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  • Norbert J. NGOWI
    资源与生态学报.
    录用日期: 2023-06-15
    Low efficiency of earth kilns used in the carbonising process of wood to make charcoal has been reported as one of the sources of increasing charcoal wastes in the global south. However, the potential link and approaches of converting charcoal wastes-to-valuable energy and for the environmental health is not well known in Africa. Promoting local community capacity engagement in the production and reutilisation of recycled charcoal wastes at the households’ level is one of important measures to maintain environmental services for sustainability since households make decisions on the type of energy used. This paper, presents an approach of converting charcoal wastes to fuel energy for rural households and environmental health in Kilosa District, Tanzania. To achieve the objective of this research, the primary data were collected through interviews held with 298 randomly selected households, Focus Group Discussions and observations. IBM SPSS statistics version 20 Cross tab tools were used in the data analysis. Results revealed that the conversion of charcoal wastes-to-fuel energy approach used in this research demonstrates the ability of recyclable briquettes made from the locally available charcoal pollutants collected at different stages from earth kilns, to selling centers, improves tree harvest behaviour, adds another fuel energy source through reutilisation, and ultimate reduces pollution at the local level. Thus, the study provides a basis for policymakers to adopt charcoal wastes recycling strategies to address matters related to energy and ultimately enhances environmental health for sustainable development in Tanzania and beyond.
  • JOSHI Nabin Raj, JOSHI Rajeev, MISHRA Jay Raj
    资源与生态学报.
    录用日期: 2023-06-15
    Urban trees are valuable resources for urban areas as they have the capacity to reduce ambient temperatures, mitigate urban heat island effects and reduce runoff of rainwater playing an important role in mitigating the impacts of climate change by reducing atmospheric carbon dioxide (CO2). It also helps to reduce aerial suspended particulate matter, add visual appeal to the urban landscape sequestrating a significant amount of carbon from ambient atmospheric CO2. Carbon storage by urban trees in the ring road area of the Kathmandu Valley was quantified to assess the magnitude and role of urban forests in relation to mitigate the impact of global climate change. A total of 40 sample plots were placed randomly for the detailed carbon assessment. Aboveground and belowground carbon pools were considered in the detailed assessment. Furthermore, quality assurance (QA) and quality control (QC) were maintained through regular monitoring and capacity building of the field crews while collecting the bio-physical data. The assessment recorded a total of 33 different species of plants in the avenue’s plantation sites in ring road. The mean seedling, sapling, and tree density was found to be 2149585 and 185 per hectare. The mean carbon stock per hectare in the avenue plantation of the ring road area was 24.03 tC ha1 and the existing total carbon stock was 7785.72 tC in 2021. Likewise, the total baseline carbon dioxide equivalent (tCO2e) in the avenue plantation was found to be 28573.60 tCO2e. The carbon dioxide emission from the transport sector in the ring road area in a full movement scenario was 312888.00 tCO2e per annum, while the net emissions was 42547 tCO2e. There was a deficit of carbon dioxide in terms of stock by avenue plantations of 14000.8 tCO2e.This study indicates that the existing urban forest plantation is unable to sequestrate or offset the carbon dioxide that is emitted through the transportation sector. Consequently, open spaces like riverbanks and any other public lands, in which urban forests could be developed has to be planned for the green infrastructure and plantation of the multipurpose trees. The distinct values of forests in and around urban areas have to be recognized in the specific policies and plans for the sustainable management of urban and peri-urban forests to meet the adverse impact of global climate change. In addition, this study provides insights for decision-makers to better understand the role of urban forests and make sustainable management plans for urban forests in the cities like in Kathmandu Valley.
  • 欧定华, 吴能君, 李媛茜, 马 晴, 郑思源, 李诗琪, 余东芮, 唐浩伦, 高雪松,
    资源与生态学报.
    录用日期: 2022-03-30
    科学识别生态空间、合理预测主导生态系统服务功能时空变化趋势,是构建国土空间生态保护格局的基础,具有重要的理论意义和应用价值。目前,生态空间识别、功能分区和格局重构大多数以当前生态系统服务功能及其结构信息为参照,忽略了生态系统服务综合功能和主导生态系统服务功能的时空动态性,对未来生态空间主导生态系统服务功能变化模拟不重视,一定程度上影响了生态空间保护格局构建的合理性。本研究提出了一种基于生态系统服务功能动态变化特征的生态空间划定方法,实现了邛崃市生态空间范围识别,解决了当前研究忽略生态系统服务功能时空动态性的问题。在此基础上,研究还应用Markov-CA模型,集成主导生态系统服务功能时空变化特征,实现了2025年邛崃市生态空间主导生态系统服务功能时空变化模拟,为生态空间变化模拟寻找到了合适的方法,也为合理构建生态空间保护格局提供了基础支撑。研究发现邛崃市生态系统服务综合功能量及其年际变化率呈现出明显的动态性,这一发现证实我们在识别生态空间时考虑生态系统服务功能动态特性的必要性。应用本文提出的生态空间识别方法确定邛崃市生态空间面积为98307 ha,与地方生态文明建设规划中确定的相应生态空间范围基本一致,证实了立足于生态系统服务功能动态特性的生态空间划定方法的可靠性。研究结果还表明:20032019年,邛崃市主导生态系统服务功能表现出较强的非平稳性,这说明我们应当在生态空间保护格局构建中充分考虑主导生态系统服务功能动态性对未来生态空间功能格局的影响。Markov-CA模型高精度实现了邛崃市主导生态系统服务功能时空变化模拟,Kappa系数达到0.95以上,说明应用该模型模拟未来主导生态系统服务功能空间格局是可行的。模拟结果显示,20192025年,受生态系统服务功能非平稳性影响,邛崃市主导生态系统服务功能仍将发生相互转换,预计到2025年,生态空间仍然会保持初级产品生产、气候调节、水文调节三大主导生态系统服务功能,但面积将会发生变化,分别为32793 ha52490 ha13024 ha。研究可以为生态保护红线划定、生态功能分区和生态空间保护格局构建提供科学参考。
  • WU Bin, ZHANG Wenzhu, TIAN Yichao, LIANG Mingzhong, XU Jun, GU Guanhai
    资源与生态学报.
    录用日期: 2022-02-28
    Abstract: By studying the structural characteristics and carbon storage of the mangrove island ecosystem in the 
    Beibu Gulf, this study provides a scientific basis for mangrove ecological compensation in the coastal areas of 
    Guangxi, South China Sea. On the basis of the unmanned aerial vehicle remote sensing images and a sample plot 
    survey, the object-oriented multi-scale segmentation algorithm is used to extract the mangrove community type information, and one-way analysis of variance is conducted to analyse the structural characteristics of the mangrove 
    community. The carbon storage and carbon density of different mangrove ecosystems were obtained based on the 
    allometric growth equation of mangrove plants. The analysis yielded four main results. (1) The island group covers 
    about 27.10 ha, 41.32% (11.20 ha) of which represents mangrove areas. The mangrove forest is widely distributed 
    in the tidal flats around the islands. (2) The main mangrove types were Aegiceras corniculatum, Kandelia obovata + 
    Aegiceras corniculatum, Avicennia marina + Aegiceras corniculatum and Avicennia marina communities. (3) 
    Amongst the mangrove plants, Avicennia marina had the highest biomass (18.52 kg plant–1), followed by Kandelia 
    obovata (7.84 kg plant–1) and Aegiceras corniculatum (3.85 kg plant–1). (4) The mangrove carbon density difference 
    was significant. Kandelia obovata had the highest carbon density (148.03 t ha–1), followed by Avicennia marina
    (104.79 t ha–1) and Aegiceras corniculatum (99.24 t ha–1). The carbon storage of the mangrove island ecosystem 
    was 1194.70 t, which was higher than in other areas with the same latitude. The carbon sequestration capacity of 
    the mangrove was relatively strong.
  • 研究论文
    赵梓渝, 袁泽鑫, 王士君, 魏冶
    地理科学进展. 2024, 43(7): 1261-1272. https://doi.org/10.18306/dlkxjz.2024.07.001

