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科研快讯

【PNAS 等】中国的活性氮流量 等

发布时间:2015-07-02 【字体:       

【中国的活性氮流量】Baojing Gu Xiaotang Ju Jie Chang Ying Ge Peter M. Vitousek. Integrated reactive nitrogen budgets and future trends in China. PNAS 2015 doi: 10.1073-pnas.1510211112

    尽管在1980年到2010年间,中国的活性氮流量显著增加,技术改进和政策管理可能导致未来没有净增加或者可能减少。作为一种农业资源和环境污染物,活 性氮在粮食生产和环境影响方面起到了一个突出的作用。Xiaotang Ju 及其同事使用来自1980年和2010年的数据构建了中国的活性氮收支情况,并且考虑到了自然和人为的来源。这组作者发现,在1980年到2010年间, 人类活动产生的活性氮生产增加到了将近原来的3倍,而流向大气和水的氮流量分别增加到了原来的3倍和4倍。这组作者预测,到2050年,在缺少政策变化或 消费者趋势变化的情况下,人类活动产生的活性氮生产率可能比2010年加倍,而纳入了饮食变化、有效的氮利用以及氮回收的一个情景可能把氮流失和活性氮的 制造分别限制在2010年水平的52%和64%。这组作者说,这种氮利用的变化可能对粮食保障有贡献,同时有益于人类福利以及环境健康。(来源:EurekAlert!)


【流域科学呼唤新的研究方法】程国栋 李新. 流域科学及其集成研究方法. 《中国科学:地球科学》 2015 45(6): 811-819

    流域是地球系统研究的基本单元,其既与外界保持者物质、能量和信息交换,但同时又相对封闭、有着清晰边界的系统,是理论研究和实际应用相结合的最适宜的实验地。流域科学是流域尺度上的地球系统科学。

《中国科学:地球科学》2015 年第6期发表了程国栋院士和李新研究员关于流域科学研究的文章“流域科学及其集成研究方法”。该文讨论了流域科学的概念、研究方法和基础建设,指出目前 “流域科学面临认识复杂系统、实现尺度转换和模拟人-自然系统协同演进等困难,这些困难的核心是方法论的困难”。因此“构建起一个兼顾硬集成和软集成 既考虑自然系统又考虑人 并在实践上可操作的研究方法体系”,对于推进流域科学走向成熟 并促进整个陆地表层系统研究进展有着十分重要的意义。

流域科学的目标是理解和预测流域复杂系统的行为 同时服务于流域可持续发展。该论文首先从不同学科角度介绍了流域科学的概念和意义,认为流域是地球系统的微缩,是陆地表层系统科学研究的最佳基本单元,必 须把流域内的水、生态、人类活动当作一个整体来研究;然后重点讨论了流域科学的研究方法,认为自组织复杂系统方法、统计力学主导的升尺度方法、基于选择和 进化原理的达尔文学说、强调人-自然协同演进的水经济和生态经济思路以及非结构化问题综合集成方法,是未来流域科学-流域复杂系统集成的主要方法论。

流域科学研究方法的繁荣和成熟,离不开观测技术和信息技术的基础设施的建设。流域科学的研究需要建立一个集观测、 模型和数据为一体的平台。在观测系统方面,流域科学需要建立一个分布式、多尺度、实时控制的流域综合观测系统。大量使用传感器网络以及各种足迹尺度观测技 为这种综合观测系统提供了可能;在模型平台方面,流域科学需要一个可以综合管理生态、水文、社会经济等不同领域模型的模型平台,满足流域模型集成的需要; 在数据平台方面,流域科学需要一个集数据管理、观测数据和模型数据整合及新数据生产为一体的数据平台。

流域科学研究方法的系统实践是十分必要的。黑河流域是流域集成研究和流域科学的实验基地。“黑河流域生态-水文过 程集成研究”重大研究计划(简称“黑河计划”)是将我国流域科学研究推进到国际先进行列的重大举措,也将是一次陆地表层系统科学研究方法的全面实践。目前 “黑河计划”已全面进入集成研究阶段,黑河流域已有的集成研究实践和正在开展的持续探索,都将为丰富流域科学的方法论做出实质性的贡献。

最后作者认为流域科学的研究方法在未来10年内可望取得突破,从而可能发展出尺度显式(scale-explicit)和普适性的流域生态水文模型,将人的综合因素考虑进去,科学认知和科学模型在流域综合管理中将发挥更加主体的作用。(来源:EurekAlert!)


【地球科学领域国际大奖获得者学术成就解读】鹿化煜 常宏 郭正堂 张培震. 2015. 大陆碰撞、高原生长和气候演化 --2014年Crafoord奖获得者Peter Molnar教授成就解读. 中国科学: 地球科学 45: 770-779

    为了弥补诺贝尔奖涵盖自然科学领域的不足,由Crafoord夫妇捐款、瑞典皇家科学院管理的Crafoord奖自1980年开始运行。

Crafoord奖授予在天文学和数学、地球科学、生命科学(主要是生态学)和多发性关节炎(捐款人Holger Crafoord本人晚年得此病)领域取得重大研究进展的科学家,每个学科轮流授奖,每次授奖1-3人。Crafoord奖的评选程序和授奖方式、甚至奖 金数量等都与诺贝尔奖类似,被认为是地球科学领域重要的国际大奖。

2014年度Crafoord奖被授予美国科罗拉多大学的Peter Molnar教授,以表彰他对大陆碰撞、高原生长和气候演化研究的开创性贡献。

《中国科学:地球科学》2015年第6期“地球科学前沿论坛”发表了南京大学鹿化煜教授等人的论文,对Peter Molnar教授的学术成就进行了深入解读。

我们现处的地球环境,是最近地质历史时期形成的。高原和高山生长、季风气候演化、沙漠形成变迁、以及厄尔尼诺发 生、地震、火山喷发等,受到地球构造活动和大气-海洋环流控制。地球构造活动规律是什么?哪些因素影响大气-海洋环流形式?准确回答这些问题,对于认识地 球环境特点、减灾防灾和资源利用等很有意义。这些都是地球系统科学的前沿领域,Peter Molnar教授一直从事相关的研究。

PeterMolnar教授及其合作者最早发现了青藏高原大型走滑断层和亚洲内部的非刚性变形,提出了印度-欧亚 大陆碰撞控制亚洲构造格架的新认识。他们还解释了构造变形的空间分布和动力来源,揭示了岩石圈增厚和大陆逃逸共同存在的事实。Molnar 教授认为,印度次大陆的岩石圈俯冲到亚洲地幔并对流剥离是喜马拉雅-青藏高原生长的动力机制;青藏高原在15~10 Ma已经达到了最大高度并开始垮塌和向外生长。印尼地区的海峡关闭使洋流改

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