2009090701

《自然》报道植物所全球变化生态学研究成果

http://www.cas.cn/10000/10003/10000/10001/2009/137690.htm

植物研究所　　

8月13日出版的Nature Research Highlights以As different as day and night（460: 783c）为题报道了植物研究所万师强课题组在内蒙古典型温带草原开展的全球变化生态学的研究成果，肯定了该项研究的重要意义。此前，博士研究生夏建阳根据该项研究撰写的论文在Biogeosciences（6: 1361-1370）发表。

气候变化与陆地生态系统反馈关系的模拟和预测存在很大的不确定性。大尺度模型通常采用平均温带作为气候驱动因子来模拟陆地生态系统碳循环对气候变暖的响应和反馈；这些模型包括了两种潜在的假设：（1）均匀的白天和夜间增温幅度；（2）全天增温的效应等于白天和夜间的增温效应之和。然而，过去半个世纪全球的温度纪录显示，夜间最低温度的增温幅度比白天最高温度的增温幅度高出一倍，因此第一种假设被否定。虽然来自北美洲矮草草原植物和菲律宾水稻产量的证据显示昼夜不对称增温和对称增温对陆地植物的生长和碳积累的影响可能不同，但是到目前为止，还没有关于昼夜不对称增温如何影响陆地生态系统碳循环的直接实验证据和报道，因此也不能证实和否定上述第二种假设。

针对这一问题，植物所万师强课题组于2006年4月开始，在内蒙古典型温带草原开展了一个包括四种处理的实验：对照，白天增温（早上6点到晚上6点）、夜间增温（晚上6点到早上6点）和全天增温（24小时）。经过3年的处理和对土壤呼吸的测定，研究人员发现：不论是对土壤呼吸代表的碳释放还是总生态系统生产力代表的碳吸收而言，全天增温的效应均小于白天和夜间的增温效应之和。该研究结果说明不能利用全天增温的效应来预测自然条件下发生的昼夜不对称增温对陆地生态系统碳循环的影响，从而否定了利用平均温度作为气候驱动因子的模型中的第二种假设。同时为改进和完善气候变化-碳循环反馈关系的模型模拟和预测提供了直接、关键的实验证据和参数估计。

该研究项目在国家自然科学基金委重大研究计划“全球变化与区域效应”重点项目“全球变暖背景下白天和夜间增温对温带草原群落结构和生态系统功能的特异性影响”资助下完成。

地球目前处于千年来飓风高发期

http://www.sciencenet.cn/htmlpaper/20098201153511877016.shtm

新一期英国《自然》杂志刊登的一项研究说，近十年来飓风的频繁活动与公元1000年前后的情况非常相似，目前正处于千年来的又一个飓风高发期，且全球变暖还可能进一步导致飓风活动增加。

8月13日出版的《自然》杂志刊登了美国宾夕法尼亚州立大学等机构研究人员的这项研究。他们使用了两种不同方法来推测过去1500年来的飓风活动：首先，飓风常常会将海洋沉积物带到湖泊或港湾中，利用碳同位素测年法来测量这些沉积物，可以推断出何时发生了多少飓风；另外，他们还根据1851年到2006年间的气象资料，建立了一个计算飓风活动的理论模型。

两种方法都显示，在公元1000年前后，存在一个飓风活动的高峰期，并且与近10年来的飓风活动高峰非常类似。大西洋上通常一年只有8次左右的飓风，而在2005年出现了15次，包括给美国新奥尔良市带来巨大灾难的飓风“卡特里娜”。

研究人员说，虽然近年来飓风活动增加与千年一遇的飓风活动高峰有关，但全球变暖也起到了推波助澜的作用。许多研究都显示，飓风活动增加与海洋表层水温上升有关，因此如果全球持续变暖，飓风活动还可能进一步增加。

飓风和台风都是具有巨大能量的热带气旋，只是因地域不同而名称不同。一般将发生在大西洋或北太平洋东部的热带气旋称为“飓风”，而将北太平洋西部、包括南中国海等处的热带气旋称为“台风”。（来源：新华网黄堃）