    基于新质生产力形成背景,论文以战略性新兴产业中的智能制造、生物医药和绿色环保行业为例,利用截至2023年企业对外投资数据构建中国城市新质生产功能网络,应用社会网络分析方法,开展网络空间结构特征与影响因素研究。研究发现:① 与以往城市网络研究相比较,新质生产功能网络未出现明显的“菱形结构”,中高强度联系呈现出以北京为核心的放射型空间特征;② 影响因素结果表明,省际边界对三种网络均产生了显著的负向影响,但地理距离的负向作用未发生在智能制造网络中,在中国重大区域高速交通基础设施建设的影响下,地理距离对于要素空间流动的抑制作用相对弱化,但行政壁垒仍然发挥着显著影响;③ 城市节点属性变量在三个细分网络中影响效应存在差异,体现出不同行业发展尤其是在异地投资的空间选择行为中,对目标城市发展水平与功能特征的针对性要求。研究揭示了新质生产力形成背景下中国城市网络空间结构的变化特征,丰富了城市地理学积极响应国家发展重大战略需求的研究视角,对于完善新发展背景下中国城市体系空间结构演化一般规律的科学认识具有学术意义。

  • “中缅印度洋通道”专题
    胡伟, 方祥云, 叶程溥, 胡志丁, 李灿松
    热带地理. 2024, 44(7): 1161-1170. https://doi.org/10.13284/j.cnki.rddl.20230811

    中缅印度洋新通道是推进中缅地缘经济合作和“一带一路”建设的重要载体,解析中缅印度洋新通道的地缘经济合作障碍及其协作机制,将为提升中缅印度洋新通道的地缘经济效应和加强中缅地缘经济合作提供重要的科技支撑。中缅印度洋新通道的地缘经济合作障碍不仅有地理环境的阻碍,更有中缅经济发展差异、复杂武装冲突干扰、大国干预掣肘和多元利益主体博弈的地缘风险的束缚。中缅印度洋新通道的地缘经济合作并不是一种区域控制战略工具,而是打造一条交通物流、供应链、产业链、价值链深度关联的国际贸易走廊。为了推进中缅印度洋新通道的地缘经济合作,中缅印度洋新通道建设应构建多层次的地缘经济合作协作机制。在国家层面,应通过推动中缅印度洋新通道与“一带一路”倡议的融合、强化中缅政策沟通机制对接、制定中缅印度洋新通道长远发展战略规划来加强中缅发展战略对接。在通道层面,应通过推动内外部基础设施联动、强化跨境地缘经济要素流动和产业协作、深化面向缅甸及印度洋地区的经贸合作来升级中缅印度洋新通道地缘经济效应。在利益主体层面,应通过强化多方利益对接、统筹中缅口岸协调对接机制、创建立体化新通道风险防范机制来构建多元利益主体参与的协商机制。

