青藏高原水-生态-人类活动考察研究揭示“亚洲水塔”的失衡及其各种潜在风险

<正>20世纪70年代开始,我国开展了首次青藏高原综合科学考察(以下简称"青藏科考")研究,前后历经20余年,积累了大量科学资料,为青藏高原社会经济发展提供了坚实的科学依据.自第一次青藏科考开展以来的近50年,青藏高原自然与社会环境发生了重大变化.气候变化尤为剧烈,气温的变暖幅度是同期全球平均值的2倍,使得这个地区成为全球变暖背景下环境变化不确定性最大的地区;在     

对话姚檀栋:走近第二次青藏高原综合科学考察

<正>青藏高原是中国最大、世界海拔最高的高原.作为地球上最独特的地质-地理-生态单元,是我国重要的生态安全屏障、战略资源储备基地,是中华民族特色文化的重要保护地.2017年8月19日,在拉萨启动了第二次青藏高原综合科学考察研究(简称第二次青藏科考)国家专项.系统开展第二次青藏科考,将为"守护好世界上最后一方净土"、     

做研究主要还是靠人

中国科学家韩春雨团队日前发明了一种基因编辑技术,其潜力有望超过近来被看作诺贝尔奖热门的CRISPR-Cas9技术。对此,《自然》杂志执行主编尼克•坎贝尔评论说：“虽然这项新技术还处于初期,但有一些理由让我们相信它与现在普遍使用的CRISPR-Cas9技术相比有多种优势,特别是在更精准的基因编辑方面。”这项新技术的知识产权完全掌握在韩春雨团队手中,目前还没有看到有人与之竞争,这又是一大优势。值得注意的是,韩春雨并没有海外求学经历,研究成果也并非在国际一流的实验室中取得。“做研究主要还是靠人,设备环境只是第二位的。”正如他所说：“我认为青年科研人员不要抱怨环境,而是要争取环境,做自己喜欢的研究,就自然能等到取得成果的那一天。”     

中国智慧闪耀世界

“暗物质到底是什么？”为回答这个问题,人类不惜耗费大量精力和资金。在这条困难重重的探索道路上,利用国际空间站开展实验的阿尔法磁谱仪项目首先取得进展。在这个国际项目中,中国科研人员做出了重要贡献,他们与国际同行联手完成了又一项媲美人类基因组计划的项目。无独有偶,中国科学家在国际上首次发现量子反常霍尔效应,被著名物理学家杨振宁誉为“诺贝尔奖级”的科研成果。毫无疑问,中国科学家正在国际科技舞台上扮演越来越重要的角色,赢得越来越大的话语权。     

“气候门”与20世纪增暖的千年历史地位之争

2009年哥本哈根世界气候大会召开前夕的“气候门”(climategate)事件,将科学界对过去千年温度变化的“曲棍球杆曲线”(hockey stick)之争推向顶点。介绍了这一争议的始末,并根据相关文献对这一争议中的两个关键问题“中世纪暖期与小冰期是否在全球广泛存在、20世纪是否为过去千年最暖”进行了综述。结果显示：尽管大尺度的地表温度重建结果存在不确定性,但随着近20年来全球代用资料的不断丰富和研究方法的改进,大尺度温度变化重建结果的不确定性逐步降低,争议各方的观点正在逐步接近。特别是最新的研究结果显示：虽然20世纪增暖迅速,温暖程度也很明显,但在过去千年中并不是空前的。     

“雅鲁藏布大峡谷水汽通道”科学考察

正近30年来,气候变暖极大地改变了高原河流的水汽供应,已威胁到高原河流下游数亿人口的水供给,这些问题引起了国家有关方面的高度重视。2017年8月19日,第二次青藏高原综合科学考察研究在拉萨启动。中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平发来贺信,向参加科学考察的全体科研人员表示热烈的祝贺和诚挚的问候。第一次青藏高原科考历史回顾第一次青藏高原科考在沿雅鲁藏布大峡谷的地区取得了丰硕的科学研究成果,主要活动有:1981年,中科院南迦巴瓦地区登山和综合科学考察,对南迦巴瓦峰地区天气气候规律进行了研究。     

