地球系统科学的研究范例——青藏高原隆升的地貌、环境、气候效应

如果说"大陆漂移与板块学说"是20世纪地质学最具代表性的学术创新的话,那么,进入到21世纪,国际地质学界正在经历着一场新的变革,即由过去单一的学科发展,向多学科交叉的"全球变化"与"地球系统科学"发展,而且这样的融合并不仅仅局限于地质学的各分支学科,而是包括了与大气学、海洋学、生物学等学科的交叉发展,更加发展壮大了"地球系统科学"。事实上,发生在地球上的许多重大地质或气候事件,特别是新生代以来青藏高原的隆升,更是与岩石圈、水圈、大气圈、生物圈的层圈相互作用密切相关,如果还只是以传统的地质学观点审视高原隆升及其资源环境效应,很难获得新的突破。     

若尔盖湿地生态系统服务功能:研究现状与展望

若尔盖湿地位于青藏高原东北缘,是世界上面积最大的高寒湿地,高海拔和常年低温是其最显著的气候特征.若尔盖湿地是我国生物多样性重点保护区之一,孕育着丰富的动物、植物和微生物资源.若尔盖湿地分布有全球面积最大的高寒沼泽,具有重要的水源涵养功能和土壤碳汇功能.同时,若尔盖湿地提供高质量的牧草,是我国的第五大放牧草地.然而,近年来随着气候变化和人类活动的加剧,若尔盖湿地面临着温度上升,降水量减少,开渠排水和过度放牧等问题,鼠虫害频发和生物入侵等现象日益加剧.本文在介绍了有关若尔盖湿地生态系统服务功能和所面临生态问题以及最新研究进展后,提出了未来研究需要加强的方向.     

负重的茶马古道

祖国的西南边陲七彩云南,是茶叶的故乡。深藏在群山中的古茶树群落,至今仍以旺盛的生命力,诉说着远古时期横断山脉和青藏高原那令人魂牵梦萦的情缘。从盛唐开始,人们就把三江水浇灌出来的茶叶与西藏连接起来,到了宋朝,朝廷甚至制定了"以茶治边"的方略。1 000多年以来,一条崎岖盘桓的小道,伴随着清幽的铃声和奔波的马蹄声一路走来,一路惊心动魄的苍茫和义无反顾的执着。它,就是滇藏茶马古道。这是一条马帮之路,由茶而生,以茶为基这是一条充满血性传奇的雄浑之路,艰辛悲壮,令人肃穆敬仰;这是一条中华     

地幔通道流:青藏高原大规模生长的深部机制

地处喜马拉雅造山带后陆区的青藏高原,其成因与生长一直存在争议.基于前人资料和我们的综合研究发现,西起西昆仑,东经北羌塘和昆仑山口,向南折向芒康-大理,直抵红河-哀牢山,发育一条跨越青藏高原不同构造单元的长达数千公里的巨型高热流带,并显示由高原内部向东北部边缘迁移之势.沿此巨型高热流带,岩石圈地幔部分熔融产生的钾质镁铁质岩-煌斑岩群(42～32 Ma)和钾质碱性岩-碳酸岩(27～7 Ma)、软流圈减压熔融产生的洋岛玄武岩(ocean island basalts, OIB)(16～1 Ma),以及中下地壳熔融产生的钾质长英质岩(40～0.3 Ma)呈群聚式断续展布;以峰期麻粒岩相变质为特征的高温深变质带与大型走滑断裂带(40～17 Ma)相伴发育;下地壳麻粒岩包体具有高达800°C的变质温度,地幔橄榄岩包体显示地幔垂直流动特征;地球物理探测所揭示的6个大型低速异常体呈群聚式、等间距、断续式展布.我们提出:印度大陆岩石圈地幔俯冲触发了亚洲大陆软流圈涌动,后者沿后陆区若干地幔通道垂直上涌,热蚀并吞噬地幔岩石圈,直抵地壳底部.这些"地幔通道流"源于400 km深处,形成于晚(硬)碰撞以来(≤40 Ma),不仅为维持青藏高原隆升提供了深部热能,而且为高原地壳生长输送了新生幔源物质,同时引发中下地壳塑性流变和侧向流动,并驱动青藏高原向北东方向侧向生长.     