研究称南极西部冰川快速融化

http://www.sciencenet.cn/htmlpaper/200982413235597049.shtm

据埃菲社14日报道，美国《地球物理通讯》月刊日前发表英国科学家的一份研究报告指出，位于南极洲西部的派恩岛冰川正在以4倍于10年前的速度融化。

这份根据卫星图像得出的分析报告指出，这座冰川的高度正在以每年16米的速度下降，1999年进行的研究显示，当时的速度是每年4米。

这一过程造成冰川厚度比1994年减少了90米，对海洋水平面的上升产生重大影响。

派恩岛冰川是南极洲上延伸入海的冰川中规模最大的一个，其状态可以反映出内部冰层正在经历的变化。

15年前科学家已经注意到了冰川融化的速度，并指出，按照这种速度，冰川将在600年后消失。但根据伦敦大学学院邓肯·温纳姆教授领导的研究小组的最新结论，派恩岛冰川只剩下100年的寿命。

他们的研究还指出，冰川中心的冰层消融速度更快，这可能会加速其断裂的过程，并开始影响到整个南极大陆的冰层。

参与研究的利兹大学教授安德鲁·谢佩尔德指出，冰川中心融化的水将使海平面上升3厘米，冰川也面临崩塌的潜在危险。他说：“如果冰川的中心部分不稳定或移动，我们真不知道其他部分的冰会怎么样。”

他说，南极洲出现的这种现象“没有先例”，大自然中还没有像派恩岛冰川这样以惊人速度消亡的情况。（来源：新华网刘瑞常）

全球变暖导致北极海底释放大量甲烷

http://www.sciencenet.cn/htmlpaper/20098211625269847037.shtm

英国国家海洋学中心8月14日发布新闻公报说，中心的研究人员及其同行利用声呐等手段探测到北极海洋中存在大量甲烷气泡，证实了全球变暖会使海底释放大量甲烷的说法。研究人员认为，这些甲烷可能会反过来加剧全球变暖。

研究人员乘坐一艘英国皇家科考船考察了北极地区的西斯匹次卑尔根海域。他们使用声呐探测到，从海底升起的甲烷气泡串数量超过250个，他们已收集了不同深度的气泡样本。

分析显示，这一海域的水温在过去30年里上升了1摄氏度，导致海底的甲烷水合物分解出甲烷，以气泡形式浮上水面。甲烷水合物又称可燃冰，仅在海底高压下稳定存在。在这一海域，它30年前可以在海下360米处稳定存在，而现在要到400多米深处才能稳定存在。

研究人员说，如果全北极海域都出现类似情况，那么每年将会释放出数千万吨甲烷，甲烷是一种温室气体，这将加剧全球变暖。此外，溶于海水中的甲烷会导致海水酸度增加，对生态环境造成影响。

相关研究报告已发表在美国最新一期《地球物理通讯》杂志上。（来源：新华网黄堃）

美研究称"笑气"已成为首要消耗臭氧层物质

http://www.gx.xinhuanet.com/newscenter/2009-08/28/content_17538292.htm

新华网华盛顿8月27日电（记者任海军）一氧化二氮又称“笑气”，美国一项最新研究显示，这种无色有甜味的气体已经成为人类排放的首要消耗臭氧层物质。美国国家海洋和大气管理局地球系统研究实验室研究人员利用数学模型推算出，人类通过使用化肥、化石燃料等每年向大气中排放约1000万吨一氧化二氮，如果人类不采取措施限制其排放，它将成为21世纪破坏性最大的消耗臭氧层物质。

研究人员表示，根据1987年通过的《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，人类逐步削减了氯氟烃、含溴氟烃等消耗臭氧层物质的使用，但一氧化二氮的使用和排放不受议定书限制，其对臭氧层的破坏作用也越来越明显。

有关这项研究成果的论文8月28日将发表在美国最新一期《科学》杂志上。研究人员在文章中表示，一氧化二氮也是一种温室气体，未来如果能够限制一氧化二氮的排放，不仅将有效加速地球臭氧层的恢复，并且还能减缓气候变化。