  • 交通地理
    邵勇振, 张涵露, 司烨林, 焦敬娟
    热带地理. 2024, 44(7): 1196-1209. https://doi.org/10.13284/j.cnki.rddl.20240092

    基础设施网络和经济网络可从不同的维度对城市系统进行刻画,两者存在密切联系,研究两者间的动态耦合关系对促进城市网络的形成和发展具有重要意义。文章利用2008—2023年高速铁路运营服务数据和上市公司关联交易数据,构建分别反映城市间高铁联系和企业异地投资联系的高速铁路服务网络(简称为“高铁网络”)与异地投资网络,应用象限图法和耦合协调度模型探讨了2种网络时空耦合协调性,识别城市和城市联系的类型。结果表明:1)高铁网络和异地投资网络的规模和密度均呈现快速增长态势,高铁网络扩张明显快于异地投资网络;高铁和异地投资网络整体上存在显著的正相关性,相关程度先上升后下降。2)高铁和异地投资网络同步发展的城市主要集中在东部地区行政和经济发达的城市;而高铁网络滞后的城市主要集中在珠三角经济发达地区的非交通枢纽城市以及大连、乌鲁木齐等;高铁网络超前的城市主要集中在中东部地区高铁干线周边城市。整体上,经济发达程度较高的地区,城市在高铁网络或异地投资网络中的地位越高,城市间的高铁和异地投资联系越强。

  • 城市地理
    李周平, 傅春, 李远刚, 刘小钰
    热带地理. 2024, 44(7): 1236-1248. https://doi.org/10.13284/j.cnki.rddl.20230815

    提出通过识别微观企业间的异地股权投资路径来构建有向加权城市网络的新方法。选取2006—2020年全国工商企业的异地股权投资实缴数据,分3个时间段构建长三角城市网络,并对其结构演化特征进行实证研究。主要结论为:1)网络规模的增长表现为异地投资路径带动异地投资规模的增长模式;2)空间结构上,长三角城市群呈现“多边形”结构→以上海为中心的“V”型结构→以上海、杭州为中心的“Z”型结构的演化特征;3)从网络中心性看,城市节点具有显著的等级特征,并且随着网络演化,其等级结构并无明显变化,而城市间的联系则表现出由低等级城市向高等级城市聚集的趋势;4)网络中介性方面,绝大部分城市的中介性与其中心性相匹配,但合肥、芜湖的中介性显著强于其中心性。在网络演化的不同阶段,上海、杭州、合肥等高中介城市在网络中发挥的中介作用并不相同。

  • 城市地理
    王建军, 陈作任, 周小天, 詹美旭
    热带地理. 2024, 44(7): 1249-1262. https://doi.org/10.13284/j.cnki.rddl.20230388

    在存量时代发展要求下,公房的管理使用成为广州实施城市更新过程中必须面对的挑战。文章回顾了国内外公房更新改造实践经验和“城市针灸”研究进展,结合广州实际情况选取老城区6个较具代表性的公房集聚区开展田野调查与深度访谈,探讨存量公房如何实现有效活化利用的更新难题。结果表明:1)公房对租户的住房保障作用至关重要,尽管面临诸多现实困难,租户仍表现出强烈的社区归属感和邻里信任感,且认可公房的使用价值。2)在系统总结了翻新出售、功能转换和民生保障3种活化模式的基础上,提出广州的公房活化利用“以民生保障为主,其次是功能转换,最后才是翻新出售”。3)在实证基础上,文章回归关注“城市的人”,在人本主义视角、地理学范畴内进一步总结提炼基于“城市针灸”方法的存量公房活化模式分析框架,提出存量公房分类评价综合评估模型,用于判别公房的活化模式类型,并探讨了活化利用实施路径的4个步骤:查找问题,精准诊断;以人为本,点出“穴位”;“穴位”活化,以点带面;良性互动,循环渐进。

  • 乡村地理
    王太文, 刘祖云, 许志中
    热带地理. 2024, 44(7): 1263-1278. https://doi.org/10.13284/j.cnki.rddl.20230318

    后生产主义作为一个西方学界广泛讨论的议题,已成为中国“三农”问题研究的一个重要背景,探讨后生产主义的起源、演变和实践,阐明其概念内涵及当前研究状况,对中国“三农”问题具有深远的理论和实践意义。文章通过文献学研究法和CiteSpace分析,选取Web of Science中,以“后生产主义”为主题的代表性期刊进行总结分析,结果表明:1)后生产主义起源于生产主义危机,这一场覆盖农业生产、农村生态与农民生存的生产主义危机,表征为3种类型的“跑步机问题”;2)从农民角色、农业政策、农耕技术、环境影响4个方面,构建后生产主义的概念域,并提炼出概念发展的3个阶段;3)在后生产主义实践方面看,通过发达国家与发展中国家进行横向与纵向对比可知,一方面,发达国家之间后生产主义乡村实践的共性特征和区域差异是互相交织的,另一方面,不能简单用后生产主义指标去诠释发展中国家的“去农业化”现象,需关注形式相似性背后的内容差异。后生产主义对中国“三农”问题的启示是,应注重研判与把握乡村发展时机,将整体推进与重点突破相结合,应继续坚持以产业振兴为要,应深度挖掘乡村空间的多维价值,推动乡村发展和城乡融合。

  • 新时代中国旅游资源研究
    朱鹤, 高翔宇, 张生瑞, 张桐艳
    自然资源学报. 2024, 39(7): 1493-1511. https://doi.org/10.31497/zrzyxb.20240701

