面向可持续发展目标的中国红树林近50年变化分析

红树林作为独特的海陆过渡湿地,具有极高的生态系统服务价值.红树林的保护、管理和恢复与多项联合国可持续发展目标(Sustainable Development Goals, SDGs)密切相关.然而,迄今还没有面向SDGs的中国红树林时空变化分析.本研究利用Landsat系列卫星数据和面向对象分析方法解译1973～2020年中国红树林生长区的土地覆被,得出近50年红树林及其与周边土地覆被类型的时空变化和相互转化.结合红树林的保护和恢复等政策,探讨SDGs在中国红树林方面的实施进展.结果表明:由于农田和养殖池扩张等因素, 1973～2000年中国红树林面积减少30199ha(1 ha=1×104m2)(约占1973年的62%); 2000～2020年,由于中国政府的大力保护和造林,全国新增红树林9408 ha,红树林总面积基本恢复到1980年的水平; 1973～2020年,中国滨海一直生长有红树林的陆表面积为8657 ha,仅占1973年红树林总面积的18%.从SDGs元年(2015年)到目标完成年(2020年),中国沿海新增25%的红树林;截至2020年9月,中国红树林保护区面积占生长区的16%, 77%的红树林得到良好的保护,国家级经济特区中实施基于生态系统管理措施的比例达80%.近年来,中国政府颁布了一系列的法律、法规和行动计划以达到停止毁林、恢复红树林的目的,中国红树林的保护和恢复已基本达到了相关SDGs的规定.本工作的研究方法、数据集和结论可为监测和评估中国乃至全球落实可持续发展议程提供方法借鉴和数据基础.     

红树林土壤pH和其他土壤理化性质之间的相互作用

红树林生态系统具有强大的固碳、储碳能力,在防治污染、净化水体和维持生物多样性等方面也发挥着重要作用.然而在气候变化和人类活动双重影响下,红树林生态系统正面临着面积锐减、生态系统结构简化、生物多样性降低、生态功能退化等巨大考验.红树林湿地土壤的理化性质如pH、养分含量及盐度等直接或间接影响着红树林的生长状况和生态功能.红树林土壤中pH和其他理化性质之间的相互关系,除了两个因素之间相互作用外,也同样受其他理化条件的影响.红树林土壤pH只有维持在合理范围,才能维持和提高红树林生态系统的固碳作用,发挥其强大的固碳功能.红树林土壤通常多是酸性硫酸盐土,硫含量较高,土壤pH与全硫含量一般呈负相关关系.红树的数量、种类、密度、分布以及种群结构都直接影响着土壤中的硫含量,而土壤的氧化状态、硫含量及硫化物的种类和分布又是决定土壤pH的重要因素,同时pH也影响土壤中硫化物的赋存状态.红树林土壤中有机物的摄入和分解是不断进行的过程,其中有机碳的含量和种类通过影响土壤细菌的种群结构、生长、生理过程,进而影响土壤pH;同时,土壤pH的平衡又影响着红树林土壤中的有机碳含量和种类.高含盐的红树林土壤的pH与盐度之间,一般呈正相关关系;然而盐度到底是直接影响,还是间接影响了pH的变化,还有待进一步研究.因此,探索红树林土壤理化性质的相互关系具有重要意义.本文首先以pH为切入点,综述了红树林湿地土壤pH和其他理化性质之间的相互关系和作用,包括pH与硫含量、有机碳、盐度、溶解氧以及N、P含量的相互关系.然后探讨了气候变化和人类活动可能对红树林土壤pH产生的影响.最后,尝试通过上述内容,推理出土壤pH和其他理化性质对具体的气候变化现象和人类活动(如海平面上升、红树林重建等)可能做出的响应.本文涉及的研究内容和分析方法对于发挥红树林储碳能力、修复和重建红树林都具有重要的参考意义.     