臭氧层是指距离地球25公里至30公里处臭氧分子相对富集的大气平流层。它能吸收99％以上对人类有害的太阳紫外线，保护地球上的生命免遭短波紫外线的伤害，因此被誉为地球生物的保护伞。人类活动曾导致南极上空的臭氧层出现大面积空洞。

近千年中国温度变化重建与模拟比较分析

http://www.sciencenet.cn/htmlpaper/2009931337555007183.shtm?id=7183

集成的千年代用温度（红色）与模拟温度（兰色）记录对比。纵坐标是温度距平（公元1000-1985年全序列平均值为0值）。绿色虚线是重建序列不确定性的范围。黑点圈出重建记录与模拟结果的高频变化差异。

古气候变化研究主要有两个大的方面：古气候变化重建与古气候变化模拟。利用各种代用记录做气候重建能使我们了解气候变化的历史，但要进一步了解是什么因素驱动了气候变化，就需要进行模拟，同时，各种气候模型的模拟结果又需用气候记录进行检验，以考察其“解释”能力，模型根据重建结果进行改进，重组驱动力，并由此揭示出真实的气候变化物理机制。

中国科学院地质与地球物理研究所新生代地质与环境研究室的谭明研究员与合作者利用年分辨率的祁连山树木年轮宽度（反映冬季温度）和北京石笋年层厚度（反映夏季温度）合成标准化的代用序列，并采用中国大区域观测温度记录对之进行校准，由此重建中国大区域近千年来年分辨率的温度变化历史，同时采用海气耦合模型（ECHO-G）模拟了中国近千年来年均温变化（Tan et al. Comparative analysis between a proxy based climate reconstruction and GCM based simulation of temperatures over the last millennium in China. 《第四纪学杂志》Journal of Quaternary Science, 2009, 24(5): 547-551）。

作者通过重建记录与模拟结果对比发现，太阳总辐射与温室气体之和能够解释大部分温度变化的低频方差，而两者在高频方面的差异很可能由于模型高估了火山爆发的气候效应（可能性较大），也可能是自然物对极端气候变化响应不敏感造成（可能性较小）。（来源：中国科学院地质与地球物理研究所）

东北植被-大气相互作用观测与模拟研究

http://www.sciencenet.cn/htmlpaper/2009941451584377232.shtm

植被－大气相互作用作为地球系统各圈层相互作用的关键环节之一，直接影响到气候预测的准确性。20世纪以来，人类活动导致的植被覆盖与气候的巨大变化，进一步引发了大气科学家与生态学家对植被－大气相互作用的关注。正因为如此，世界气候研究计划（WCRP）、国际地圈－生物圈计划（IGBP）、全球环境变化的人文因素计划（IHDP）及其共同倡导的协作计划：全球碳计划（GCP），均以不同形式将植被－大气相互作用列为倡导、鼓励的专项研究内容。特别是，IGBP在第二阶段专门设立了一个核心计划“整合陆地生态系统－大气过程研究（iLEAPS）”，其科学目标就是增进对植被－大气间相互作用的物理、化学和生物过程的理解。

近日，中科院植物研究所周广胜课题组基于2004年建立的盘锦湿地生态系统野外观测站与锦州玉米农田生态系统野外观测站的长期通量观测资料，比较分析了东北地区雨养玉米农田生态系统与芦苇湿地生态系统的水、热与能量交换特征，阐述了不同类型生态系统或下垫面陆－气之间通量交换的异同与控制机制。该成果发表在《水文过程》（Hydrological Process，2009, 23: 2069-2080）杂志上。

