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风化过程中铼和硒的活动性及其对化石有机碳风化的指示

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中国科学：地球科学 2024年第3期54卷 760-770页

作者：张玉红汪进曲远馨朱超金章东中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室西安710061 中国科学院大学北京100049 西安地球环境创新研究院西安710061 西安交通大学全球环境变化研究院西安710049

化石有机碳风化是地质时间尺度上重要的碳源,对全球碳循环和气候变化具有重要影响,但如何量化一直是个挑战.河水铼(Re)含量的变化被认为具有示踪流域化石有机碳风化强度的潜力,然而Re的来源及其与化石有机碳风化之间的关系还知之甚少.... 详细信息

化石有机碳风化是地质时间尺度上重要的碳源,对全球碳循环和气候变化具有重要影响,但如何量化一直是个挑战.河水铼(Re)含量的变化被认为具有示踪流域化石有机碳风化强度的潜力,然而Re的来源及其与化石有机碳风化之间的关系还知之甚少.为了更好地认识这一指标的有效性,本文选择重庆市城口县下寒武统水井沱组页岩风化剖面为研究对象,通过元素含量、逐级提取实验等分析,探讨页岩风化序列中Re和硒(Se)的活动性及其与化石有机碳风化的关系.结果表明,化学蚀变指数(CIA)从基岩到风化层逐步升高,指示增强的风化强度.根据逐级提取实验和质量迁移系数(τ)的变化发现,页岩中的Re和Se主要赋存于有机质相,风化过程中与化石有机碳同步流失,而与页岩中的硫化物矿物氧化无明显相关;风化过程中Re和Se不同的地球化学行为导致其与化石有机碳非等量流失.本研究支持Re作为示踪化石有机碳风化的指标,而Se是示踪化石有机碳风化的潜在指标.未来需要不同类型沉积岩剖面与流域相结合的研究,明确河水Re和Se的来源及其与流域化石有机碳风化之间的关系.

关键词： Re和Se 页岩活动性化石有机碳化学风化

树轮记录的阿尔泰山南坡过去304年夏季温度变化及水热配置模式

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第四纪研究 2024年第4期44卷 859-868页

作者：李强刘禹 Olga Solomina 王嘉川 Vladimir Matskovsky 宋慧明孙长峰庞文轩闫亚兰蔡秋芳任萌程海全球环境变化研究院西安交通大学陕西西安710049 黄土与第四纪地质国家重点实验室中国科学院地球环境研究所陕西西安710061 Institute of Geography Russian Academy of SciencesMoscow 119017Russia 西安地球环境创新研究院陕西西安710061

阿尔泰山南坡受到西风急流、北冰洋冷湿气流、蒙古-西伯利亚高压和亚洲低压共同影响,形成了当地特有的气候模式;同时,阿尔泰山地区是欧亚沟通的枢纽地带,气候变化对周边人类生产生活以及生态系统影响显著。因此有必要了解阿尔泰山周边... 详细信息

阿尔泰山南坡受到西风急流、北冰洋冷湿气流、蒙古-西伯利亚高压和亚洲低压共同影响,形成了当地特有的气候模式;同时,阿尔泰山地区是欧亚沟通的枢纽地带,气候变化对周边人类生产生活以及生态系统影响显著。因此有必要了解阿尔泰山周边气候变化长期历史,识别气候变化特征,总结规律以应对未来气候变化带来的灾害。本研究利用相关分析发现阿尔泰山南坡西伯利亚落叶松树轮宽度年表与夏季(6~7月)温度呈显著关系(r=0.626,n=58,p变化。统计结果显示重建序列稳定可靠,并有能力代表大范围的温度变化特征。重建存在5个暖期(1740~1767年、1775~1793年、1837~1847年、1898~1909年、1990~2018年)和5个冷期(1715~1727年、1807~1828年、1848~1858年、1876~1897年、1927~1940年)。虽然自1990年来温度持续上升(1990~2018年温度距平0.33℃),但并未超过1740~1767年的温度(温度距平0.49℃)。结合周边降水重建序列,发现研究区域在过去3个多世纪表现出夏季水热同步的配置模式,即暖湿/冷干模态占主导地位。

关键词：温度重建树轮宽度阿尔泰山西伯利亚落叶松

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过去东亚季风年代际气候变率:特征与机制

科学通报 2024年

作者：王可欣赵景耀王菁菁李瀚瑛聂军胜刘建宝石正国黎有为芦佳玉程海西安交通大学全球环境变化研究院盐城师范学院城市与规划学院兰州大学西部环境教育部重点实验室中国科学院青藏高原研究所中国科学院地球环境研究所贵州省山地资源研究所盐城师范学院江苏沿海发展研究院

