地球科学进展 2019年第02期杂志 文档列表

地球科学进展杂志综述与评述

陆地水循环过程的综合集成与模拟115-123

作者：汤秋鸿; 刘星才; 李哲; 运晓博; 张学君; 于强; 李俊; 张永勇; 崔惠娟; 孙思奥; 张弛; 唐寅; 冷国勇 单位：中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环及地表过程重点实验室; 北京100101; 中国科学院大学; 北京100049; 中国科学院地理科学与资源研究所陆地表层格局与模拟重点实验室; 北京100101; 中国科学院地理科学与资源研究所区域可持续发展分析与模拟重点实验室; 北京100101; Environmental; Change; Institute; University; of; Oxford; Oxford; 0X1; 3QY; UK
期刊：《地球科学进展》2019年第02期
摘要：在气候变化与人类活动的影响下,陆地水循环过程发生了明显改变,并导致了一系列资源环境问题。深入认识陆地水循环过程的变化机理,发展陆地水循环过程综合集成模拟技术,预估未来陆地水循环的变化趋势,是当前水循环研究面临的重要任务。主要关注人类活动影响下的大尺度(大河流域或大陆尺度)陆地表层系统水循环模拟,梳理了近年来陆地水循环过程综合集成与模拟相关的研究进展,指出当前大尺度陆地表层系统水循环模拟模型的主要问题是对自然过程与人类活动过程间相互作用描述不足,以及人类活动参数化方案的不完善。因此,完善人类活动参数化方案,构建陆地水循环过程的综合集成模型,是模拟研究的重要发展方向之一。同时,考虑多要素过程的综合集成模型有助于解释气候变化与人类用水活动影响水循环变化的关键机制,为探索变化环境下陆地水循环变化成因及其效应提供理论与实践基础,其结果将为区域水资源配置及应对全球变化的战略决策提供科学依据。

大气硝酸盐中氮氧稳定同位素研究进展124-139

作者：秦瑞; 史贵涛; 陈振楼 单位：华东师范大学地理科学学院; 地理信息科学教育部重点实验室; 上海200241
期刊：《地球科学进展》2019年第02期
摘要：受人类活动和工农业快速发展的影响,大气硝酸盐(NO3^-)污染越来越严重且已成为世界范围内的环境问题之一。探究大气NO3-的稳定同位素组成(δ^15N,δ^18O和Δ^17O),可以为深入理解大气氮循环、有效控制大气NO3^-污染提供有力依据。综述了目前大气NO3^-不同来源NOx的δ^15N值、NO3^-的δ^15N季节变化特征及主要影响因素,总结了大气中不同氧化剂的δ^18O值和Δ^17O值,归纳了全球范围内部分大气NO3^-中δ^18O值和Δ^17O值的时空分布特征及可能影响因素,回顾了NO3^-同位素分析测试技术的主要进展,在前期工作基础上提出未来大气NO3^-稳定同位素研究应更多关注NO3^-的氧化生成机制(不同类型氧化剂同位素组成时空差异)、不同NOx来源的δ^15N组成、借助化学模型开展大气NO3-循环过程等方面的研究。

长链烷基二醇在海洋环境重建中的研究进展140-147

作者：侯笛; 张俊杰; 邢磊; 周阳 单位：中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室; 山东青岛266100; 中国海洋大学海洋化学系; 山东青岛266100
期刊：《地球科学进展》2019年第02期
摘要：长链烷基二醇类化合物(Long-chain alkyl diols)是指在碳链的1号位置和链中位置连接有羟基基团的类脂化合物,普遍存在于海洋、河流和湖泊环境中。由于这类化合物分布广泛、性质稳定不易降解、且检测手段较为简单,因此具有作为生物标志物的潜力,在生物地球化学领域引起了广泛的研究和关注。关于其生物来源尚未有定论,但是研究发现1,13-diols和1,15-diols可能主要来自真眼点藻,而14-diols主要来自硅藻Proboscia。目前根据长链烷基二醇建立的指标包括:硅藻生产力、上升流强度、盐度、温度、河流输入和表层海水营养盐浓度等,对古环境气候的重建有着重要的意义。归纳总结了目前长链烷基二醇指标的研究和应用进展,这有助于未来我国边缘海长链烷基二醇来源以及二醇指标的深入研究。

