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全球典型大陆造山带中榴辉岩的折返机制:来自变质岩和地球物理的限制

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地学前缘 2022年第1期29卷 303-315页

作者：张丁丁张衡中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室北京100101

大陆岩石圈深俯冲作用是地球科学领域的前沿热点,榴辉岩的折返机制是板块构造及动力学的关键科学问题。全球著名的大陆造山带中榴辉岩的p-T轨迹呈现差异性折返特征,为了揭示榴辉岩的折返机制,本文结合变质岩石学和地球物理学研究,选取3... 详细信息

大陆岩石圈深俯冲作用是地球科学领域的前沿热点,榴辉岩的折返机制是板块构造及动力学的关键科学问题。全球著名的大陆造山带中榴辉岩的p-T轨迹呈现差异性折返特征,为了揭示榴辉岩的折返机制,本文结合变质岩石学和地球物理学研究,选取3个典型大陆造山带——中生代—新生代的阿尔卑斯造山带、中生代的苏鲁—大别造山带和新生代的喜马拉雅造山带中的榴辉岩进行阐述。在阿尔卑斯造山带地区,地球物理研究结果发现,欧洲板块的俯冲造成了Adria地区下方的岩石圈存在明显厚度差异。同时,阿尔卑斯造山带Doria Maria和Pohorje地区以及Pohorje地区内部,榴辉岩折返历史也不尽相同,原因可能是亚德里亚大洋岩石圈断离后不同期次的逆冲推覆作用使其差异性斜向挤出。苏鲁—大别造山带中榴辉岩的快速折返,原因可能是华南板块与华北板块碰撞后岩石圈的拆沉或断离作用。在喜马拉雅造山带,西构造结和中喜马拉雅榴辉岩的折返存在差异性。在西构造结,那让和卡甘榴辉岩呈现不同的p-T轨迹和折返速率,变质岩石学和地球物理研究结果都表明它们的差异性折返很可能与印度-欧亚大陆碰撞过程中的构造挤压作用以及印度大陆岩石圈的断离作用有关。喜马拉雅造山带是年轻的正在进行造山活动的造山带,相较于古老的苏鲁-大别造山带,它更适合变质岩石学和地球物理学的综合研究。因此西构造结高压/超高压榴辉岩的折返机制——构造挤压和俯冲板块断离可应用于全球造山带。

关键词：造山带高压/超高压榴辉岩折返地球物理变质岩石学

1949-2017年青藏高原科学考察研究历程

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地理学报 2022年第7期77卷 1586-1602页

作者：姚檀栋王伟财安宝晟朴世龙陈发虎中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境全国重点实验室北京100101

被誉为世界屋脊和亚洲水塔的青藏高原是中国资源宝库和生态安全屏障。1949年以来,青藏高原科学考察研究作为国家战略任务受到高度重视。1949—2017年第二次青藏高原综合科学考察研究(简称“第二次青藏科考”)启动之前,中国科学家在青藏... 详细信息

被誉为世界屋脊和亚洲水塔的青藏高原是中国资源宝库和生态安全屏障。1949年以来,青藏高原科学考察研究作为国家战略任务受到高度重视。1949—2017年第二次青藏高原综合科学考察研究(简称“第二次青藏科考”)启动之前,中国科学家在青藏高原地区开展的科学考察研究历程大致可分为4个阶段:(1)区域专题科学考察阶段(20世纪50—60年代),该阶段取得了重要的第一手资料,为此后的大规模青藏高原综合科学考察研究奠定了基础;(2)第一次青藏高原综合科学考察研究阶段(简称“第一次青藏科考”,1973—1992年),该阶段首次开展了大规模多学科的综合考察研究,完成了面积约260万km2的青藏高原综合科学考察研究,积累了大量的科学资料,产生了巨大的科学和社会影响;(3)问题主导的科学考察研究阶段(20世纪90年代—21世纪初),包括攀登计划、国家重点基础研究发展计划、高水平国际合作等为特征的科学问题主导的科学考察研究,实现了由静态到动态、由定性到定量、由单一学科到交叉学科的里程碑式转变;(4)建制化和团队攻坚的科学考察研究阶段(2003—2017年),这一阶段以2003年中国科学院青藏高原研究所成立为标志,队伍规模化组建,野外台站体系化建成,实验室建设形成规模,国际合作不断深化,中国科学院战略性先导科技专项以及第三极环境国际计划等重大项目的实施,汇集了全国和全球开展青藏高原研究的杰出人才,推动青藏高原研究走进世界地学研究的第一方阵,为2017年启动第二次青藏科考打下了坚实基础。