科学的赢家

2016年诺贝尔自然科学类奖项都已尘埃落定。无论是帮助大隅良典夺得生理学或医学奖的细胞自噬研究,还是帮助戴维•索利斯、邓肯•霍尔丹和迈克尔•科斯特利茨斩获物理学奖的拓扑相变和拓扑相理论,或是帮助让－皮埃尔•索维奇、弗雷泽•斯托达特、伯纳德•费林加赢得化学奖的分子机器,本年度诺贝尔自然科学类奖项无一例外地颁给了“高冷”的基础科学研究。从这个角度来说,“基础科研”堪称2016年的“最大赢家”。事实上,如果有人提问,这些深奥理论“有什么用”“和我有什么关系”“有何应用价值”这样的问题,多半会被认为外行且为时过早。正如大隅良典指出,基础科学真正“有用”可能要等上百年以后,如果认为科学研究必须“有用”,那么基础科学就“死掉了”。不过,这可不是说基础研究没有用。尽管这些受到本届诺奖青睐的理论距离商业应用还很遥远,它们的前景却被看好。如果一定要回答什么才是“最激动人心”的应用,2016年获得诺贝尔自然科学类奖项的研究大概有着一个共同答案,那就是：提供无限可能。     

智慧让城市更美好

适应日益增长的社会需求和信息科学技术的快速发展,“数字城市”建设取得了显著成绩,为政府、企业和公众提供了良好的服务,但是也存在许多问题。网格、物联网和云计算技术的出现和应用,给解决“数字城市”面临的问题带来了机遇、创造了条件,“智慧城市”应运而生,由“数字城市”向“智慧城市”演化成为社会关注的主题。网格、物联网、云计算等是实现“数字城市”向“智慧城市”演化的关键技术。“智慧城市”将推动城市智慧服务和智慧产业的发展,提升进入21世纪信息化时代城市的核心竞争力。     

“世界屋脊”大地形坡面探测同化信息对下游天气的预警效应

采用WRF模式多时间层三维变分同化技术(3DVAR), 将青藏高原及其周边地区AWS自动气象站观测网多要素资料同化进数值模式的初始场, 对发生于2008年1月中国南方及长江中下游特大雪灾天气进行数值模拟试验. 由于青藏高原具有极其陡峭的大地形坡面, 且高耸于对流层中部, 故分布于高原大地形“坡面”不同高度的自动站网观测要素, 将与无线电探空探测获取的大气“廓线”信息存在着某种程度的关联性, 其不仅在观测点高度、梯度特征, 而且在观测时间频数、“定点”、“定高”及其同步性等方面均具有不同于平原自动站、常规探空的特殊功能优势. 高原大地形坡面自动站网信息同化场亦可提供高原东部下游天气系统高敏感区前兆性“强信号”, 并实现模式高原及周边区域初始场大气动力、热力三维结构客观化调整, 从而提升下游区域灾害天气系统模拟与预报能力. 研究表明, 青藏高原及其周边地区自动站的水汽、温度、气压等资料同化信息对于预报下游区域的降水预报至关重要.     

极端微生物——生物活性物质的新源泉

曾经被认为是“不毛之地”的极端环境,实际上却孕育着大量鲜活的微生物,它们被称为“极端微生物”。极端微生物的发现,对于研究生命起源、系统进化等方面具有重要的启示作用;对于极端微生物的生存机制研究和代谢产物的应用研究,已经使某些新的生物技术手段成为可能,改变了整个生物技术领域的面貌。     

青藏高原冰川冻土变化对生态环境的影响

青藏高原特殊的自然环境与生态系统对全球变化极为敏感。气候变暖背景下,冰川冻土退化直接影响该区域生态与环境安全及可持续发展,影响着该区域作为生态安全屏障功能的发挥。在多年连续观测、考察与实验研究的基础上,提出了建立冰川湖、泥石流滑坡、冻土退化的监测预警系统以及进行灾害防治措施研究示范的对策。     