地球科学进展杂志研究论文

基于单形进化优化算法的重力固体潮信号解混及谱相关分析148-155

作者：矣昕宝; 魏巍; 全海燕 单位：西双版纳职业技术学院师范学院(公课部); 云南西双版纳666100; 昆明理工大学信息工程与自动化学院; 云南昆明650500
期刊：《地球科学进展》2019年第02期
摘要：为了揭示地球固体潮中谐波成分间的相关乘性调制关系与非相关叠加关系,并根据这些关系来分析重力固体潮信号中隐含的潮汐谐波。根据地球、月球与太阳旋转轨道的位置关系,建立了一个引潮力的正交分解模型。进一步,基于改进单形进化智能优化算法的独立分量分析的重力固体潮正交分解模型上,利用谱相关方法,对重力固体潮的独立成分进行谱相关分析,从而完整实现了潮汐谐波加性正交分解之后的乘性解调。最后,结合实际观测数据,并引入理论信号作为参考背景,利用以上模型与算法进行对比处理和分析。研究表明,所提出的模型与方法可以有效地实现潮汐谐波的正交分解,凸显能量较弱的长周期谐波分量,并从谱相关图谱中反映潮汐谐波调制关系的变化。

基于SNR的GPS-IR技术机理分析156-163

作者：孙小荣; 张书毕; 吴继忠; 郑南山 单位：中国矿业大学国土环境与灾害监测国家测绘地理信息局重点实验室; 江苏徐州221116; 宿迁学院建筑工程学院; 江苏宿迁223800; 南京工业大学测绘科学与技术学院; 江苏南京211800
期刊：《地球科学进展》2019年第02期
摘要：鉴于现有研究对GPS-IR技术的反射波接收、低高度角信噪比观测值的使用、信噪比残差的形态等机理还未阐释清楚,且几乎是通过实验进行解释,因此,从理论和实验2个方面对GPS-IR技术机理进行分析。理论和实验证明:GPS卫星发射的右旋圆极化波经一次反射后部分转换为左旋圆极化波,转换比例随着高度角和介电常数增大而变大,当右旋圆极化波垂直入射到理想导体表面时,经一次反射才能全部转换为左旋圆极化波;同时在测量型GPS接收机安装有抑径板的情况下,因衍射现象的存在,测量型GPS接收机天线仍能接收反射波中的右旋圆极化波。当高度角越小或介电常数越大时,GPS入射波中的垂直极化波和平行极化波的能量透射到反射物中就越少,其反射波的强度就越大,信噪比受反射波影响就越严重,且能够接收的右旋圆极化波较多,因此GPS-IR使用的是低高度角(如30°以下)的信噪比观测值。当高度角变化范围较小时,信噪比残差序列呈近似"余弦曲线"形态,从而建立了基于信噪比残差的反演模型。

