首页期刊导航|中国科学(地球科学)
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

    中国亚热带地区2000~2019年森林海拔分布特征及其时空动态

    郑振灿庄留文缪国芳刘涵...
    2604-2624页
    查看更多>>摘要:中国亚热带地区拥有丰富的森林资源,且具有多山特征.在自21世纪之初开始的天然林保护和退耕还林等政策实施以及气候变化背景下,该区域的森林资源较历史时期已发生显著变化;同时,森林资源多分布于山地也意味着这些变化可能随海拔高度而呈现显著差别.为探讨自2000年以来中国亚热带地区森林分布的时空动态变化,尤其随海拔高度的变化趋势,本研究利用两类土地覆被产品,从森林覆被与森林类型两个角度逐步开展分析;研究采用分级方式,利用不确定性相对小的粗分类森林覆被数据,对不确定性更大的森林类型数据作一定程度的约束,以实现在获取更细节的信息与减小数据的不确定性之间达到合理平衡.首先将森林覆被数据拆解为稳定及变化两大类,随后以森林覆被结果为基础,进一步分析森林类型数据中的稳定与变化状况.分析结果显示,中国自实施森林资源生态工程和管理政策以来,亚热带地区54%面积的森林覆被属性在近20年来一直处于稳定状态,可作为生态环境处于良好状态的表征之一;结果同时也显示出长期存在的森林与耕地等基本生产需求的动态转换.随海拔高度的动态变化分析则进一步显示,700m以下的低海拔地区以森林与耕地间的动态转换为主;700~1500m中海拔地区以森林与灌丛的转换为主;2000m以上的高海拔地区则以与草地的转换为主.在森林覆被属性稳定的区域,96%的森林类型也处于不变状态,其中海拔1700m以下常绿阔叶林分布面积最大,海拔1700m以上则以常绿针叶林为主;该区域也仍有较大面积的常绿针叶林和常绿阔叶林存在与林灌草混交带和自然植被农田混交带这两种过渡森林类型间的动态转换,其中常绿针叶林在1000m以下的低海拔地区基本单向地转出为林灌草混交带,而在1000m以上的中高海拔地区则主要由自然植被农田混交带转入而来;常绿阔叶林在低海拔地区有一定面积减少而转出为林灌草混交带,但在中低海拔地区的面积增加则均来自于自然植被农田混交带的转入.这些随海拔高度呈现的变化特征,可能包含特定人为活动和气候变化的影响,将为未来更深入探讨中国亚热带地区森林资源的生态系统服务功能演变提供垂直维度的信息和视角.

    中国亚热带土地覆被森林覆被森林类型海拔分布

    "城市矿产"资源产生及其供给潜力:以金属铌为例

    曾现来Moisés GÓMEZMahmoud BAKRY耿涌...
    2625-2632页
    查看更多>>摘要:"碳中和"战略正在重塑全球资源流动和循环利用的格局,迅速增长的"城市矿产"(也称为二次资源)作为地质矿产的延伸,在资源供给和平衡方面发挥着越来越重要的作用.铌是一种关键金属,但目前缺乏对其可持续性的研究.循环利用的基本原则是尽可能的在其全生命周期过程中高效利用该金属,对此,我们评估了含铌材料在报废过程中的损耗,揭示了最大限度减少此类损耗的必要性,阐明了全生命周期中含"城市矿产"和合金的利用过程.根据对大多数铌应用产生的"城市矿产"预测,如果不进行回收利用,到2090年可能会损失16.8万吨.相反,如果金属铌的回收利用率增至90%,预计其损失将减少到1.6万吨.因此,需要探索各种措施,以实现从线性经济到循环经济的无缝过渡,促进铌资源的可持续利用.