关键词：青藏高原科考历程第一次青藏科考青藏科考成果

1949年以前青藏高原探险和科学考察活动概况

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地理学报 2022年第7期77卷 1565-1585页

作者：陈发虎王亚军丁林姚檀栋中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境全国重点实验室北京100101

本文收集整理了1949年以前对青藏高原区域的主要探险和考察活动。青藏高原的探险和考察主要可划分为4个阶段:(1)古代主要是与国内外宗教活动相关的附带零星记录;(2)晚清时期主要是西方人以科学名义的初步科学考察;(3) 1912—1949年中外... 详细信息

本文收集整理了1949年以前对青藏高原区域的主要探险和考察活动。青藏高原的探险和考察主要可划分为4个阶段:(1)古代主要是与国内外宗教活动相关的附带零星记录;(2)晚清时期主要是西方人以科学名义的初步科学考察;(3) 1912—1949年中外联合科学考察;(4) 1912—1949年中国学者主导的较系统科学考察。清代以前对青藏高原的考察,以地理现象描述、资料收集、单学科考察和研究为主,1912—1949年科学考察已过渡到采用简易科学仪器进行地理要素的测量、对某一专题(如植物)的局部区域有了比较深入的研究。1912—1949年中国学者从配合西方科学家开展联合科学考察发展到政府组织国内学者对青藏高原地理、地貌、地质和气象气候、植物等的考察和研究,中国学者的一些成果也开始走向国际,扩大了国内外对青藏高原的认识。

关键词：青藏高原探险考察古代清代 1912-1949年 1949年以前

青藏高原湖泊面积、水位与水量变化遥感监测研究进展

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遥感学报 2022年第1期26卷 115-125页

作者：张国庆王蒙蒙周陶陈文锋中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

青藏高原湖泊数量多、分布广、所占面积大,是亚洲水塔的重要组成部分,其受到人类活动的干扰较少,是理解高原生态环境变化机理的钥匙。青藏高原湖泊是气候变化敏感的指示器,在全球快速变暖背景下其对气候变化的响应如何?本研究基于多源... 详细信息

青藏高原湖泊数量多、分布广、所占面积大,是亚洲水塔的重要组成部分,其受到人类活动的干扰较少,是理解高原生态环境变化机理的钥匙。青藏高原湖泊是气候变化敏感的指示器,在全球快速变暖背景下其对气候变化的响应如何?本研究基于多源遥感数据监测结果,系统地总结了青藏高原湖泊(大于1 km^(2))在过去近50 a(1976年—2018年)的面积、水位与水量变化等方面的研究进展。主要结论如下:(1)青藏高原湖泊总数量从1970s的1080个增加到2018年的1424个(+32%),湖泊总面积从4万km^(2)扩张到5万km^(2)(+25%),湖泊平均水位上升了约4 m,湖泊水储量增加了近1700亿吨;(2)时间上,湖泊面积、水位和水量变化在1970s—1995年略有下降,随后呈快速但非线性增加的态势;空间上,中—北部湖泊面积、水位与水量增长,南部减少;(3)基于多源遥感数据的湖泊水量平衡定量研究揭示了降水增加是湖泊扩张的主要驱动因素,冰川消融贡献次之。气候与冰冻圈控制的湖泊水量平衡的定量评估及湖泊变化驱动机制研究等是目前面临挑战的前沿科学问题。

关键词：湖泊遥感面积水位水量青藏高原

增温对干旱区土壤微生物多样性及其固碳功能的影响

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生态学杂志 2024年

作者：张韶阳樊丹丹孔维栋中国科学院大学资源与环境学院中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室

干旱区约占全球陆地面积41%，是典型生态脆弱区，对气候变化敏感。土壤微生物在干旱区陆地生态系统结构与功能维持方面起着关键作用，如碳氮生物地球化学循环等。然而，气候变暖对干旱区土壤微生物群落影响的研究存在较大差异。本文梳... 详细信息