“海中森林”──红树林

红树林是热带海岸泥滩上的常绿红树类灌木和小乔木群落的总称。我国海南、广西、广东、福建、台湾等省、区部分沿海潮间泥滩地区均有分布，亦分布于印度、马来西亚、西印度群岛和西非。红树林群落的生态环境与其他植物群落有显著不同，它们主要生长在潮间带的富含有机质和盐分的灰黑色泥质、砂泥质的海岸浅滩上。海水涨落和潮流周期地淹没红树林，涨大潮时，红树林枝干几乎全部藏在水中，只有较高一点的树冠露出水面，黄绿色的叶子点缀在蓝色的海水中，给烟波浩淼的大海增添了几分姿色；退潮时，红树林的枝叶依附着盘根错节的树干立于浅滩上…     

美丽神奇的红树林

“美丽神奇的红树林,色彩纷呈的绿宝殿,天堂乐曲常年奏,鸟鸣花开四季天,但愿常年驾轻舟,出入风波红树间。”红树林,美丽而神奇的植物群吸引着我,使我总想有一天到长有红树林的海边亲眼看一看,亲身体会一下。 红树植物是非常特殊的生态类群。我们知道,生命的起源大约在30亿年前从原始的海洋环境中开始,从低等植物海洋藻类发展到海陆界面的潮间带植物,又逐步发展到陆     

走进海南岛

最近,我在海南岛考察,所见所闻,颇感新鲜有趣。 海水中的森林 走进海南岛,我们首先来到琼山市东寨港国家级红树林自然保护区。红树林是一种非常特殊的植被类型,生长在海水涨落的潮间带;     

滨海湿地环境中微塑料表面性质及形貌变化

海岸带湿地是微塑料的重要聚集区.目前,对海岸带真实湿地土壤环境中微塑料表面形貌和性质变化研究甚少.本研究选取我国北方温带的黄河口盐沼湿地和南方亚热带的北部湾红树林湿地,以聚苯乙烯发泡和聚乙烯薄膜为受试微塑料对象,通过原位土壤掩埋(地下暴露)和非掩埋(地上暴露)定位试验和定期采样,观察和分析微塑料表面形貌、官能团、比表面...     

末次盛冰期以来菲律宾南部气候变化的孢粉记录

通过对位于西太平洋暖池区的菲律宾南部深海钻孔MD06-3075 上半部分的孢粉分析,结合氧同位素记录, 得知冰盛期时由于温度的下降, 该区热带高山雨林向低海拔地区下移, 在深海沉积中记录到了这一类型花粉的增加; 而到全新世时植被类型以热带低地雨林为主, 并且红树林广泛发育. 红树林和高山雨林的变化, 分别指示了海平面的上升和温度的增加, 而其他的草本、蕨类等变化则显示冰盛期时湿度比现在要略干. 在全新世中后期红树林明显退缩表明全新世时期气候发生变化, 主要表现为影响红树林发育的河流径流量有所下降, 同时喜湿且主要依靠河流搬运的蕨类孢子减少, 也说明河流径流量下降. 这些变化可能是受东亚季风强弱变化控制的结果, 也可能和ENSO 的变化有关联.     