月基InSAR观测地球大尺度形变能力的初步研究--以固体地球垂向潮汐形变为例164-174

作者：马成龙; 陈晓东; 江利明; 孙和平; 徐建桥; 董景龙; 李德伟 单位：中国科学院测量与地球物理研究所大地测量与地球动力学国家重点实验室; 湖北武汉430077; 中国科学院大学; 北京100049
期刊：《地球科学进展》2019年第02期
摘要：从合成孔径雷达干涉测量的原理出发,针对月基InSAR观测地球宏观物理现象的大尺度、连续性、长期性、动态观测等特点,首次以固体地球垂向潮汐形变为例对月基InSAR观测地球大尺度形变现象进行了仿真模拟,分析了该技术的远程大范围观测能力。根据固体地球垂向潮汐形变的大尺度分布特征和月基雷达的超大幅宽的观测特点,采用简化月基雷达观测几何模型,选定经纬跨度均为50°的中低纬区域为模拟测区,并计算了月基雷达重访周期与雷达波束扫过选定模拟测区内各点时的垂向潮汐形变,将形变计算结果进行时间差分,得到差分相对垂向潮汐形变,即是月基InSAR可观测到的垂向潮汐形变。模拟数值结果表明,月基雷达的重访周期约为24.8 h,在30天内各点的差分垂向潮汐形变可达30 cm。鉴于目前月基InSAR的理论形变观测精度达到厘米级,因此理论上用月基InSAR技术能够观测到模拟测区固体地球大范围垂向潮汐整体形变,也能利用观测数据研究地球潮汐大范围时间和空间变化特征;另一方面模拟结果也可为月基SAR观测其他地球宏观物理现象的参数设计与模拟提供参考。

地球科学进展杂志全球变化研究

全球变暖停滞的研究进展回顾175-190

作者：徐一丹; 李建平; 汪秋云; 林霄沛 单位：北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院; 北京100875; 中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室; 青岛海洋科学与技术国家实验室; 山东青岛266100
期刊：《地球科学进展》2019年第02期
摘要：1998-2012年,全球平均地面增温速率较之前明显趋缓,出现全球变暖停滞现象,该现象的成因与机制是当前气候变化研究的一个热点领域。主要从外部强迫和内部变率2个角度回顾全球变暖停滞产生机制的研究进展。从气候系统外部强迫影响来说,全球变暖停滞主要受到太阳活动、火山爆发、气溶胶以及平流层水汽等的影响。从气候系统内部调控作用来看,全球增温速率减缓主要受到太平洋、大西洋、印度洋和南大洋自然变率以及相应的热量再分配过程的影响。全球变暖停滞期间气候系统内部能量并没有减少,其中一部分能量被转移并储存在了海洋中深层,从而对全球增温减缓产生影响。同时,重点回顾了针对部分耦合强迫作用的"起搏器"试验,该类试验是研究全球变暖停滞的特征、成因及机制的有力手段。此外,也总结了全球变暖停滞现象对气候系统能量收支平衡、资料、模拟以及相关政策制定等方面带来的挑战,展望了未来的研究重点。

60年来我国主要粮食作物适宜生长区的时空分布191-201

作者：宁晓菊; 张丽君; 秦耀辰; 刘凯 单位：河南财经政法大学城乡协调河南省协同创新中心; 河南郑州475000; 河南大学环境与规划学院; 河南开封475004
期刊：《地球科学进展》2019年第02期
摘要：模拟作物适宜生长区的时空分布是分析气候变化对作物生长影响、提高作物生长适应能力的重要内容。选择影响主要粮食作物(小麦、玉米和水稻)生长的气候要素,结合地表土壤和地面高程要素与农业观测站数据,模拟和分析1953-2012年主要粮食作物适宜生长区的变动,评估气候变化下作物的适应能力。研究发现:(1)60年来3种粮食作物适宜生长区对气候变化响应程度从大到小依次是小麦、水稻和玉米。(2)同一时空尺度上,主要粮食作物适宜生长类型区在南方农区较北方农区多样化,在山地较盆地多样化,在高原较平原多样化。(3)小麦生长适应气候变化的能力在多数农区略有上升。玉米生长的适应能力在北方和南方农区分别略微提高和下降。水稻生长的适应能力在长江中下游区、西南区和华南区相对稳定,在黄淮海区和东北区分别下降和提高。(4)60年来,主要粮食作物综合生长适应气候变化的能力在黄淮海区和长江中下游区下降,在其余农区升高。(5)玉米和水稻适宜生长区分别与播种面积和作物产量显著相关,这为模拟未来不同气候情景下二者适宜生长区的分布提供了可行性。小麦适宜生长区与播种面积和产量均不显著相关,未来需要考虑更多因素精准识别小麦适宜生长区,以便更为有效地提高小麦生长对气候变化的适应能力。