    旅游资源的认知是旅游产业发展的基础工作,传统的旅游资源研究、保护和开发通常依托于单体展开,而忽视了资源的集聚特征和组合价值。聚焦旅游资源区域组合,以国家战略导向和新时代旅游业发展需求为背景,重新梳理旅游资源区域组合的相关研究基础;面向旅游资源价值转化和可持续利用,从地域特征、组合特征和价值特征三个方面分析旅游资源区域组合的内涵;基于多源异构数据,以自动化识别为目标,结合知识图谱、文本分析、图像分析等技术,提出旅游资源区域组合的识别思路、方法和技术体系;归纳出旅游资源区域组合划定的原则与依据、旅游资源区域组合模式与方法、旅游资源区域组合的评价体系、旅游资源区域组合的价值转化路径和旅游资源区域组合开发保障体系五大关键问题,力求推动旅游资源区域组合的相关理论研究与实践探索。

  • 新质生产力专家访谈
    王金伟, 陆林, 王兆峰, 魏敏, 宋瑞, 杨勇, 白凯, 林明水, 虞虎, 朱鹤
    自然资源学报. 2024, 39(7): 1643-1663. https://doi.org/10.31497/zrzyxb.20240709

    新质生产力是构建现代旅游业体系的核心动力,是建设旅游强国的战略支撑。为了深入理解新质生产力的科学内涵,并厘清新质生产力赋能旅游业高质量发展的理论逻辑和战略路径,特邀请区域经济、数字经济、旅游管理、旅游地理等领域的多位专家开展访谈。访谈基于“问题导向—创新思维—路径机制”的逻辑思路,主要围绕新质生产力赋能旅游业高质量发展的时代背景、机遇与挑战、核心内涵、动力机制、创新路径等内容展开。主要结论如下:(1)科技革命下新质生产力推动旅游业高质量发展的战略机遇与风险挑战。新质生产力不仅能够通过科技创新优化资源配置,提升旅游业的生产效率和增长质量,而且还能有效催生出旅游发展新模式新业态,并不断释放驱动经济社会高质量发展的新动能。然而,在全球化和技术快速发展的背景下,旅游业的创新发展也面临一系列挑战。尤其是旅游创新软硬环境缺乏系统化建设、旅游数据安全与隐私保护风险、传统旅游业的复杂性带来的创新发展阻力以及新技术新动能转化带来的“阵痛”等问题值得关注。未来开拓旅游新质生产力可以重点关注颠覆性的科技创新,培育旅游业新质劳动者,优化整合劳动资料和劳动对象为代表的生产力要素,全面提升旅游业全要素生产率。(2)新发展理念下创新成果向现实旅游生产力转化的核心标志与动力机制。新质生产力赋能旅游业高质量发展的过程中,有以下具体特征:科技创新引领产业现代化是旅游业高质量发展的重要前提,要素整合和供需匹配是旅游业高质量发展的内在要求,数字化、绿色化和智能化是旅游业高质量发展的动力支撑,全要素生产率大幅提升是旅游业高质量发展的核心目标。(3)国家战略导向下新质生产力赋能旅游业高质量发展的逻辑进路与科学图景。在新的时代背景下,现代科技已成为旅游产业的关键生产要素,与此同时,旅游产业转型升级持续推进、发展动能不断增强,旅游业服务国家战略的能力也日益突出。但不容忽视的是,在推动旅游业高质量发展过程中,仍面临着科技创新能力不强、区域发展不平衡、要素资源流通不畅、旅游专业人才不足等问题。为了进一步提升新质生产力推动旅游业高质量发展的能效,需要重点关注以下方面:深化旅游创新的体制机制改革,优化旅游生产要素创新性配置,加快建设现代化旅游产业体系,提升旅游专业化人才培养质量。上述观点不仅能在一定程度上深化对新质生产力的科学理解,同时也能为推动旅游强国的建设提供决策参考。

  • 研究论文
    黄春林, 冯娅娅, 高峰, 赵雪雁, 钟方雷, 程清平, 魏彦强, 宋晓谕, 王宝, 王鹏龙
    地球科学进展. 2023, 38(10): 987-998. https://doi.org/10.11867/j.issn.1001-8166.2023.060

    定量评估可持续发展目标(Sustainable Development Goals, SDGs)的进展和指标间复杂的相互作用对于监测SDGs的实现进度以及指导政策制定和实施至关重要。以国家可持续发展议程创新示范区(临沧市)为研究区,基于统计、遥感和监测等地球大数据,在SDGs全球指标框架的基础上,通过实地调研,结合临沧市地域特色和数据获取情况,选取70个SDGs指标构建了评估边疆多民族欠发达地区SDGs进程的指标体系。在此基础上,计算了2015—2020年临沧市16个SDGs得分值和可持续发展综合指数,评价了临沧市SDGs进展状况,提出了临沧市可持续发展面临的关键挑战及解决对策。研究表明,2015—2020年临沧市SDG 6、SDG 7和SDG 13基本保持较高的得分值,其余目标和可持续发展综合指数均呈现增大趋势。在SDGs发展进程方面,16个目标均具有较好的发展进程,SDG 5年均增长率最大,SDG 13基本保持不变;此外,有81%的SDGs指标具有较好的发展进程。该研究可为其他典型示范区推进可持续发展建设提供参考,为推进中国乃至全球欠发达山区可持续发展提供良好借鉴。

