海洋：实现气候和社会目标的关键

<正>刚发表的政府间气候变化专门委员会(IPCC)关于气候变化中的海洋和冰冻圈的特别报告(SROCC)详述了气候变化对海洋生态系统的巨大压力,并描绘了因此可能导致的大部分海洋生命和依赖于海洋资源的数十亿人类灾难性的未来。要改变和逆转这一切,除非人为温室气体(GHG)     

微生物碳泵理论揭开深海碳库跨世纪之谜的面纱

<正>深海碳库成因之谜气候变化是当今最大的全球性环境问题。人类活动导致大气二氧化碳(CO_2)持续升高是加剧气候变化的主因。海洋是地球上最大的碳库,吸收了工业革命以来人类活动排放CO_2的三分之一,是全球气候变化的"调节器"。海洋碳库调节气候变化的主要组分是溶解在水里的有机碳(DOC)。一方面,海洋DOC总碳量与大气碳库相近,     

哈里·埃尔德菲尔德(1943-2016)

正哈里·埃尔德菲尔德破译了现代和古代海洋的化学特征,通过研究海水和沉积物中化学物质的分布,揭示海洋在历史气候变化中的作用。哈里·埃尔德菲尔德(Harry Elderfield)是英国剑桥大学地球科学学院海洋地球化学和古化学荣誉教授、圣凯瑟琳学院名誉院士。埃尔德菲尔德是其年代最具盛名的科学家之一,多次获得业界重要奖章,包括2003年莱尔(Lyell)奖章、2007年欧洲地     

近百年中国气候变化科学问题的新认识

全球和中国的气候变化问题日益受到各国政府、科技界和公众的关注.其中科学问题作为气候变化影响和对策的科学基础与支撑,得到了广泛而深入的研究,无论在国际上还是在中国都取得了重大进展.本文从全球的视野对与中国气候变化有关的6个方面的重要科学进展和新认知作了概述.它们包括:(1)近百年中国区域地表气温和大气平均气温的变化特征;(2)中国地区的水循环与区域降水变化;(3)亚洲季风的长期变化与原因;(4)海洋在近百年中国气候变化中的作用;(5)中国气候变化的原因;(6)全球与中国气候变化的预估和检验.最后,本文对未来中国气候变化研究需要加强的重点科学问题也提出了研究建议.     

气候变化下的深海世界

深海吸收了大量的热量和二氧化碳,是应对气候变化的重要缓冲,但在水温升高、海洋酸化、脱氧作用和粮食投入改变的联合压力下,海洋的生态系统十分脆弱。由此引起的变化可能会威胁到海洋的生物多样性,危害海洋的关键功能,不利于保持健康的地球生态和人类生活。目前,针对将发生的深海物理和生态反馈的理解还远远不够。明确承认深海能减缓气候变化并将其纳入联合国气候变化框架公约(UNFCCC)的规划,有助于发展深海研究和观测,保护深海生态系统的完整性和功能。     

格陵兰岛冰盖融化

<正>面对气候变化,美国纽约大学的一个科研团队正在研究格陵兰岛的冰盖融化状况。大气和海洋科学家大卫·霍兰德(David Holland)称格陵兰岛是"地球的尽头",指的是地理意义上的尽头而不是地球的未来。     

海洋的无声服务

政府间气候变化专门委员会最近开展了一项综合性评估,从中得出了一个结论:"人类对气候系统的影响显而易见",各国政府对这一声明也达成了共识。这种影响对生态系统将会带来长期的后果,而由此产生的影响将在未来数千年内一直存在。虽然现在气候变化对地球的影响显而易见,并且受到了公众的广泛关注,但气候变化对海洋的影响相对来说则更不明显。然而,海洋提供了许多具有全球意义的关键服务,而这些服务因人类活动而需要付出日益高昂的代价。在思考适应和缓解人类气候变化的问题时,必须将这一因素考虑在内。     