地球科学进展杂志IODP研究

陆架边缘海沉积物有机碳矿化及其对海洋碳循环的影响202-209

作者：张咏华; 吴自军 单位：同济大学海洋地质国家重点实验室; 上海200092
期刊：《地球科学进展》2019年第02期
摘要：边缘海沉积物是海洋重要的碳储库,其内部的碳循环主要是由有机质矿化分解过程来驱动的。有机碳进入边缘海沉积物后,矿化分解为溶解无机碳(DIC)进入沉积物孔隙水并扩散到上层水柱,参与海洋系统碳循环;同时还有部分DIC与钙镁等离子结合形成自生碳酸盐,保存于沉积物碳库。从生物地球化学角度探讨有机质埋藏机制和效率,在此基础上重点综述沉积物硫酸盐还原、产甲烷和甲烷厌氧氧化过程的耦合机制,以及有机质矿化对自生碳酸盐形成的影响等方面的研究进展,以期加深对陆架边缘海沉积物在全球碳循环收支平衡中的作用及其气候环境效应的认识。

地球科学进展杂志研究简报

干旱、半干旱区地下水可持续性研究评述210-223

作者：王思佳; 刘鹄; 赵文智; 李中恺 单位：中国科学院西北生态环境资源研究院; 中国生态系统研究网络临泽内陆河流域研究站; 甘肃兰州730000; 中国科学院内陆河流域生态水文重点实验室; 甘肃兰州730000; 中国科学院大学资源与环境学院; 北京100049
期刊：《地球科学进展》2019年第02期
摘要：地下水是全球水文循环的重要组成部分,可持续利用地下水关系到区域生态安全与粮食安全,在干旱、半干旱区尤其如此。梳理了近30年来国内外关于干旱、半干旱环境地下水可持续性研究的重要成果,从地下水可持续性的概念、评价指标、影响因素、可持续管理和研究前沿等方面系统总结了干旱、半干旱区地下水可持续性研究进展,指出全球范围内干旱、半干旱区地下水在水量和水质方面都已表现出不同程度的不可持续特征,但已有的研究多关注地下水的数量特征而忽视了地下水质量,因此可能低估了地下水可持续性下降的严重性。未来研究中除了要进一步完善地下水可持续性理论框架、关注地下水资源在自然和社会间的平衡关系、明确人类干扰与气候变化对地下水可持续性的影响规律、加强地下水可持续性尤其是在跨界流域中的管理外,还要重视地下水可持续性分析模型开发、评估方法体系建设、地下水系统实时监测以及法律层面的可持续性管理研究。

《大洋钻探五十年》书评224-224

作者：郑洪波 单位：云南大学地球系统科学研究中心; 云南昆明650500
期刊：《地球科学进展》2019年第02期
摘要：如果把大洋钻探比作人生,那么50岁的国际大洋钻探,历经沧桑,砥砺前行,波澜壮阔,功成名就,但也正面临重整旗鼓,再次出发;而20岁的中国大洋钻探,风华正茂,后来居上,年富力强,踌躅满志,但在新世纪地球系统科学的号角声中,能否站在巨人的肩膀上,整装出发,打造全球视野,引领地球科学的前沿?

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南海第二次大洋钻探——IODP 349航次-F0003

期刊：《地球科学进展》2019年第02期
摘要：由同济大学李春峰教授牵头,中国科学家于2008年10月提交了IODP735号建议书(南海张裂过程及其对晚中生代以来东南亚构造、气候和深部地幔过程的启示),在国内外众多科学家的积极支持和推动下,通过4年多的努力,该建议书经过多轮严格评审,最终于2012年12月在日本京都召开的IODP建议书评审会议上通过国际同行评审并顺利安排航次。