  • 研究论文
    马维兢, 王耀辰, 寇敬雯, 杨海江, 薛冰, 勾晓华
    地球科学进展. 2023, 38(12): 1243-1258. https://doi.org/10.11867/j.issn.1001-8166.2023.078

    水土资源匹配往往直接影响着各个地区的粮食生产状况,是经济社会高质量发展和农业生产现代化的基础。以黄河流经的9个省区[以下简称“沿黄九省(区)”]为例,基于自然本底和用水总量控制状况的可利用水资源、耕地资源总量以及灌溉耕地资源量4个要素耦合构建了水—耕地—粮食三元协同关系模型,探析了2010—2020年沿黄九省(区)“省—市”尺度水土资源匹配的时空演变特征及各影响要素的贡献度。结果表明:沿黄九省(区)基于自然本底的二元水土资源匹配程度在不断提高,水土资源匹配格局相对稳定但区域差异明显,表现为“西高东低”;从自然本底状况的耕地总量和灌溉耕地量来看,沿黄九省(区)水—耕地—粮食三元协同匹配格局大致呈现3种情况:西部和东北部为重度缺水地区,北部和中北部地区也存在不同程度的缺水,中部和中东部地区呈现多元化分布格局;从用水总量控制状况来看,耕地总量与灌溉耕地下的三元协同匹配格局存在较大差异。不同情景下,水资源贡献率平均超过50%,灌溉水有效利用系数和灌溉定额贡献率总和超过30%,表明提高水资源有效利用率、设定合理的灌溉定额对水土资源匹配程度有举足轻重的影响。研究结果有助于增加对水资源开发利用、耕地生产能力和开垦程度以及粮食产量的相互依存、相互制约等纽带关系的认知。

  • 综述与评述
    马雷鸣, 林红, 储海, 尹春光, 张军平, 陈磊, 王海宾, 徐康, 范旭亮
    地球科学进展. 2023, 38(2): 111-124. https://doi.org/10.11867/j.issn.1001-8166.2023.003

    强对流天气系统发展剧烈,常造成严重的暴雨、雷电、大风和冰雹等灾害。对强对流天气的准确预报一直是国际气象领域研究的难点和瓶颈问题,也是大城市防灾减灾关注的重点。强对流预报技术的发展已经从单纯依赖于雷达的图像识别,发展到雷达、卫星、高分辨率数值模式以及人工智能大数据预测融合应用的新阶段。在回顾国际强对流预报技术进展的基础上,介绍了上海气象业务部门近年来攻关研发的雷达自适应组网观测、雷达外推短临预测和数值预报误差机器学习订正等关键新技术及集成建立的上海强对流智能监测预报系统。这些技术成果的业务应用,在城市防灾减灾和精细化治理中已发挥了重要作用,可供相关研究人员参考。

  • 综述与评述
    贾绍凤, 梁媛
    地球科学进展. 2023, 38(3): 221-235. https://doi.org/10.11867/j.issn.1001-8166.2023.009

    为落实科学推进实施调水工程的要求,有力提供高质量发展和生态环境保护所需的水安全保障,结合行业标准规范及相关研究成果,概述调水工程主要研究进展。研究表明我国水利工程需水预测易偏大,综合效益评价完整性需加强,生态补偿机制标准尚未建立,后评价跟踪工作不足。今后调水工程应加强生态环境保护及全阶段跟踪评价、落实全成本定价、完善投融资体制、提升信息化智能化管理水平,以支撑我国水资源配置空间均衡及国家水网建设。

  • 观点
    张强, 叶培龙, 王健顺, 张良, 甘泽文, 王莺
    地球科学进展. 2023, 38(3): 320-329. https://doi.org/10.11867/j.issn.1001-8166.2023.007

    黄河上游是黄河流域最重要的水源涵养区及其产流与汇流区,大致贡献了全流域一半以上的产流量,对整个黄河流域生态保护及水资源安全和粮食安全有举足轻重的意义,科学认识黄河上游自然环境要素变化特征,并洞察该区域自然环境要素之间的协调性问题是当前推动黄河流域生态保护和高质量发展的核心问题。在宏观了解全球气候变暖背景下及国家生态保护工程和水资源管理政策实施过程中,黄河上游气候、水文及生态等自然环境要素6个方面重要特征的基础上,认识到黄河上游流域气候、水文、生态之间存在5个方面的非协调性。并且,从自然环境要素的协调性角度,对如何突破黄河上游生态与发展问题的传统思维和认识误区提出了5点探讨,也对怎样构建具有区域特色的生态保护和高质量发展模式给出了6条思考与建议。这对于在推进黄河上游流域生态保护和高质量发展过程中,科学打造气候、水文、生态与人类的和谐发展模式等具有重要的指导意义。

  • 综述与评述
    夏亚飞, 刘宇晖, 高庭, 刘承帅
    地球科学进展. 2023, 38(4): 331-348. https://doi.org/10.11867/j.issn.1001-8166.2022.088