大气海洋物质交换中的铁硫耦合反馈机制

海洋表层水中的铁已被证明为某些大洋海区表层水生产力的限制因素. 1992年我们报道了在远洋气溶胶中检测到二价铁Fe(Ⅱ), 提出了大气海洋物质交换中的铁硫耦合反馈机制的假设. 最近在中国的沙尘暴样品中检测到了相当数量的Fe(Ⅱ), 其浓度高达1.8~4.3 mg·m^-3, 占总铁的1.4%~2.6%. 气溶胶中硫和铁在沙尘暴期间表现出明显的正相关. Fe, Fe(Ⅱ)和S无论在沙尘暴和非沙尘暴期间其浓度高峰均在粒径为1~3 mm的分级样品中. 在自然光照和紫外光照条件下, 加入三价铁后四价硫的氧化速度要比不加入分别快6.5和14倍. 气溶胶的Fe(Ⅲ)部分转化成Fe(Ⅱ)并产生OH·自由基把S(Ⅳ)氧化成硫酸盐这一过程, 可贡献北太平洋中部Midway岛地区所产生的非海盐硫酸盐气溶胶的约3%~20%. 上述结果进一步支持了铁硫耦合反馈机制的假设. 气溶胶中的Fe(Ⅲ)还原生成可为海洋表层生物吸收的Fe(Ⅱ). 海洋表层的浮游生物随二价铁的增加而增加, 导致其排放物二甲基硫(DMS)的增加. DMS的增加又导致海洋大气中S(Ⅳ)及硫酸盐气溶胶的增加, 从而又导致生物必需的二价铁的增加. 如此反复循环不已. 大气和海洋中的这一铁硫循环耦合反馈机制可能直接影响了全球气候变化.     

水循环的地质演变:研究现状与关键问题

由大陆-海洋-大气之间水的3种相态(固态-液态-气态)相互转换和位移构成的水循环,是地球气候系统的主要过程之一.太阳辐射量在地球表面分布不均匀,是地表水循环的基本驱动力.水循环与碳循环密切关联,是气候系统演变中的两条主线.不同时空尺度的水循环和碳循环受天文、地质和生物因素以及它们之间相互作用的控制,揭示水循环地质演变过程及其与气候变化之间的关系,可为了解当今水文气候变化提供宝贵启示.通过水循环地质演变研究现状回顾,提出如下5个科学问题应在未来予以重点关注:(1)雪球地球时期的水循环;(2)植被起源和演化对水循环的影响;(3)深时热带辐合带(inter-tropical convergence zone, ITCZ)的演变与水循环;(4)暖室期地下水与海平面变化;(5)深时水循环中的氧同位素示踪.同时建议我国未来亟须加强的4个研究方向:(1)深时冰室期向暖室期转变中的水循环;(2)深时水循环与生态系统演变;(3)深时水循环研究方法的发展;(4)深时水循环与长周期地球系统演变的数值模型.     

气候变化耦合海洋污染的生态毒理学研究进展

工业化以来,海洋污染已成为全球性环境问题;CO_2浓度持续增加下,气候变化也给海洋环境带来了显著改变.目前,大量的研究集中在气候变化或者环境污染各自单独对海洋生物及生态系统的影响,并已取得一些广泛认可的结论.然而,现实环境中,生物实际处在气候变化与海洋污染的双重胁迫下,生物与生态系统受到的影响极有可能更加复杂和严峻.因此,气候变化耦合海洋污染的生态毒理学研究越来越受到关注.本文在概述气候变化与海洋污染的基础上,总结了气候变化下海洋环境的改变,特别是海水升温、酸化、低氧等对典型海洋污染物如重金属和持久性有机污染物(persistent organic pollutants,POPs)等的生物毒性的影响,分析了气候变化与海洋污染的交互作用,提出当前研究所面临的问题并展望未来的研究前景,为准确评估全球气候变化下的海洋生态风险以及促进我国全球气候变化应对提供基础.     

海洋环流与气候变化国际研讨会召开

<正> 为展示国内外正在进行的有关海洋与气候研究计划的重要进展,交流海洋-大气相互作用研究领域的最新研究成果,由中国科学院主办、中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境动力学重点实验室承办的“海洋环流与气候变化”国际研讨会于2003年11月28日至12月2日在海南省三亚市举行.本次会议得到了国家自然科学基金委员会地球科学部和广东省海洋与渔业局的大力支持.来自美国、澳大利亚、韩国、台湾、香港等地华人海洋学家以及来自中国内地8家海洋研究机构共50多位专家学者报告了各自在以下若干领域取得的成果:(i)海洋动力过程及数值模拟 海洋的动力系统是一个包括不同尺度子系统的复杂系     