星系红移巡天宇宙学——探索暗能量

宇宙时空的加速膨胀是20世纪自然科学最伟大的发现之一,探索其背后的物理机制是当前物理学和天文学的关键科学任务.在此研究领域,亟待解决的问题包括:(1)如何从海量观测数据中提取暗能量相关的核心信息?(2)暗能量是否具有动力学性质?(3)暗能量的本质是什么?暗能量研究的主要方法是联合多种探测手段,通过精准测量宇宙的膨胀率和结构形成来获取暗能量性质.大型星系红移巡天为暗能量研究提供了关键的数据支持.我们从巡天样本中提取重子声波振荡(baryon acoustic oscillations, BAO)和红移空间畸变(redshift space distortions, RSD)等重要的宇宙学探针,分别用于测量宇宙的膨胀率和结构增长率,开展暗能量研究.大型巡天项目斯隆数字巡天(Sloan Digital Sky Survey, SDSS)已成功获取了百万量级的高质量星系光谱,测绘了迄今为止最大的宇宙三维图像,并将宇宙距离测量精度提高到1%,在高精度暗能量检验中发挥至关重要的作用.本文主要介绍过去10年内国际上最大的星系红移巡天项目——SDSS三期的重子振荡光谱巡天(Baryon Oscillation Spectroscopic Survey, BOSS,2009～2014年)和四期的拓展重子振荡光谱巡天(extended Baryon Oscillation Spectroscopic Survey, eBOSS,2014～2019年),以及我们依托BOSS和e BOSS巡天开展暗能量研究方面的最新进展.     

4万年以来巽他陆架海岸线变化的红树植物花粉记录

根据南海南部巽他陆架上的柱状剖面Sonne 18300, 18302和18323的高分辨率的红树花粉记录, 重建4万年以来巽他陆架的海岸线变迁历史. 研究结果发现氧同位素3期时, 巽他古陆上海平面较低, 古陆部分出露, 出露的陆架上生长了植被, 有较高的花粉浓度, 红树林沿巽他古陆的海岸线分布; 末次冰盛期时海平面下降, 巽他古陆进一步出露, 海岸线的外推使红树林逐渐消失, 先锋植物蕨类植物迅速覆盖在出露的陆架上; 到末次冰消期, 海平面上升, 海岸线后退, 巽他陆架逐渐又被淹没, 红树林随着海岸线的迁移再次逐渐出现, 并迅速拓展.     

风沙流能量的实验计算

风沙灾害集中地体现在风沙流对工程设施的破坏、土壤风蚀沙化的急剧恶化方面.致害原因,是飞扬沙粒在风力作用下获得大量能量.而判别风沙危害强度的大小,取决于风沙流集聚能量的高低.限于沙粒微小,相对运动速度极大,对其运动群体进行测量甚为困难,以至迄今未见风沙流能量的研究成果.风沙流是一种贴近地表的气固两相流.据研究,气流中搬运的沙量绝大部分集中在离地表10cm,尤其是贴地面5cm以下气流层中.为此,本文利用高速频闪摄影技术和环境沙风洞相结合的手段,对低层风沙流(6cm以下)的能量分布状况进行初步探讨.     

非线性非保守连续系统的类能量守恒量

非保守系统的特征是能量不守恒, 为探讨非保守系统是否可能存在具有能量量纲和正定性的守恒量, 分析了计及几何非线性的轴向运动梁的弯曲振动. 基于系统的控制方程, 对于两端简支和固支两种边界条件, 证明了系统能量不守恒. 构造了具有能量量纲的正定量并证明该量在运动过程中守恒. 应用该守恒量证明了直线平衡位置的稳定性. 研究表明非线性非保守连续系统可能存在类能量守恒量.     

热密QCD介质中部分子能量损失

采用光锥路径积分(LCPI)方法研究有限的夸克胶子等离子体(QGP)区域中重夸克能量损失, 导出计算能量损失的解析表达式, 并给出计算结果. 结果表明, 考虑了质量效应的重夸克辐射能量损失较忽略质量的轻夸克辐射能量损失有明显的压低. 对高能夸克, 其辐射能量损失与介质长度的平方成正比, 随着能量的降低, 平方关系变为线性依赖.     

探讨我国在太阳物理领域中螺度研究的进展

太阳是距离地球最近的恒星,不仅对于日地空间环境具有重要的影响,而且作为独一无二的天然等离子体实验室,有助于理解宇宙中电磁相互作用的基本过程.螺度作为描述矢量场属性的基本参量,在理解太阳物理研究的核心课题——太阳磁场的起源和磁场能量的释放机制方面具有重要意义.本文探讨了螺度的基本概念(包括磁螺度、电流螺度、运动学螺度等),以及我国太阳物理学家在螺度研究中的主要进展,并对未来太阳物理中螺度研究的问题做了一些探讨.     