干旱区约占全球陆地面积41%，是典型生态脆弱区，对气候变化敏感。土壤微生物在干旱区陆地生态系统结构与功能维持方面起着关键作用，如碳氮生物地球化学循环等。然而，气候变暖对干旱区土壤微生物群落影响的研究存在较大差异。本文梳理了增温对干旱区土壤微生物多样性与群落结构影响的研究进展，总结了不同研究结果存在差异的原因，并深入分析了增温如何影响微生物调控土壤碳循环的功能。本文在此基础上提出了未来需要深入研究的方向，如加强增温与多个全球变化因子交互作用的研究；开展不同增温幅度和增温时长对不同生态系统土壤微生物群落功能影响的研究；利用多组学分析方法深入探究微生物在碳固持和矿化过程中的作用，为干旱区生态系统可持续发展提供科学基础。

关键词：土壤微生物群落干旱区增温固碳功能

水体稳定同位素在青藏高原大气环流研究中的应用

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地球科学进展 2022年第1期37卷 87-98页

作者：杨晓新中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境全国重点实验室北京100101

水体稳定同位素作为贯穿水循环的介质,是研究大气环流过程和传输路径的有效手段。介绍了水体稳定同位素技术在青藏高原大气环流研究中的应用,聚焦典型站点降水、河水和冰芯等水体稳定同位素的季节和空间变化特征,揭示了大气环流对地表... 详细信息

水体稳定同位素作为贯穿水循环的介质,是研究大气环流过程和传输路径的有效手段。介绍了水体稳定同位素技术在青藏高原大气环流研究中的应用,聚焦典型站点降水、河水和冰芯等水体稳定同位素的季节和空间变化特征,揭示了大气环流对地表水稳定同位素高程效应的显著影响,以及大气降水对地表水的主导;引入降水稳定同位素标准判断亚洲夏季风爆发时间;通过冰芯稳定同位素揭示了厄尔尼诺—南方涛动对整个青藏高原水循环的影响及其响应机制的区域差异。在未来的研究中,将加强跟地球系统模型的结合,关注水体稳定同位素在不同时间尺度的控制因子、突变过程以及激发机制,进而量化古气候替代指标中的稳定同位素变化、从较长的时间尺度上重建影响青藏高原的水汽来源的演变历史。同时关注过量氘等具有水汽来源诊断能力的参数,研究其与大尺度环流参数的相关性,从海表温度、蒸发等陆—气相互作用分析并将高原环流过程与全球环流过程紧密结合综合分析。

关键词：青藏高原水汽输送水循环水体稳定同位素大气环流

干旱半干旱区灌丛对草本植物的促进作用研究进展

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植物生态学报 2022年第11期46卷 1321-1333页

作者：崔光帅罗天祥梁尔源张林中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

植物间竞争与促进作用是调控物种、群落以及生态系统对环境变化响应的重要机制,其中促进作用在胁迫生境发挥更重要的作用。该文从灌丛对草本植物的促进作用随水分的变化规律、发生机制以及在植被恢复中的应用3个方面,总结了最近30年来... 详细信息

植物间竞争与促进作用是调控物种、群落以及生态系统对环境变化响应的重要机制,其中促进作用在胁迫生境发挥更重要的作用。该文从灌丛对草本植物的促进作用随水分的变化规律、发生机制以及在植被恢复中的应用3个方面,总结了最近30年来干旱半干旱区灌丛促进作用的主要研究进展。作为预测植物间相互作用随环境胁迫程度变化的经典模式,胁迫梯度假说(SGH)认为促进作用随环境胁迫程度的增强而增强。然而,在以水分为主要限制因子的干旱半干旱生态系统中,SGH存在很大的不确定性,即灌丛对草本植物的促进作用随水分的减少并不总是线性增强,这种不确定性不仅与灌丛对土壤水分的复杂影响密切相关,同时还受到物种特性、植物生活史阶段、研究方法、研究尺度和指标等的影响。干旱半干旱区灌丛通过调节其冠层下土壤水分、养分及微生物群落,改善冠层内温度和辐射,抵御取食者等的方式,直接或间接影响其冠层下植物的存活、生长和繁殖。近年开展的去除实验结果表明,灌木地下部分对灌丛促进作用的影响强于地上部分。灌丛促进作用被认为是退化生态系统植被恢复的有效手段,而植被恢复成功与否受到环境胁迫程度、物种特性、植物生活史阶段和土地利用等的综合影响。在气候变化和人类活动的双重影响下,全球干旱半干旱区面积不断扩大,灌丛明显扩张。明确灌丛促进作用发生机制,探索灌丛与草本植物间相互作用随干旱梯度的变化规律,阐明灌丛对草本植物的影响,对预测干旱半干旱区物种和生态系统对气候变化的响应具有重要意义。基于目前的研究进展和干旱半干旱区发生的气候和环境变化,该文对未来灌丛促进作用研究提出以下展望:1)探索利用生物指标指示环境胁迫程度和植物间相互作用;2)明确灌木地上和地下部分在促进作用中的相对贡献,进而阐明灌丛促进作用的发生机制;3)探索受益物种对护卫植物的反馈作用机制;4)综合评估护卫植物在植被恢复中的贡献;5)加强模拟增水实验和长期定位观测研究;6)加强促进作用与其他研究领域的结合,如促进作用与生物入侵、灌丛化、生物多样性和生态系统功能的关系,促进作用对气候变化的响应等。