    "城市矿产"循环经济回收利用可持续性

    第三极西风与季风主导源区径流对气候变化的不同响应

    孙启凯苏凤阁孙赫
    2633-2655页
    查看更多>>摘要:不同气候、冰雪下垫面分布及地理位置直接影响着第三极源区流域径流对气候变化的响应特征.然而,当前对第三极西风与季风主导源区径流变化及其对气候变化的响应差异尚未得到系统探讨.本研究基于西风主导源区(阿克苏河源、锡尔河源、叶尔羌河源、和田河源、阿姆河源及印度河源)与季风主导源区(长江源、黄河源、澜沧江源、怒江源及雅鲁藏布江源)的径流数据,全面分析了 1961~2015年各源区年径流变化特征;利用多源气象数据与大尺度环流因子,探讨了西风与季风主导源区径流对气候变化的响应差异以及径流变化的大尺度环流机制.结果表明:(1)1961~2015年间,第三极绝大多数源区(除了黄河源与雅鲁藏布江源)径流均呈现增加趋势,其中西风主导的阿克苏河源、叶尔羌河源及印度河源径流增加趋势显著.除了黄河源外,第三极其他源区年径流在1980s~2000s均发生了由减少向增加的突变.(2)过去55年间季风主导源区径流变化受降水主导,而西风主导源区径流对气候变化的长期响应存在气温主导(叶尔羌河源与和田河源)、降水主导(锡尔河源与阿姆河源)、降水与气温共同影响(阿克苏河源与印度河源)三类模式.自20世纪60年代以来,西风主导的多数源区径流对暖季气温的敏感性减弱,其径流对降水变化的响应增强.(3)本研究也揭示了大尺度环流-气候-第三极源区径流之间的联系.北大西洋年代际振荡(AMO)、西风指数(WI)及厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)主要通过影响第三极源区降水或气温,进而作用于西风或季风主导源区的年径流变化.本研究可为第三极西风与季风主导源区水资源管理及气候变化应对提供科学参考.

    第三极源区流域气候变化西风季风径流变化大尺度环流因子

    南极三大冰架稳定性的现状与变化趋势

    李荣兴李国君安璐夏梦莲...
    2656-2673页
    查看更多>>摘要:罗斯冰架、菲尔希纳-龙尼冰架和埃默里冰架是南极的三大冰架,对南极冰盖有着重要的支撑作用.然而,目前三大冰架稳定性的研究多集中在一种或几种因素,缺少多参数的综合评估.为实现南极三大冰架不稳定性和长时序变化趋势系统的分析,本文综合统计、分析了三大冰架的关键参数变化,包括三大冰架的表面高程、底部融化、表面融水、关键裂缝、缝合区、前缘线、接地线、冰流速以及物质平衡变化.此外,本文选取了南极已经崩塌的拉森B冰架、处在快速变化且已发生结构性变化的松岛冰架和处于加速状态的托滕冰架作为参考冰架,将三大冰架与参考冰架对应的关键参数进行对比分析,最终确定南极三大冰架的变化状态和稳定性趋势.研究结果表明,三大冰架的多项关键参数与参考冰架相比均变化较小,有50%的参数小于加速变化状态的托滕冰架,有88%的参数小于快速变化状态的松岛冰架,有100%的参数小于崩塌状态的拉森B冰架;并且对未小于托滕冰架的参数具体分析后,发现其符合三大冰架稳定状态的情况.因此,目前三大冰架处于稳定的自然变化状态,短期内不会发生剧烈的结构性变化.但在全球气候变暖的情形下,该变化趋势存在较大的不确定性,需长期进行追踪观测从而评估其对全球海平面上升的影响.

    南极三大冰架关键参数遥感监测冰架稳定性海平面变化

    中国陆域干旱的大气环流机制及旱情传播规律

    顾子也顾磊尹家波方威...
    2674-2689页
    查看更多>>摘要:GRACE重力卫星通过探测地球重力场变化反演陆地水储量异常信号,为监测、追踪和评估旱情提供了新工具.现有基于陆地水储量异常的干旱研究较少关注其大气环流机制,也未能量化陆地水储量亏缺与水文、农业干旱之间的风险传播规律.本文结合GRACE/GRACE-FO重力卫星和ERA5-Land再分析数据集,分别基于陆地水储量(TWS)、径流、土壤湿度等多个水分变量识别了中国TWS干旱、水文干旱和农业干旱事件,采用机器学习辨识了影响水分亏缺的关键大气环流及海洋振荡指数;通过Copula函数构建了干旱历时和烈度的联合分布函数,并度量了水文干旱、农业干旱与TWS干旱的风险传播路径.结果表明:(1)2002~2021年期间中国陆地水储量整体呈现下降趋势;WPIO组(西太平洋和印度洋范围的相关海温指数)大气环流指数对陆地水储量影响最大,NINO 3.4区海表温度距平指数、西太平洋暖池面积指数对我国南部区域陆地水储量呈显著正相关影响;(2)西北地区、长江流域和珠江下游地区是TWS干旱的热点区域,水文干旱的热点区域为西北地区,农业干旱的热点区域为华南及青藏高原东部;(3)水文干旱传播至TWS干旱的弹性系数比农业干旱高,表明TWS干旱对水文干旱的响应更为敏感.

