关系密切,且它们对温度较为敏感.VNIR参数的频谱分析结果表明,它们可以反映气候在轨道时间尺度上的变化.SWIR参数AS1400、D1400/D1900、D 1900(其中AS代表1400nm附近吸收峰的不对称性)与伊利石和蒙脱石的相对含量有关,且它们对风化强度更敏感.尖扎盆地风成红黏土沉积物的光谱参数可以反映~8.5Ma青藏高原隆升引起的区域气候变化和~7.2Ma的全球气候变冷事件.因此,光谱参数可作为反映区域和全球气候变化的古环境指标.

    可见光/近红外光谱短波红外光谱古气候指标红黏土青藏高原

    影响青藏高原植被生产力的极端气候阈值

    朴正刚李湘怡徐浩王锴...
    1996-2007页
    查看更多>>摘要:多种与水分和热量相关的极端气候事件对青藏高原植被生长造成了不利影响.然而,目前尚不清楚多大程度的极端气候胁迫水平会导致植被生长出现强烈响应.为了填补这一知识空白,我们综合利用水文气象数据和卫星遥感获取的植被指数,检测了2001~2018年间影响植被生产力对干旱、极端高温和极端低温响应的两个关键气候阈值(反映植被生产力响应发生突变和对植被损害达到最大).结果表明,当土壤湿度下降到正常水平的(-1.41±0.6)个标准差(σ)以下时,植被生产力对干旱事件的响应频率会迅速增加;当土壤湿度低于(-2.98±0.9)σ时,干旱对植被生产力造成的损害达到最大.区域上极端低温的阈值平均值为(-1.44±0.5)σ和(-2.53±0.8)σ,而极端高温的阈值平均值为(1.34±0.4)σ和(2.31±0.4)σ.这表明,极端高温比极端低温更易引发植被生产力的强烈响应.此外,我们发现极端温度事件中土壤水分亏缺的复合效应降低了极端低温和极端高温的阈值.基于地球系统模式预测,到2100年,青藏高原的西南部和东北部的部分地区将有极高的风险受到超过阈值的极端气候事件影响.本研究基于极端气候阈值识别了青藏高原地区具有高影响力的极端气候事件,提高了对不同极端气候事件植被生长响应的认识,为评估极端气候事件对区域生态系统的影响提供了研究范例.

    青藏高原极端气候阈值植被生产力

    青藏高原冰尘微生物对有机质的潜在转化过程

    郭泌汐刘勇勤钟旭史权...
    2008-2019页
    查看更多>>摘要:微生物在冰川碳循环中发挥着重要作用,然而当前缺乏对冰尘微生物参与的溶解性有机质(DOM)转化过程的深入研究.本研究利用了分析化学和微生物生态学的主流手段——超高分辨率的傅里叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR MS)和微生物16S rRNA测序技术,分别解析了培养实验中青藏高原龙匣宰陇巴冰川冰尘的DOM分子组成以及微生物群落,并耦联两者构建了复杂微生物参与的冰川DOM转化过程.研究结果表明:在60天的培养实验中,冰尘DOM的生物可利用性随着培养时间的增加而降低,微生物对DOM组分的转化过程可分为三个阶段.在前7天里,微生物选择性降解了具有较高H/Cwa和较低O/Cwa的DOM分子,且群落变化不大;在第15至30天期间,DOM组分保持稳定,但微生物多样性增加;到培养末期,DOM分子在微生物作用下转化为难降解的惰性DOM组分,这些惰性DOM具有更高的芳香指数和O/Cwa、更低的H/Cwa以及含有更多的杂原子.此外,培养实验揭示了冰尘中Cyanobacteria、Bacteroidota、Gammaproteobacteria、Firmicutes和Actinobacteriota等类群协同作用于DOM组分转化,使其变得惰性.本研究揭示了冰尘中微生物转化DOM组分的过程,为理解微生物在冰川有机碳循环中的作用提供了新见解.