青藏高原北部的早期隆升

青藏高原北部边界构造变形的研究是认识高原变形隆升时间及机制和印度-欧亚板块碰撞远程效应的重要途径.阿尔金断裂和祁连山北缘断裂控制的河西走廊盆地是位于高原最北端的新生代前陆盆地, 其中巨厚的沉积物和沉积演化较完整地记录了高原北部的变形隆升历史.盆地中最老新生代地层火烧沟组为山麓-河湖相沉积, 与上下地层均为不整合接触.高精度古地磁学与岩石磁学测年表明它们的年龄分别约为40.2和33.4 Ma, 前者揭示新生代青藏高原北部早期隆升的最晚时间, 推断导致高原北部隆升的印度-欧亚板块碰撞变形的前缘最迟在那时就已到达高原最北部, 阿尔金断裂和祁连山北缘断裂最晚也在那时形成和连通.后者揭示高原发生了第二次强烈变形和隆升, 并导致了盆地自此以来顺时针旋转了17°, 并使火烧沟组顶部代表的晚始新世高原最早期夷平面瓦解.     

推动青藏高原研究学科融合的途径探析

青藏高原是全球最独特的地域单元之一,其自然特征可以概括为“三地”（地质年轻、地域辽阔、地形复杂）、“四低”（低温、低湿、低压、低氧）、“三高一多”（高海拔、高辐射、高温差和多风）。青藏高原的形成演化影响了全球气候变化和生命演进进程,对西藏的高质量发展乃至我国的国家安全都有重要影响。为了推动西藏各族人民铸牢中华民族共同体意识,需要不断加深对青藏高原发展潜力的认识,进一步推动跨学科融合,着力培养大批扎根高原的科技工作者,开展重大项目的全国性协作,加大科普宣传力度。     

青藏高原多年冻土冻结强度的影响因素

对青藏高原风火山现场及室内冻胀试验进行分析的基础上,对影响青藏高原多年冻土冻结强度的土温、含水率、土质、基础桩材料等因素进行了分析,得出：土温高于-7℃范围内与负温近似成线形关系,冻结强度随含水率的增加而增大,粗颗粒土冻结强度大于细颗粒土,建筑材料越粗糙,冻结强度越大.     

云微物理参数化方案对青藏高原一次对流云降水模拟的影响

利用WRF V3.9.1中尺度数值天气预报模式(mesoscale numerical weather forecast model,WRF)7种云微物理参数化方案,对2015年8月13日青藏高原那曲地区一次对流云降水过程进行数值模拟,对比分析不同云微物理参数化方案对降水、环流以及相关物理量模拟的影响.结果表明:WRF模式能够较好地模拟本次对流云降水过程,但不同云微物理参数化方案对降水、环流场等物理量的模拟有明显影响.在降水落区方面,各方案模拟的雨区范围普遍偏大,仅Lin和CAMS方案较好地模拟出那曲中部的降水中心,而对于降水量,除WSM5、Morrison和New Thompson方案模拟值偏低外,其余方案模拟结果与实况值较为一致.此外,不同云微物理参数化方案模拟的降水日变化同样存在差异,大部分方案能够再现本次降水过程的前两次降水峰值,但均未能模拟出第3次降水峰值.对于大气环流和水热物理量场,各方案也可较好地再现其基本特征,但方案间的差异不可忽视.总体来说,Lin方案对本次高原对流云降水过程降水以及环流等相关物理量的模拟效果最佳.     

公路网规划生态冲突与协调研究 ——以青藏高原三江源地区为例

公路与生态环境的冲突与协调既是学术研究热点,又是青藏高原三江源等生态环境敏感区域发展面临的重大课题.青藏高原三江源地区规划新改建公路中有39条(共计3 151.6 km)穿越自然保护区,有9条(共计1 157.0 km)穿越国家公园,可能对生态环境产生不利影响,需要采取合理措施协调矛盾冲突.基于层次分析法,通过9个指标定量研究公路生态友好性,分为低、较低、中、较高和高5个等级,用其反映不同公路穿越区域、建设状态和道路技术等级的差异.在此基础上,提出摆动避绕、调整项目时序和"无害化"穿(跨)越自然保护地等公路建设方案,并借鉴国内外生态敏感区域公路建设情况与相关政策,提出了公路"无害化穿(跨)越"解释的建议.