    矿冶影响区重金属的迁移和富集造成了严重的土壤重金属污染问题。深入了解矿冶影响区土壤中重金属的来源和迁移途径是开展土壤重金属污染高效治理的科学基础。近年来飞速发展的金属稳定同位素在识别土壤重金属污染来源和明确重金属迁移过程等方面有较大的应用优势。对金属稳定同位素分析技术、示踪原理及溯源模型进行系统分析,综述了矿产开采及冶炼过程(高温冶炼、电化学工艺和尾矿风化)导致的金属稳定同位素分馏研究进展,并总结了金属稳定同位素在矿冶影响区土壤重金属污染源解析的代表性应用成果。V同位素体系处于初期研究阶段,土壤重金属源解析应用研究相对缺乏;Zn、Cd和Hg同位素在识别高温冶炼过程相关的重金属污染源时有较大优势;Cu、Tl和Ni同位素可直接指示土壤中矿石的输入。但是,目前还存在部分金属稳定同位素分析难度大、溯源模型应用限制多、金属同位素易发生分馏导致源不确定等问题。在未来的工作中,需进一步探索和优化金属同位素分析方法,建立更多金属稳定同位素指纹图谱,开发适用性更强、结果更精确的溯源模型,明确复杂界面过程和反应中的金属稳定同位素分馏特征及机理,加强金属稳定同位素在追溯土壤重金属污染形成的时间尺度等方面的实际应用。

  • 研究论文
    郑明贵, 于明, 范秋蓉, 林玉华
    地球科学进展. 2023, 38(4): 377-387. https://doi.org/10.11867/j.issn.1001-8166.2023.011

    碳酸锂供需矛盾日益突出,科学预测未来中国碳酸锂需求量,对碳酸锂生产、进出口计划以及国家能源政策的制定具有重要意义。结合基于灰色关联分析和ARIMA-GM-BP神经网络的组合模型,选取2002—2021年中国人均GDP、产业结构、城镇化率、润滑脂产量、陶瓷产量、玻璃产量、空调产量、锂离子电池产量和新能源汽车产量作为需求情景预测的主要驱动变量,对中国2025—2035年碳酸锂需求进行预测,在此基础上提出了针对性的政策建议。结果表明:所选取的驱动变量与碳酸锂需求具有较高的关联性,且组合模型较单一模型预测精度更高。3种情景下2025年、2030年和2035年预测的碳酸锂需求量均值分别为42万t、69万t和103万t。

  • 青藏高原综合科学考察研究
    李育, 段俊杰, 李海烨, 高铭君, 张宇欣, 薛雅欣
    地球科学进展. 2023, 38(4): 388-400. https://doi.org/10.11867/j.issn.1001-8166.2023.015

    湖泊在区域水循环和生态系统演化中起着重要作用。在以往的湖泊演化研究中多利用湖泊沉积物代用指标重建湖泊与气候变化过程,缺乏对湖泊水循环特征的定量研究。基于瞬态气候演变模型、特征时段流域和湖泊水量,以及能量平衡模型,对青藏高原及周边6个典型湖泊进行了水量平衡计算和湖泊演化模拟。结果表明:小柴达木湖和罗布泊全新世期间降水和蒸发的变率较小;色林错和纳木错早中全新世降水和蒸发的变率较大,主要受控于温度和净辐射变化;青海湖和猪野泽早中和中晚全新世降水和蒸发变率接近。系统分析了全新世期间青藏高原不同气候区湖泊水循环要素演化过程,有助于理解该区湖泊演化的古气候学机理。

  • 综述与评述
    黄春林, 侯金亮, 李维德, 顾娟, 张莹, 韩伟孝, 王维真, 温小虎, 朱高峰
    地球科学进展. 2023, 38(5): 441-452. https://doi.org/10.11867/j.issn.1001-8166.2023.022

    以深度学习为核心的数据驱动方法逐步应用于地球科学领域,但这类方法在模型的可解释性和物理一致性等方面还存在挑战。在遥感大数据背景下,如何结合深度学习和数据同化方法,发展陆地水循环过程模拟与预报的新技术和新方法成为地球科学领域的重要研究方向。重点梳理了近年来深度学习在改善陆地水循环要素观测数据质量以及深度学习如何减少物理模型不确定性方面的最新进展,从观测、模型和系统集成3个方面凝练出深度学习融合遥感大数据的陆地水文数据同化研究的关键科学问题:深度学习反演遥感产品时,如何增强样本的时空代表性?如何发展数据同化框架下物理导引的深度学习新方法?如何通过“数据—模型”双驱动提升陆地水循环的可预报性?开展相关研究和探索将有助于推动“数据—模型”混合建模方法在水文领域的深入应用,提高陆地水循环过程的模拟和预测能力。

  • 研究论文
    张翔, 孙雯
    地球科学进展. 2023, 38(5): 493-504. https://doi.org/10.11867/j.issn.1001-8166.2023.020

    2015—2017年南非西开普省遭受了特大干旱冲击,造成了城市可用水资源的极度短缺,使其首都开普敦市成为人类历史上首个面临“零日”灾难(关闭该城市水龙头的确切时间)威胁的现代城市。但此次灾害的多种致灾因素的交互机理和过程尚不明确,人为供用水管理如何科学应对自然降水变异的模式有待进一步挖掘。因此,通过气象干旱、水文干旱和城市供用水管理3个维度挖掘其中的关键阶段、空间分布和管理效益。结果表明:西开普省2015—2017年气象干旱面积和强度显著增加,且2017年5月干旱情况最为严重。相比于标准化降水指数,标准化降水蒸散指数检测到的干旱更为显著。西开普省的水文干旱在2017年5月最为严重,这与气象干旱的时空特征规律大体一致,体现出气象—水文干旱迅速传播的特征。标准化径流指数结果与水库储水量变化均反映该地区的水资源缺乏,表明此次干旱事件对严重依赖降雨和水库供水的西开普省产生了显著影响。西开普省政府针对此次干旱演进过程采取了不同等级的用水限制和管理政策,有效推迟和避免了“零日”灾难,但在政治和经济等方面解决用水不平等的问题还值得商榷和改良。研究表明城市干旱问题涉及气象、水文和供用水多个系统及其相互作用,需要从致灾时空过程角度监测、理解和减缓。