亚洲季风年代际变率和动力学机制的研究关乎国家中长期发展决策的需求和亚洲季风区的环境、经济和社会发展,也是国际气候研究的前沿科学问题.综合现代观测、代用资料重建和气候模式模拟资料,本文回顾了过去不同时期东亚夏季风年代际变... 详细信息

亚洲季风年代际变率和动力学机制的研究关乎国家中长期发展决策的需求和亚洲季风区的环境、经济和社会发展,也是国际气候研究的前沿科学问题.综合现代观测、代用资料重建和气候模式模拟资料,本文回顾了过去不同时期东亚夏季风年代际变率的演变特征,并综述了内部变率和外强迫对东亚夏季风年代际变率的影响机制.过去千年东亚夏季风变化呈现与过去百年器测记录相一致的年代际变化特征,以20～30年和60～80年准周期为主导.其中,历史文献、树轮和湖泊沉积记录呈现的周期具有明显的空间差异,而整个东亚季风区石笋记录的周期呈现显著的空间一致性,分别反映了东亚季风降水的空间差异性和东亚季风环流的空间一致性.这一周期特征与北大西洋年代际变率(Atlantic multidecadal variability, AMV)和太平洋年代际变率(Pacific decadal variability, PDV)的主导周期一致,表明AMV和PDV对东亚夏季风年代际变率的影响.现代气象分析资料表明, AMV和PDV会通过调制大气遥相关、海气耦合过程以及ENSO变率等方式影响东亚夏季风环流及降水.火山活动、温室气体等外强迫也直接或者通过调制气候系统内部变率间接影响东亚夏季风的年代际变率.然而,目前对“内部变率和外强迫驱动何者占主导?年代际尺度上未来东亚夏季风及降水格局如何变化?”等关键科学问题的认识仍不清楚,不同气候背景下的东亚季风年代际变率重建及其与数值模拟的结合有望为深入认知这些问题提供重要参考.

关键词：东亚季风年代际变率古气候太平洋年代际变率(PDV) 北大西洋年代际变率(AMV)

激光水同位素分析仪测定水中^(17)O-excess的长期稳定性

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分析仪器 2024年第2期 5-8页

作者：宗保云段鹏珍沙丽娟贾雪雪杜文静宁有丰程海西安交通大学全球环境变化研究院西安710049 中国石油勘探开发研究院北京100083

为验证激光水同位素分析仪测定水中^(17)O-excess的长期稳定性,在过去4年中使用国际标准水样VSMOW2和SLAP2对3种国际标准水GISP、USGS45、USGS47及3种实验室标准水Lab1、Lab2和Lab3进行了标定,得到高精度的^(17)O-excess结果(<10per meg... 详细信息

为验证激光水同位素分析仪测定水中^(17)O-excess的长期稳定性,在过去4年中使用国际标准水样VSMOW2和SLAP2对3种国际标准水GISP、USGS45、USGS47及3种实验室标准水Lab1、Lab2和Lab3进行了标定,得到高精度的^(17)O-excess结果(实验室标准水样的标定结果均在误差范围内保持一致,2022年重新配制实验室标准水后检测到三氧同位素组成的变化,说明该测试方法具有长期稳定性,并且能够分辨水样的三氧同位素组成变化,为测定不同水样中三氧同位素组成提供了技术支撑。

关键词：激光水同位素分析仪三氧同位素国际标准水长期稳定性

江西上湖旧石器遗址沉积地层记录的环境演化及古人类行为适应研究

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古地理学报 2024年

作者：贾雅娜李三灵赵文杰朱艳刘翀昊涂华李浩张玉柱西北大学城市与环境学院陕西省地表系统与环境承载力重点实验室中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室西安交通大学全球环境变化研究院河南大学历史文化学院江西省文物考古研究院汕头大学海洋科学研究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全国重点实验室

探究遗址沉积过程与古环境背景对于全面了解古人类生存行为信息具有重要意义。江西上湖遗址是中国南方地区新近发掘的一处旧石器时代旷野遗址,遗址均质红土B层中出土了丰富的石制品,表现出小型化特点,年代始于距今约2.6万年前。本研究... 详细信息