    GRACE卫星干旱旱情传播大气环流Copula函数

    气候变化下2022年长江特大骤旱的多尺度成因分析

    袁星王钰淼周诗玙李华...
    2690-2702页
    查看更多>>摘要:伴随着持续的反气旋环流异常,2022年长江流域暴发了强度大且发展迅速的全流域特大骤旱事件.然而,由于干旱的多尺度特性,此次特大骤旱的成因仍不明晰.本文从海洋及陆地异常的角度简要概述了2022年夏季特大骤旱成因,并量化了气候变化对骤旱风险的影响.利用土壤湿度百分位数作为骤旱指标,研究发现2022年骤旱在两个月内发展至整个长江流域,达到严重干旱等级的流域面积在8月底超过了80%.骤旱烈度和暴发速度均为62年以来最极端,重现期分别为86年和259年.合成分析表明,春季拉尼娜有利于长江流域土壤湿度从5~6月的湿润/正常状态急转为7~8月的干旱状态,有利于加剧2022年长江流域骤旱烈度及暴发速度.此外,长江流域骤旱烈度与太平洋年代际涛动的负位相也有一定联系.通过分析土壤湿度和饱和水汽压差的耦合强度指数,发现2022年7~8月期间长江流域存在较强的陆气耦合过程.利用第六次国际耦合模式比较计划的气候模式进行归因,发现在自然气候变化情景下,强陆气耦合使类似2022年的骤旱烈度和暴发速度风险分别增加61%±6%和64%±7%,而陆气耦合与人为气候变化的协同作用会使相应风险分别增加75%±22%和85%±12%.本研究发现陆气耦合与人为气候变化对加剧骤旱风险具有重要作用.

    骤旱长江流域陆气耦合气候变化归因

    CMIP6模式对北太平洋海表盐度年代际变化的模拟评估

    陈建刘海龙林鹏飞白文蓉...
    2703-2723页
    查看更多>>摘要:针对北太平洋海表盐度(SSS)年代际变化(NPSDV)及其潜在强迫因子识别问题,利用第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)的25个耦合模式对其进行了评估.结果表明,CMIP6模式通常可以再现观测到的NPSDV的空间分布.黑潮-亲潮延伸体(KOE)、北太平洋海流(NPC)、加州海流系统(CCS)和阿拉斯加海岸流(ACC)强流区SSS异常的较大标准差主要表现为两种模态:KOE-NPC与CCS-ACC极值反向的偶极子模态,KOE-NPC正极值的单极子模态.两种模态的顺序对CMIP6模式选择非常敏感,而这些模式在时间相位和功率谱上表现出差异.采用一阶自回归模型(AR-1)对包含多个强迫项的NPSDV进行重构.对于CMIP6模式,AR-1模型中强迫项的影响一般较弱,这与模式NPSDV相对于强迫的响应时间被估计过高有关.NPSDV的大部分变化方差来源于SSS异常的自驱动项,各模型的主导外强迫因子也各不相同.NPSDV模拟的多样性主要源于热带厄尔尼诺-南方涛动通过遥相关对北太平洋涛动或阿留申低压的影响,具有时间尺度依赖性.相反,模式再现NPSDV的效果并不依赖于北太平洋海洋过程.

    北太平洋海表盐度年代际变化CMIP6主模态

    寡营养的南海海盆亚中尺度物理过程对浮游植物生长与沉降的调控作用

    赵中华许梦迪黄邦钦卢文芳...
    2724-2740页
    查看更多>>摘要:海洋亚中尺度过程可以显著影响浮游植物的生长与沉降,因为它们的时间尺度相近,均为数天.基于生物地球化学浮标(BGC-Argo)为期两年的观测,本研究探究了寡营养的南海海盆亚中尺度不稳定,特别是对称不稳定和混合层斜压不稳定的发生及其对浮游植物生长和沉降的调控作用.在北部海盆,近表层冬季藻华通常伴随季节性的混合层加深而发生.然而,BGC-Argo观测的前后两年冬季呈现了明显较强和较弱的藻华现象.在第一年冬季,当混合层浅于营养跃层约20~30m时,对称不稳定驱动的营养盐上涌促使冬季藻华在12月上旬发生.这相较加深的混合层触及中尺度气旋涡抬升的营养跃层而发生的藻华提前约20~30天.对称不稳定亦可促进近表层光合固定的浮游植物碳向深层沉降.相对地,在第二年冬季,中尺度反气旋涡促发的极强混合层斜压不稳定促使混合层比营养跃层更显著变浅,二者垂向距离增大,深层营养盐上涌、藻华和碳沉降因此受到抑制.相较于北部海盆,中部海盆BGC-Argo观测的浮游植物生物量和亚中尺度不稳定呈现明显较弱的季节变化特征,这主要与冬季混合层较浅有关.

    亚中尺度不稳定浮游植物营养盐输运生物地球化学浮标中国南海

    外强迫与内部变率对1950年以来大西洋多年代际变化的影响

    华文剑戴爱国
    2741-2743页

    预测太阳磁场的时空分布,认知太阳活动的演化规律

    汪景琇
    2744-2746页