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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

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

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走向数据善治:以地球科学数据治理为例

科学通报 2024年第9期69卷 1149-1155页

作者：李新苏建宾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国家青藏高原科学数据中心北京100101

科学数据是科技活动中获取的客观数据,也是科研成果不可或缺的组成部分[1].随着我国科技投入的不断增长和科技创新能力的持续提升,海量科学数据不断产生,逐步成为重要的科技战略资源,推动了科学研究向数据密集型科研范式的转换[2].作为... 详细信息

科学数据是科技活动中获取的客观数据,也是科研成果不可或缺的组成部分[1].随着我国科技投入的不断增长和科技创新能力的持续提升,海量科学数据不断产生,逐步成为重要的科技战略资源,推动了科学研究向数据密集型科研范式的转换[2].作为科研活动的灵魂,科技创新越来越依赖于对海量数据的集成、分析和利用.

关键词：科研成果科学数据科研活动数据密集型科研科技创新能力海量数据科学研究客观数据

中亚黄土粉尘与冰冻圈演化、太平洋生产力和全球变化的联系

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科学通报 2024年第32期69卷 4704-4715页

作者：昝金波方小敏宁文晓康健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重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

粉尘循环是地球系统表层岩石圈、水圈、冰冻圈、大气圈和生物圈之间相互作用的重要纽带.中纬度陆地岩石圈经地表风化、冰川磨蚀形成大量富营养物质的粉砂,经流水搬运至内陆盆地,在干旱气候和风力作用下,形成大量沙尘输送至海洋,显著影... 详细信息

粉尘循环是地球系统表层岩石圈、水圈、冰冻圈、大气圈和生物圈之间相互作用的重要纽带.中纬度陆地岩石圈经地表风化、冰川磨蚀形成大量富营养物质的粉砂,经流水搬运至内陆盆地,在干旱气候和风力作用下,形成大量沙尘输送至海洋,显著影响海洋生物地球化学过程和全球气候.以中亚内陆为代表的亚洲沙漠及荒漠戈壁区是地球上最重要的沙尘源区之一,是上述过程的最典型代表,且影响最大.然而,目前对于地质时期“中亚内陆粉尘活动和营养物质组成是如何变化的?其与构造侵蚀、冰冻圈演化和大气环流的关系如何?对大洋生产力和全球碳循环的影响是什么?等一系列问题仍缺乏研究,制约了对亚洲粉尘释放在全球生物地球化学循环和气候变化中重要角色的理解。鉴于此,本文通过系统梳理和总结中亚黄土粉尘地层年代、物质来源和营养物质组成、传输过程以及粉尘的大洋铁施肥效应,对地质时期中亚粉尘活动和营养物质演化历史以及驱动机制进行了系统阐述;评估了粉尘营养物质输入对太平洋生产力和全球碳循环与气候变化的影响;提出未来需要通过进一步加强岩石圈-冰冻圈-粉尘产量和营养物质含量关系研究,开展大空间范围和长时间尺度上亚洲粉尘营养元素含量及化学形态组成及其与大洋生物活动与多样性演化等分析,然后基于由源到汇的陆海记录对比和数值模拟,是详细揭示亚洲粉尘输入增加-海洋固碳增强-大气CO_(2)减少”的碳循环链式动力过程的关键.

关键词：中亚黄土粉尘铁假说太平洋碳循环

2000~2020年雅鲁藏布江中部流域大气气溶胶时空变化及影响因素

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环境科学 2024年第12期45卷 7003-7011页

作者：王薇邬光剑范丽行安宝晟杨泽睿黄菊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 中国科学院大学北京100049

基于MODIS MCD19A2数据集的气溶胶光学厚度(AOD),结合气象数据、土地利用/地表覆被分类数据和社会经济数据,利用加权回归的季节趋势分解、Theil-Sen Median斜率估计等方法,分析了雅鲁藏布江中部流域2000~2020年AOD的时空分布及变化特征... 详细信息

基于MODIS MCD19A2数据集的气溶胶光学厚度(AOD),结合气象数据、土地利用/地表覆被分类数据和社会经济数据,利用加权回归的季节趋势分解、Theil-Sen Median斜率估计等方法,分析了雅鲁藏布江中部流域2000~2020年AOD的时空分布及变化特征,并通过地理探测器、XGBoost模型和SHAP等方法,定量估算了各影响因素对AOD时空变化的贡献率.结果表明,雅鲁藏布江中部流域AOD的空间分布呈现出明显的异质性,主要受地形控制,AOD高值集中于海拔低于4300 m的河谷中.受降水和风速的影响,AOD的季节性差异明显,冬季均值最高,超过50%的区域AOD均值大于0.01;夏季最低,仅12.8%的区域均值大于0.01.近期雅鲁藏布江中部流域的AOD整体呈现出升高趋势,AOD年均值从0.008上升到0.012,河谷区域升高更为显著.气候变化和人类活动强度增加是造成AOD升高的主要原因.平均气温、平均风速、人口密度和GDP的变化与AOD的变化呈正相关,降水量变化与AOD变化呈现负相关,其中平均气温的升高对近期AOD变化的贡献率达到61.1%.

关键词：雅鲁藏布江中部流域气溶胶光学厚度(AOD) 时空变化 XGBoost模型 SHAP 地理探测器影响因素

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

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青藏高原湖泊的持续扩张与其潜在影响

科学通报 2024年第27期69卷 3999-4001页

作者：许凤林张国庆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重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

青藏高原被誉为“亚洲水塔”,是全球气候变化的敏感区和指示区.这里分布着地球海拔最高数量最多的高原湖泊群,面积约占全国的50%,对区域水循环、生态环境和气候调节具有重要意义[1,2]. 1990s中期以来,由于降水和冰川融水增加,青藏高原... 详细信息

青藏高原被誉为“亚洲水塔”,是全球气候变化的敏感区和指示区.这里分布着地球海拔最高数量最多的高原湖泊群,面积约占全国的50%,对区域水循环、生态环境和气候调节具有重要意义[1,2]. 1990s中期以来,由于降水和冰川融水增加,青藏高原湖泊面积急剧扩张,水位显著上升,其中大于1平方公里的湖泊数量增加至1400个(增加约400个),总面积增加至5万平方公里(扩张约1万平方公里).湖泊的显著扩张对青藏高原生态环境的可持续发展带来了潜在威胁,亟需开展湖泊未来变化的模拟与评估研究.

关键词：高原湖泊可持续发展生态环境冰川融水气候调节持续扩张潜在影响敏感区

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