探究遗址沉积过程与古环境背景对于全面了解古人类生存行为信息具有重要意义。江西上湖遗址是中国南方地区新近发掘的一处旧石器时代旷野遗址,遗址均质红土B层中出土了丰富的石制品,表现出小型化特点,年代始于距今约2.6万年前。本研究对上湖旧石器遗址沉积地层开展了野外考察和室内土壤微形态、磁化率、粒度和地球化学元素分析,同时对出土的石制品进行了考古埋藏学分析。地学和考古学方法二者相互印证,明确揭示出该遗址区均质红土B层仅受到了低能坡面流水作用,保存了较为完整的古人类技术行为信息。推测古人类在MIS2阶段频繁占据和使用上湖遗址等区域,可能与拥有小型石片石器技术的华北地区人群难以忍受该时段北方极端寒冷干燥的气候条件被迫向南迁徙,从而到达了气候相对干凉的长江中下游地区进行生产活动有关。并且上湖遗址古人类采取了偏后勤式流动策略,以应对异常极端气候带来的资源分布不均和可预测性降低等风险。

关键词：上湖旧石器遗址地质考古人类行为适应小型石片石器 MIS2阶段

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气候变化对中亚五国粮食安全的影响

中国科学：地球科学 2024年第1期54卷 281-293页

作者：苏芳刘钰陈律凡 Rustam OROZBAEV 谭亮成西北大学经济管理学院西安710127 陕西科技大学经济与管理学院西安710021 中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室西安710061 Institute of Geology National Academy of Sciences of Kyrgyz RepublicBishkek 720040Kyrgyzstan 西安交通大学全球环境变化研究院西安710049

随着全球气候变暖趋势的逐渐加剧,气候变化对粮食安全造成的影响引发社会各界广泛关注.中亚国家深处亚洲内陆,生态环境脆弱,农业技术较低,面临着严峻的气候变化威胁.基于1990~2019年中亚五国的面板数据,构建了C-D-C模型,研究气候变化对... 详细信息

随着全球气候变暖趋势的逐渐加剧,气候变化对粮食安全造成的影响引发社会各界广泛关注.中亚国家深处亚洲内陆,生态环境脆弱,农业技术较低,面临着严峻的气候变化威胁.基于1990~2019年中亚五国的面板数据,构建了C-D-C模型,研究气候变化对该区粮食安全的影响,并预测未来发展趋势.研究发现,过去30年中亚五国粮食安全水平整体呈上升趋势,其中哈萨克斯坦粮食安全指数较高,而塔吉克斯坦粮食安全水平较低.年均温和年降水对五国的粮食安全影响存在倒U型关系,其中对哈萨克斯坦粮食安全的积极影响最大;极端高温和极端低温对中亚五国粮食安全具有显著的负向影响,其中对土库曼斯坦粮食安全的消极影响最大;霜冻日数对粮食安全的影响不显著.未来气候预测结果显示, 2030~2090年中亚气温和降水量有继续升高趋势,整体将对五国粮食安全具有持续抑制作用.建议各国提高气候风险认识,加强气候科学研究,提前制定多方适应策略;同时,加强国际合作,有效减少温室气体排放,强化保障粮食安全的能力.

关键词：全球变暖极端气候粮食安全未来预测中亚五国

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流域面源污染研究进展与展望

农业环境科学学报 2024年第4期43卷 711-720页

作者：吴一平宋燕妮张广创周彤刘雯丹孙长顺薛旭东刘曙光陈骥田原西安交通大学全球环境变化研究院西安710049 华陆工程科技有限责任公司西安710054 陕西省环境科学研究院西安710061 陕西省环境调查评估中心西安710054 中南林业科技大学南方林业与生态应用技术国家工程实验室长沙410004 香港大学土木工程系中国香港999077 中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室北京100101

面源污染已成为影响流域水环境和水安全的重要来源,是当前国内外学者关注的热点之一,同时也是最具挑战性的研究领域之一。科学高效地治理面源污染问题已经纳入国家战略计划。因此,在新形势和政策背景下如何推进面源污染研究工作,以保障... 详细信息

面源污染已成为影响流域水环境和水安全的重要来源,是当前国内外学者关注的热点之一,同时也是最具挑战性的研究领域之一。科学高效地治理面源污染问题已经纳入国家战略计划。因此,在新形势和政策背景下如何推进面源污染研究工作,以保障流域水环境可持续发展已成为紧迫任务。本文较为全面地回顾和总结了我国面源污染研究现状,归纳了主要研究方法和典型治理措施,并基于研究中存在的主要问题,结合我国水污染治理现状给出相应建议,指出未来发展趋势。本文可为面源污染的全过程监管、评估及治理提供重要参考,有助于完善我国水污染治理体系。