物理疗法在脑科疾病中的前沿应用:神经治疗学的复兴

神经系统疾病在全球疾病负担和致残率的排位中居高不下,但对其致病机理与个体化治疗方案的研究却较为局限.从生物能量学的视角,神经精神疾病涉及脑能量/代谢(例如熵)的异常.在物理学中的电、磁、光、波为4种常见的能量形式,而基于这4种能量形式的神经调控技术不仅在脑科学研究中占有重要一席,同时也在脑科疾病的治疗中逐渐成为非药物治疗的重要方法.本综述旨在介绍基于电、磁、光、波4种能量存在方式的神经调控方法在脑科疾病的前沿研究、技术难题与未来应用前景.     

中子技术与磁学

研究物质和材料的宏观性质同微观结构之间的联系,探讨其规律性,并利用这些规律性实现“分子设计”,即依指定性能设计新材料,这是当代材料科学和固体物理学的一项带有战略性的课题.中子技术是研究物质微观结构的一种有力手段.中子不带电荷而有磁矩(-1.91核磁子),热中子的波长约为1～10埃,能量约为1～100毫电子伏(或10～1000K),正好与固态物质中分子或原子的间距以及运动能量相近,因此研究固体,尤其是磁性物质的结构以及各种运动状态,用中子作灵敏的微探针是极适宜的.中子技术在现代磁学的研究中有其重要的独特的作用.     

寂态热力学发展的新趋势

寂态热力学是研究热力学体系所包含的一切运动形式的能量和相应的(火用)传递、转换及相关规律的科学.传统工程热力学一般仅涉及少数几种能量和(火用)形式,并主要集中于能量及(火用)的静态转换规律的研究.能量的开发和利用对理论的发展提出了新的要求,对传统的热力学体系的描述和与之相应的各种定律的表达形式已不能满足理论研究和实际应用的要求.因而必须超越对一般意义下的能量的认识.在理论上对物质的运动变化和相互作用的涵义作进一步探索.从更深、更广的层次上研究能量和(火用)的传递和转换规律.     

一氧化氮与亚稳态稀有气体原子的激发传能

双原子分子NO是大气化学和环境化学中重要的氮的氧化物,研究它的反应、传能以及解离等过程具有重要的应用意义.目前有关一氧化氮分子动力学研究的报道集中在NO分子和能量较低的亚稳态分子CO(a),N_2(A)等的E-E传能过程.由于亚稳态稀有气体原子He(2~3S),Ne(~3P_(0.2)),Ar(~3P_(0.2))等的能量都远远超过NO的电离能,反应中电离和解离通道是     

核能

1905年,德国科学家阿尔伯特·爱因斯坦(AlbertEinstein)试着研究为什么没有任何一样东西的运动速度能够比光速快。在推理过程中,爱因斯坦开始考虑物质与能量(如光能)之间的关系。当他写下一系列关系式后,他有了一个惊人的想法:“物质与能量能相互转换”。二者的关系可以用等式E     

科学家绘制迄今最大远古宇宙3D地图

科学家们近期通过对宇宙中一些最明亮天体的研究,绘制出了一幅迄今最详尽的宇宙3D图景。这项研究有望帮助科学家们了解宇宙是如何膨胀的,并可能提供暗能量的研究线索,暗能量被认为是宇宙膨胀的推手。这一项成果来自斯隆数字巡天项目组(SDSS),该项目     

信息科学方法与神经网络研究

神经网络就其本质的功能来说乃是一种信息处理的系统,因此,以物质和能量为中心观念的传统科学方法论必然会在神经网络的研究中遇到困难,而探讨新的科学方法特别是信息科学方法,就成为神经网络研究以至其他智能信息系统研究的一项特别重要的任务。