  • 院士论坛
    丁一汇, 柳艳菊, 徐影, 吴萍, 薛童, 汪靖, 石英, 张颖娴, 宋亚芳, 王朋岭
    地球科学进展. 2023, 38(6): 551-562. https://doi.org/10.11867/j.issn.1001-8166.2023.027

    西北地区是中国西部大开发的主战场和重要的生态环境安全屏障区,该区气候变化直接影响到“一带一路”倡议实施中的水资源、生态和环境安全。在全球气候变化背景下,西北地区气候呈现出明显的“暖湿化”现象并呈东扩发展趋势,极端降水事件趋多趋强。一方面,降水量的增加有利于该地区的水资源可持续利用和生态环境保护;另一方面,极端降水的增加也对区域综合防灾减灾提出了新挑战。针对近年来备受关注的西北地区气候“暖湿化”问题,从其演变特征、形成原因和物理机制以及未来趋势预估等方面进行了总结和评述,归纳了已有的科学共识,并进一步剖析了当前研究中存在的问题和不足,最后对未来科学研究的重点方向进行了展望。对西北地区气候“暖湿化”趋势、成因及未来预估进行系统回顾,将对今后深入研究西北地区气候“暖湿化”问题具有重要的科学指导意义。

  • 综述与评述
    史军, 崔林丽, 顾宇丹, 唐娉
    地球科学进展. 2023, 38(8): 771-779. https://doi.org/10.11867/j.issn.1001-8166.2023.042

    复合极端事件是导致社会或环境风险的多种驱动因子和/或致灾因子的组合,对人类社会和生态系统造成的影响往往比单个极端事件更严重、更具破坏性。首先简要论述了复合极端事件的定义和内涵,包括先决条件事件、多变量事件、时间复合事件以及空间复合事件;然后详细综述了复合极端事件的时空演变特征、复合极端事件变化的影响因素和未来复合极端事件情景预估3个方面的研究进展;最后针对目前研究中面临的问题,提出今后研究关注的重点,包括复合极端事件的变量/指标选取及阈值确定、复合极端事件因子间依赖关系及相互作用、复合极端事件模拟性能评估和未来情景预估以及复合极端事件影响的动态过程及致灾机制。

  • 综述与评述
    魏江峰, 宋媛媛, 逯博延
    地球科学进展. 2023, 38(9): 881-889. https://doi.org/10.11867/j.issn.1001-8166.2023.055

    降水日循环是气候系统中多种动力和热力过程共同作用的结果,与水循环和陆气相互作用密切相关。在华北地区,降水日循环受到山谷风环流、边界层惯性振荡和海陆风环流等影响,主要表现为凌晨和下午两个峰值。同时,人为排放导致的较高的气溶胶浓度也对降水日循环有一定影响。介绍了华北降水日循环的基本特征和影响因素,并总结了近期在华北降水日循环与陆气耦合的联系、华北降水日循环的模式模拟及气溶胶的影响等方面的研究,归纳了已有的科学认知,总结了现有研究的不足和面临的挑战。总之,深入研究降水日循环及其影响因素,可以帮助我们更好地理解降水的形成机制和演变规律,为提高降水精细化预报能力提供科学支撑。

  • 院士论坛
    周卫健, 赵雪, 陈宁
    地球科学进展. 2024, 39(1): 1-11. https://doi.org/10.11867/j.issn.1001-8166.2024.008

    国际地层委员会人类世工作组决议人类世应由全球界线层型剖面和点位(“金钉子”)定义为一个正式的地质年代单位。20世纪中叶以来人类活动突变式增强,改变了原有的地球演化速率和方向,对地球环境造成极为显著的影响,并在地质记录中留下清晰的具有全球同步特性的物理、化学和生物印记,为识别这一年代地层单位的底界提供了最佳选择。当前,全球共有12个人类世“金钉子”候选剖面和点位参评。与此同时,中国学者在人类活动代用指标体系构建、人类世候选“金钉子”研究与国际对比方面取得了突出进展,发现人工放射性核素、微塑料、δ13C、δ15N和硅藻等均可作为人类活动理想的标志物,且远离城市和人类活动影响的中国四海龙湾玛珥湖沉积物剖面对全球信号敏感,239,240Pu浓度于1953年快速增加,多环芳烃、129I、烟炱14C、碳球粒、DNA、δ13C和重金属等指标在1953年前后均存在系统性变化,因此提出1953年作为人类世底界。中国四海龙湾湖沉积物剖面与日本别府海湾沉积物剖面被人类世工作组提议作为人类世“金钉子”辅助剖面。未来人类世科学研究的最终目标应是在阐明人类活动对地球系统影响的基础上,深化人地系统耦合与适应的可持续发展理论和技术创新。

  • 综述与评述
    孙军, 谷挺, 贾岱, 付阳
    地球科学进展. 2024, 39(1): 12-22. https://doi.org/10.11867/j.issn.1001-8166.2023.073