关键词：流域水文面源污染模型模拟污染控制发展趋势

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中国人类世科学研究新进展

地球科学进展 2024年第1期39卷 1-11页

作者：周卫健赵雪陈宁中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室陕西西安710061 陕西省加速器质谱技术及应用重点实验室西安加速器质谱中心陕西西安710061 西安地球环境创新研究院陕西西安710061 西安交通大学陕西西安710049

国际地层委员会人类世工作组决议人类世应由全球界线层型剖面和点位(“金钉子”)定义为一个正式的地质年代单位。20世纪中叶以来人类活动突变式增强,改变了原有的地球演化速率和方向,对地球环境造成极为显著的影响,并在地质记录中留下... 详细信息

国际地层委员会人类世工作组决议人类世应由全球界线层型剖面和点位(“金钉子”)定义为一个正式的地质年代单位。20世纪中叶以来人类活动突变式增强,改变了原有的地球演化速率和方向,对地球环境造成极为显著的影响,并在地质记录中留下清晰的具有全球同步特性的物理、化学和生物印记,为识别这一年代地层单位的底界提供了最佳选择。当前,全球共有12个人类世“金钉子”候选剖面和点位参评。与此同时,中国学者在人类活动代用指标体系构建、人类世候选“金钉子”研究与国际对比方面取得了突出进展,发现人工放射性核素、微塑料、δ^(13)C、δ^(15)N和硅藻等均可作为人类活动理想的标志物,且远离城市和人类活动影响的中国四海龙湾玛珥湖沉积物剖面对全球信号敏感,^(239,240)Pu浓度于1953年快速增加,多环芳烃、^(129)I、烟炱^(14)C、碳球粒、DNA、δ^(13)C和重金属等指标在1953年前后均存在系统性变化,因此提出1953年作为人类世底界。中国四海龙湾湖沉积物剖面与日本别府海湾沉积物剖面被人类世工作组提议作为人类世“金钉子”辅助剖面。未来人类世科学研究的最终目标应是在阐明人类活动对地球系统影响的基础上,深化人地系统耦合与适应的可持续发展理论和技术创新。

关键词：四海龙湾玛珥湖钚同位素金钉子人类世科学

四海龙湾沉积物多指标反映人类活动从1850年开始显著增强

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地球科学进展 2024年第1期39卷 82-95页

作者：江鸿韩永明刘卫国曹蕴宁胡婧樊会敏刘博中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室陕西西安710061 西安交通大学人居环境与建筑工程学院陕西西安710049 陕西关中平原区域生态环境变化与综合治理国家野外科学观测研究站陕西西安710061 中国科学院大学北京100049

基于全球地质记录的比对,国际人类世工作组建议20世纪中期(约1950年)为人类世的起始时间,四海龙湾沉积物曾被列为“人类世界线层型剖面”的候选地质体之一。但在1950年以前,人类已较深刻地影响了四海龙湾周围地区的环境。通过重建四海... 详细信息

基于全球地质记录的比对,国际人类世工作组建议20世纪中期(约1950年)为人类世的起始时间,四海龙湾沉积物曾被列为“人类世界线层型剖面”的候选地质体之一。但在1950年以前,人类已较深刻地影响了四海龙湾周围地区的环境。通过重建四海龙湾沉积物900年以来的总有机碳、总有机碳和总氮的摩尔比(C/N)、稳定有机碳同位素(δ^(13)C_(org))和Ca/Ti,以及硅酸盐矿物主要元素Si、Al和K含量的历史序列,平均分辨率约为10年,以气候变化为背景,来探究该地区人类活动的历史。发现人类活动从1850年开始显著增强,在此之前的中世纪暖期和小冰期指标变化大体符合自然规律。1850—1950年指标的变化反映出快速增长的人口破坏了植被,导致风化加剧,地表环境的演变脱离了自然轨道,表明人类活动开始成为一种重要的地质营力,但这段时期的变化只是局地信号;1950年后,C/N持续减小及δ^(13)C_(org)持续负移,反映出在新的社会制度和先进生产力的条件下,四海龙湾周围地区的环境状态再次发生改变,这与全球地质环境的加速变化同步,可以支持国际人类世工作组所提出的“20世纪中期是人类世的起始时间”。

关键词：人类世四海龙湾地表风化毁林垦荒东北地区人口增长