海水中无机离子交换反应的Ф(Z/l,x)规律及其应用——Ⅲ.Ф(Z/l,x)规律在元素海洋地球化学上的应用

在元素海洋地球化学中,其理论研究的中心问题是海水化学组成的规律性问题.决定海水组成的主要因素是:(1)各元素在地壳中的存在量;(2)各元素通过河水进入海洋的难易程度;(3)各元素进入海洋后沉积到海底的比率大小.可见涉及岩石风化,雨水侵蚀,元素的物理化学性质(以离子势表达),海水的 pH 值和氧化还原电位,海水中固体无     

关于浙江沿岸上升流的研究

众所周知,海洋中的垂直流动是普遍存在的。尽管这种流动速度仅为10~(-5)厘米/秒至10~(-2)厘米/秒,是相当小的,但它在整个海洋的总环流中是一个不可缺少的组成部分,特别重要的是,它能引起下层水和上层水的交换,从而对海洋生物资源和气候产生非常明显的影响。其中垂直向上的流动一般称为上升流。据文献报道,海洋中的沿岸上升流,尽管就其面积而言,仅占世界     

缓慢进行中的危机——对话保罗·法尔科斯基

●就人类活动和气候变化对维持生命的海洋微生物群落的影响,《自然》杂志采访了"浮游植物的力量"作者、美国罗格斯大学环境科学家保罗·法尔科斯基(Paul Falkowski)。令人惊讶的浮游植物繁殖速度问:您是从什么时候开始意识到浮游植物对海洋生态健康重要性的?     

地球在呻吟——聚焦全球气候变暖

气候变暖毫无争议IPCC(联合国政府间气候变化专门委员会)在2008年2月2日发表的第四份气候变化评估报告梗概中指出,对全球大气平均温度、海洋平均温度、冰川和积雪融化的观测,以及对全球海平面的测     

海洋地球工程技术种种

<正>应对气候变化的新思路——在目前全球气候变暖的背景下，“地球工程”应运而生。地球工程是指通过主动大规模运用工程手段改造地球环境，以应对气候变化的影响。海洋作为地球气候最重要的“调节器”，是地球工程的主要实施目的地，目前很多地球工程在南大洋等公海海域开展，因此也就出现了海洋地球工程。     

人类移居海洋的伟大构想

人类赖以生存的地球正受到人口膨胀、环境污染、气候变化、资源枯竭等因素的困扰。为了人类的长远发展，科学家把未来生存的目标瞄向了太空，试图寻找适合人类生存的第二颗星球。此外，科学家打算把一部分人移居海洋，把神秘的海洋变成我们的生活乐园。     

海洋与台风相互作用研究进展

台风灾害是全球最主要的气象灾害之一.到目前为止,人们已经从大气科学的角度对台风进行了长期系统并且卓有成效的研究.但人们对台风过程中海洋的剧烈变化及其对台风的反馈仍然缺乏足够的认识,这也成为限制台风研究和预报水平的一个瓶颈问题.因此,海洋与台风在各种时空尺度上的相互作用机理及其对台风预报和短期气候趋势预测的贡献是当前国际海洋与大气科学研究的重大前沿课题.本文基于国家重点基础研究发展计划,总结了海洋与台风相互作用的最新研究成果,重点梳理了海洋中尺度过程对台风的影响与反馈、海洋与台风的低频相互作用及其对短期气候变化趋势的影响、台风过程中的海洋多源资料同化及利用海气耦合模式进行台风预报等若干方面的研究进展.最后,提出了今后在海洋与台风相互作用研究中需要关注和重点解决的若干关键科学问题.     

一个经济-气候新模型的构建

将气候变化研究和农业经济研究相结合, 构建了一个经济-气候新模型, 用来评价全球气候变化对粮食产量影响的问题. 提出在经济模型C-D生产函数中添加气候变化因子, 建立一个新的评价模型, 作为连接气候变化因素和经济变化因素的桥梁, 并对该模型的性能及合理性进行了初步的模拟和验证.     

地球在呻吟——聚焦全球气候变暖

气候变暖毫无争议 IPCC(联合国政府间气候变化专门委员会)在2008年2月2日发表的第四份气候变化评估报告梗概中指出,对全球大气平均温度、海洋平均温度、冰川和积雪融化的观测,以及对全球海平面的测量等已证实,全球气候正在变暖.