关键词：护卫植物水分可利用性物种丰富度胁迫梯度假说促进作用植被恢复

青海北川河流域径流变化的机理研究——基于模型和统计两种方法

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地理科学进展 2022年第2期41卷 304-315页

作者：刘哲兰措中国科学院青藏高原研究所环境变化与地表过程重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049 中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心北京100101 青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室北京100101

气候变化和下垫面变化是影响河道径流的两大驱动力,研究两者对径流的影响有利于深入理解流域水文过程,为水资源管理提供科学依据。鉴于利用不同方法获得的结果存在一定程度的差异,有必要使用多种方法进行交叉验证。论文基于Budyko水量... 详细信息

气候变化和下垫面变化是影响河道径流的两大驱动力,研究两者对径流的影响有利于深入理解流域水文过程,为水资源管理提供科学依据。鉴于利用不同方法获得的结果存在一定程度的差异,有必要使用多种方法进行交叉验证。论文基于Budyko水量平衡法和新增水库模块的分布式水文模型(DHSVM)法量化了气候变化和下垫面变化对青海省北川河流域径流变化的贡献。结果表明:(1)自1960年以来流域出口流量以每年0.037 m3/s的趋势下降,突变年份发生在1969年。(2)2种方法的分析结果均表明,年代际尺度上,气候变化对径流影响的贡献率由高到低依次为:1990—1999年>2000—2009年>1970—1979年>1980—1989年=2010—2019年,且下垫面变化是1970—2019年流域出口径流变化的主导因素,对应的贡献率分别为94.58%(Budyko法)和65.68%(DHSVM法)。(3)Budyko方法只能揭示流域整体的变化,而DHSVM方法能够体现水文过程变化的时空差异,模型结果表明上中游、下游地区的年平均径流变化分别受气候变化、下垫面变化主导;流域出口处月径流变化则对下垫面条件中的水库调节更敏感。此外,文中就2种方法量化结果差异的原因也展开了讨论。

关键词：径流量气候变化下垫面变化 Budyko DHSVM 水库调节北川河流域

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特提斯地球动力系统研究新进展

中国科学：地球科学 2024年第3期54卷 892-896页

作者：丁林中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境全国重点实验室北京100101

特提斯洋(Tethyan Ocean)最早由奥地利地质学家Eduard Suess在1893年提出.欧洲地质学家通过对它的研究发展了现代地质学,但并未对板块构造理论的诞生提供核心科学支撑(Trümpy, 2001).随着研究的不断深入,特提斯的概念从一个中生代的大... 详细信息

特提斯洋(Tethyan Ocean)最早由奥地利地质学家Eduard Suess在1893年提出.欧洲地质学家通过对它的研究发展了现代地质学,但并未对板块构造理论的诞生提供核心科学支撑(Trümpy, 2001).随着研究的不断深入,特提斯的概念从一个中生代的大洋演变成涵盖整个显生宙的原特提斯、古特提斯和新特提斯三个长期演化的大洋(图1;吴福元等, 2020)。

关键词：板块构造理论地球动力系统特提斯吴福元地质学家显生宙