青藏高原冰川冻土变化对生态环境的影响及应对措施

青藏高原特殊的自然环境与生态系统对全球变化极为敏感。气候变暖背景下,冰川冻土退化直接影响该区域生态与环境安全及可持续发展,影响着该区域作为生态安全屏障功能的发挥。在多年连续观测、考察与实验研究的基础上,提出了建立冰川湖、泥石流滑坡、冻土退化的监测预警系统以及进行灾害防治措施研究示范的对策。     

中国新近纪哺乳动物演化对重大气候环境变化的响应

新近纪是全球环境发生重大变化的时期,而青藏高原的形成与演变是亚洲乃至全球气候环境变迁的重要驱动力。认清新近纪哺乳动物从青藏高原到蒙古高原的分布规律和生态特征,是了解青藏高原隆升对我国地貌和气候的改造及其对全球气候格局的影响的重要手段。哺乳动物对气候环境的变化非常敏感,而中国在新近纪哺乳动物方面有着得天独厚的优势。临夏盆地和蒙古高原中部分别处于青藏高原隆升的堆积区和影响区,有广泛发育的能够反映隆升和古气候的沉积物,地层出露完好,保存有非常丰富的哺乳动物化石。在两个地区进行对比研究的结果对于理解全球新近纪一系列重大环境和生态事件,特别是青藏高原隆升以及亚洲季风形成和生物交流等问题具有重要科学意义。     

史前时代人类向青藏高原扩散的过程与动力

青藏高原是对人类生存最具挑战性的地区之一,研究史前人类向青藏高原扩散的历史及其主要的影响因素,对认识和理解人类对高寒缺氧极端环境的适应机制具有重要价值。通过青藏高原史前遗址的测年分析和动植物遗存的鉴定,结合古气候研究的最新进展,显示史前人类向青藏高原的扩散主要经历了三个阶段：旧石器人群在距今15 000年之前到青藏高原季节性游猎;新石器人群距今5 200年后大规模定居到青藏高原海拔2 500 m以下的河谷地带;距今3 600年后人类永久定居至海拔3 000 m以上地区。气候变化对狩猎采集人群在高原的活动有重要影响,而新石器-青铜时代欧亚大陆农业发展与传播是促使人类向青藏高原大规模扩张和定居的最主要因素。     

青藏高原大气污染科学考察与监测

青藏高原平均海拔4 000 m以上,独特的地理位置和特殊的气候环境效应,以及高原上相对稀少的工农业等人类活动,引发了科学界对其大气环境研究的浓厚兴趣。青藏高原大气污染科学考察起步较晚,主要还集中在珠峰等关键地区。中国于20世纪90年代起陆续在瓦里关、纳木错、珠峰等地设立了台站,并在拉萨等城市开展了大气环境常规监测。目前,已经在温室气体监测,大气沙尘传输,臭氧低谷,气溶胶污染物化学及传输,城市大气环境监测和室内空气污染等领域取得了一系列研究成果。青藏高原大气污染科学研究的深入持续开展,将为了解和保护人类生存环境、推动当地经济社会可持续发展和深入研究大气环境科学做出积极贡献。     

青藏高原冰冻圈变化及其对区域水循环和生态条件的影响*

以青藏高原为中心的冰川群是中国乃至整个高亚洲冰川的核心,由于全球变暖,青藏高原冰川自20 世纪90年代以来呈全面、加速退缩趋势。作为全球最主要的高海拔冻土区,青藏高原近几十年气候变暖是冻土退化的基础因素,人为活动在局部加速了冻土退化,推测未来几十年内冻土退化仍会保持或加速。过去50 年,青藏高原积雪面积总体呈减少趋势。由于气温升高,青藏高原处于降雪和积雪临界状态的区域大大增加,导致青藏高原积雪期开始时间的推迟和结束时间的提前。冰川加速消融退缩,融水在逐年增加,冰川变化引发的水资源时空分布和水循环过程的变化,无疑将给青藏高原社会经济发展带来深刻影响。冻土及其孕育的高寒沼泽湿地和高寒草甸生态系统具有显著的水源涵养功能,是稳定江河源区水循环与河川径流的重要因素。青藏高原江河源区近几十年来生态退化和河流、湖泊、沼泽、湿地等水文环境的显著变化就与冻土退化密切相关。过去十年来由于冻胀和融沉破坏,青藏公路已经进行了多次全线性大规模的整修。在未来几十年内多年冻土的主要退化形式为地下冰的消融和低温冻土向高温冻土转化,这一过程将引起热融滑塌、热融沉陷等冻土热融灾害。为应对气候变化对青藏高原冰冻圈影响,应加强冰川融水对地表水和冰川融水补给河流的水文过程与预测研究,针对未来可能出现的各种灾害,要在科学预测和普查的基础上评价灾害风险。     