    冰尘溶解性有机质微生物降解微生物群落时间变化

    喜马拉雅北麓多年冻土退化对河川径流的影响

    范林峰季芳匡星星郭芷琳...
    2020-2030页
    查看更多>>摘要:喜马拉雅水塔为亚洲提供了重要的水资源.多年冻土退化会对喜马拉雅河川径流产生重要影响.然而,该影响的严重程度仍然难以量化.本研究以喜马拉雅北麓最大的河流——雅鲁藏布江(YZR,简称"雅江")流域为研究区,建立了耦合冻土活动层加深和地下冰融化的地表-地下耦合水文模型.研究结果表明,在2001~2022年间,雅江流域多年冻土退化导致地表直接径流以0.65km3/a的速率减少,而基流则以0.35km3/a的速率增加,地下冰融化对雅江年径流的贡献约为0.25%."填充-溢出"机制可解释在全球不同多年冻土地区所观察到的基流随冻土退化而增减不一的矛盾.基流对河流溶解性有机碳(DOC,Dissolved Organic Carbon)浓度的稀释可导致河流DOC的延滞效应.本研究不仅为喜马拉雅地区的水资源管理奠定了坚实的科学基础,也为全球多年冻土地区河流流量和养分通量的变化机理提供了新的见解.

    冻土退化水文河川径流地表径流地下水喜马拉雅

    黄河下游叶蜡正构烷烃的物源指示意义

    张亮刘金召姜崇张飞...
    2031-2049页
    查看更多>>摘要:黄河作为输沙量和有机碳输送通量最大的河流之一,在区域生物地球化学及全球碳循环过程中发挥了至关重要的作用.目前,关于黄河总颗粒有机碳的通量、组成、来源及其季节变化已开展了大量研究,但针对不同时空尺度上分子生物标志物的研究仍然较少.本文重点研究了黄河下游不同季节(汛期、非汛期),不同类型载体中叶蜡正构烷烃的分子组成及氢同位素比值.结果表明:岸边表土中叶蜡正构烷烃的分子指标反映了其上覆植被的输入;汛期悬浮物的正构烷烃分子指标体现出黄土高原不同地质时期土壤的混合特征,而受水动力条件影响,非汛期悬浮物表现出相应的季节性差异;另外,考虑气候因素影响,利用正构烷烃氢同位素对汛期悬浮物中单子叶植物的输入进行了半定量化估算.本研究一定程度上为黄河有机质的物源研究中叶蜡指标的应用提供了新的见解.

    分子组成氢同位素叶蜡正构烷烃悬浮物黄河下游

    流域水力侵蚀碳汇效应对土壤碳流失的平衡作用

    王凌霞聂小东李嘉奇刘窑军...
    2050-2064页
    查看更多>>摘要:明确土壤碳循环过程及其主控因素,是估算和提升土壤固碳能力的重要前提.本文在流域尺度上探究了水力侵蚀在土壤碳循环中扮演的"源汇"角色.通过耦合空间分布式泥沙输移模型与生物地球化学模型,提出了一种定量估算水力侵蚀驱动下土壤有机碳横向迁移和垂向通量的方法.将该耦合模型应用于洞庭湖流域,结果表明:1980~2020年间洞庭湖流域年均土壤侵蚀量为1.33×108t,呈先减后增的趋势.水力侵蚀驱动下,仅有12%发生迁移的有机碳最终流入河流系统,其余均随泥沙在流域陆上沉积并被埋藏.水力侵蚀造成的土壤有机碳横向流失量在1980年为8.86×1011g C,2020年为1.50×1011g C,减少了 83%.侵蚀过程中由于沉积泥沙的埋藏作用和土壤碳的动态置换,土壤有机碳垂向通量呈现5.54×1011gCa-1的净碳汇.40年间土壤有机碳横向流失量减少及侵蚀引起净碳汇量增加源于大规模生态恢复工程的实施和耕作方式的改良,其对于减少水土流失和提高土壤碳储量具有重要意义.本研究提出的耦合模型可在大空间尺度和长时间段内对侵蚀引起的土壤碳动态过程进行空间显式模拟,为预测未来气候和土地利用变化下土壤碳储量提供科学支撑.

    水力侵蚀泥沙输移横向土壤碳流失陆地-大气CO2通量洞庭湖流域