    氧化亚氮(N2O)是一种重要的温室气体,对臭氧层具有破坏作用。在微藻培养过程中以及富营养化湖泊等以微藻为基础的生态系统中,已经观察到N2O的排放。然而,对于藻类中N2O收支平衡的重要作用以及潜在的藻类N2O产生途径却鲜有报道。综述了近年来藻类排放和吸收N2O的相关研究,主要内容包括藻类与N2O关系研究的发展历程、N2O在藻类体内产生和消耗的几种可能途径、藻类微环境对N2O分布格局的影响及其潜在的对全球气候变化的影响。鉴于政府间气候变化专门委员会目前没有考虑藻类水华或藻类养殖期间可能产生N2O排放,呼吁在全球范围内加强藻类N2O生产相关的实验研究,为全面理清藻类在N2O排放和吸收中的重要作用,全面评估水生生态系统温室气体排放提供支撑。

  • 青藏高原综合科学考察研究
    兰措
    地球科学进展. 2024, 39(1): 46-55. https://doi.org/10.11867/j.issn.1001-8166.2023.079

    气候变暖背景下,全球气候系统各圈层发生了复杂的响应和反馈。作为气候系统重要组成部分的陆地表面是地气水热交换、地球化学要素传输、水文过程产生和植被生长的界面,受气候变化影响显著。气候变化不仅直接影响水文过程,还可以通过影响植被的结构和生理特征,间接影响水文过程。陆面模式是研究气候变化影响和反馈的主要工具。全球描述陆气界面物质和能量交换过程的模式主要有3类:全球陆面过程模式、全球水文模式和全球动态植被模式。3种模式针对不同的科学问题,各有其侧重点,之间的差异较大。从20世纪90年代开始至今的许多陆面模式比较计划不断指出模式的不足及其原因,从而促进了陆面模式的不断发展。然而陆面模式依然存在很多不足,有待进一步提高和发展。如目前的水文模式普遍缺乏动态植被过程,无法准确模拟和预测长期气候变化导致的植被变化对水文过程的影响,累及极端水文事件的模拟和未来水资源的预估。水文过程模型耦合动态植被过程是水文学研究的前沿领域。作为亚洲水塔的青藏高原气候变化显著,冰冻圈要素不仅包括冰川、积雪和冻土退缩,而且植被生长趋好、变绿。因此,在青藏高原气候变化对水文过程的影响研究中,更应考虑气候变化导致的植被变化的水文效应。此外,陆面模式对青藏高原土壤结构内部的水热交换过程描述不足。为进一步提高陆面模式在青藏高原的模拟能力,今后需加强对青藏高原土壤质地观测和数据搜集整理,以及对土壤冻融阶段的水热物理过程的观测,提高对过程和机理的认识,并将有关的认识体现在陆面模式中。

  • 大气探测与遥感
    许健, 张卓, 饶兰兰, 王雅鹏, 闫欢欢, 胡斯勒图, 石崇, 刘嵩, 格根塔娜, 王文煜, 石恩涛, 姚舜, 朱军, 王咏梅, 董晓龙, 施建成
    地球科学进展. 2024, 39(1): 56-70. https://doi.org/10.11867/j.issn.1001-8166.2024.002

    臭氧是地球大气中最重要的痕量气体之一,在气候变化和生态环境中均扮演着至关重要的角色。对流层臭氧作为光化学烟雾的重要成分之一,其浓度变化与人类活动息息相关。基于卫星遥感技术监测对流层臭氧浓度可以帮助我们更好地发现和定量解释对流层臭氧在不同季节、不同时刻以及不同区域的变化特征,探讨臭氧在对流层中的成因机制。随着卫星遥感技术的全面发展,臭氧遥感产品(例如臭氧总量、廓线等)无论在产品精度或是时空分辨率方面均取得了显著进步,然而,由于受较弱卫星信号与复杂下垫面的影响,对流层臭氧遥感产品精度仍无法满足目前对流层大气成分的精细化科学应用研究。主要围绕对流层臭氧卫星遥感,回顾和分析了臭氧卫星遥感载荷的发展历程和现状,结果表明国内外已基于不同谱段(紫外—可见光、热红外和太赫兹)实现了全球及区域臭氧的时空分布探测;讨论了基于不同技术遥感反演算法(直接与间接反演、多波段联合反演、天底—临边协同反演、基于机器学习技术的创新算法等)的特点及适用性,分析表明算法精度的提升包括从复杂大气背景下的辐射传输模拟、基于地面观测的先验信息优化以及仪器定标与信噪比等多方面的工作;展望了卫星遥感在全球和区域尺度提供可靠对流层臭氧观测数据的应用前景,为对流层臭氧污染的形成机理、人类活动与气候变化如何影响对流层臭氧浓度变化等方面的研究提供关键数据支撑。

  • 综述与评述
    魏伟, 白嘉怡
    地球科学进展. 2024, 39(3): 221-231. https://doi.org/10.11867/j.issn.1001-8166.2024.018

    随着计算能力的不断提高,数值天气预报模式的水平网格分辨率已经达到公里—次公里量级,这一网格尺度与对流边界层中的湍流特征尺度相当,数值模式可以对有组织对流结构进行解析计算。传统的一维边界层参数化方案(适用于几公里或更粗水平分辨率)和大涡模拟三维湍流闭合方案(适用于几十米以下水平分辨率)的假设条件在这一尺度上均不成立,称为对流边界层的灰区尺度。在讨论传统参数化方法的适用性和局限性的基础上,从理论、方案方法和影响3个方面介绍了对流边界层灰区尺度的研究进展,总结了近20年来国内外发展的各对流边界层灰区尺度模拟方法的特点,探讨了该尺度上边界层过程对数值模式中其他物理过程(如浅/深对流等)的影响,最后展望了未来可能的研究方向和思路。