南海的形成与演变

南海是东亚陆缘最大的边缘海，构造类型多样，油气资源丰富。然而，科学家们对于南海如何发育演化成今天的局面、深部的驱动机制以及影响因素尚存在诸多争议。为解决上述问题，科学家在南海开展了大量的地球物理调查以及三轮五次的国际大洋钻探，取得重要进展。文章综合多年来的研究和认识，对南海的成因归属和发育演化历史进行了总结。在此基础上提出尚存在的三个前沿科学问题，包括南海主-被动陆缘转换的机制、南海陆缘破裂方式、南海存在大量岩浆活动的机制等，希望能通过更多深探测手段和更多的大洋钻探去揭示这些问题，从而服务南海的资源开发和灾害预警。     

南海的形成与演变

南海是东亚陆缘最大的边缘海，构造类型多样，油气资源丰富。然而，科学家们对于南海如何发育演化成今天的局面、深部的驱动机制以及影响因素尚存在诸多争议。为解决上述问题，科学家在南海开展了大量的地球物理调查以及三轮五次的国际大洋钻探，取得重要进展。文章综合多年来的研究和认识，对南海的成因归属和发育演化历史进行了总结。在此基础上提出尚存在的三个前沿科学问题，包括南海主-被动陆缘转换的机制、南海陆缘破裂方式、南海存在大量岩浆活动的机制等，希望能通过更多深探测手段和更多的大洋钻探去揭示这些问题，从而服务南海的资源开发和灾害预警。     

藏羚羊种群资源及其保护

藏羚羊(Pantholops hodgsoni)属中国国家Ⅰ级保护动物,被列入《濒危野生动植物种国际贸易公约》（CITES）公约附录Ⅰ。藏羚羊主要分布于中国青海、西藏、新疆和四川四省（区）海拔3 700～5 500 m的高山荒漠草甸草原和高原草原等环境中。独特的高原生态环境,使藏羚羊在漫长的进化过程中,从外部形态、内部器官结构、生态习性和行为上都适应了青藏高原独特且恶劣的自然条件,从而具有最优秀的基因,因此,藏羚羊被公认为青藏高原动物区系的典型代表和自然生态系统的重要指示物种,在科学研究、生态平衡乃至人文和美学等方面都具有难以估量的价值。20世纪80年代末到90年代,出产于克什米尔的稀有奢华的藏羚羊绒披肩（沙图什）就深受贵族和富人们的青睐,被视为财富和地位的象征,巨额利润促使盗猎者大量捕杀藏羚羊,后经国家林业、环保等部门加大保护力度,加强保护区及栖息地建设等诸多措施后,种群数量及分布区逐渐恢复,但目前藏羚羊面临着生存环境、人类经济社会发展、盗猎的巨大压力,物种整体抗逆境能力仍然十分脆弱。     

青藏高原隆升与哺乳动物演化

独特的现代青藏高原哺乳动物群中的多数成员在高原上具有悠久的生活历史,表明它们在高海拔的高原范围内经历过长期的适应过程。哺乳动物对生态系统的变化非常敏感,能够指示气候环境和地形地势的变化,所以,研究青藏高原腹地及周边的哺乳动物化石的演化历史能够反演新生代时期高原的隆升过程及其对气候环境变化的重大影响。