湿地与玉米农田生态系统是我国东北地区的主要生态系统，在陆－气之间的水分、热量与能量交换中起着重要作用。该研究基于长期的涡度相关系统观测资料，比较研究了雨养玉米农田生态系统与芦苇湿地生态系统的水、热与能量交换特征。由于雨养玉米农田生态系统与芦苇湿地生态系统的下垫面性质的显著不同使得两类生态系统的水分与热量交换存在显著差异。芦苇湿地生态系统的热交换（H）强于雨养玉米农田生态系统，但水汽交换（LE）较弱。芦苇湿地生态系统具有较大的热容量，减弱了热量交换，使得其半小时的热交换与水汽交换峰值滞后于雨养玉米农田生态系统半小时左右。实际蒸散（ET）与潜在蒸散（ETp）的比率表明，芦苇湿地的实际蒸散在非生长季的大部分时间均接近于潜在蒸散，而雨养玉米农田生态系统的实际蒸散在生长季接近于潜在蒸散。芦苇湿地的实际蒸散与叶面积指数（LAI）在生长季存在弱线性关系，表明芦苇湿地冠层蒸腾对实际蒸散的贡献较少。同时，不确定的水源引起外部能量进入芦苇湿地，导致其能量闭合较差，从而使得有效能量的分配亦出现不确定性。

该研究成果为深入了解不同类型或不同下垫面生态系统－大气之间的水、热与碳通量交换提供了重要理论基础和实验依据。（来源：中科院植物研究所）

海洋吸收二氧化碳能力超预想

http://www.sciencenet.cn/htmlpaper/200994145201407231.shtm

据国外媒体报道，海洋不仅蕴藏着丰富的宝藏，而且能够吸收存储大量的二氧化碳，甚至能够减缓全球变暖的节奏。

据悉，海洋中存在着海雪现象。所谓海雪，就是海洋表面大量含碳的有机物碎片会沉入海底，仿佛降雪一般。据一项最新的研究发现，海雪能够比原先预想的吸收更多的二氧化碳。每年海洋浮游植物能够从大气中吸收转化100亿吨碳。浮游植物的碎片从海洋表面向下降落，被海洋里的生物吃掉，又转化为二氧化碳。只有非常少的一部分海洋浮游植物的碎片能够沉入海底。但是只要这种碳循环系统稍微发生变化，就可能对遏制全球变暖的趋势有重大意义。

根据发表在《自然—地球科学》（Nature Geoscience）上的一篇研究文章称，大部分海洋浮游植物碎片在海洋表面210米以下就被海洋生物吃掉，又产生大量的二氧化碳。而如果这一深度向下延伸24米，海洋就能从大气中多吸收储存百万分之二十七的二氧化碳。科学家解释了其中的原因。海雪沉降的越深，就会有更多的富含碳的物质到达海床。这就相当于大气中的二氧化碳被浮游植物转化成含碳化合物，在海底储存起来。而如果海雪在沉降过程中被海洋生物吃掉，就又会转化成二氧化碳，迟早又会释放到大气中。

科学家推测在数千年前，海洋吸收了大气中大约百万分之三十到七十七的二氧化碳，导致全球气温下降，迎来了最近的冰河世纪。不过科学家认为，海洋吸收更多的二氧化碳遏制全球变暖的趋势不会在近期发生。一方面，过去两个世纪里，人类活动向大气中释放了大量的二氧化碳和其他温室气体。而另一方面由于海水温度上升，海平面上升，大量的碳化合物又在海水中循环转化成二氧化碳。而海洋向大气释放二氧化碳，反过来又会加剧全球变暖。（来源：新浪科技唐宁）

科学家认为地表下可能存在大洋

http://www.sciencenet.cn/htmlpaper/2009971241121047244.shtm

北京时间9月5日消息，据英国《每日电讯》报道，最新研究发现，地表下面可能有大洋。科学家现在认为，地幔的高导电率区域的存在说明这里可能有水。探水研究人员制作了整个地幔的三维图，图中显示出那些电流可以自由流动的区域。

研究人员发现导电热点与俯冲带是一致的，正是在俯冲带，造成地表四分五裂的构造板块被迫下斜下方俯冲。但是，既然俯冲板块比周围的地幔岩石要凉得多，它的传导性本应该较弱才对。科学家称，这一奇怪现象可通过在俯冲过程中，水被迫向下涌，传导性从而增强来得到合理解释。美国俄勒冈州立大学的亚当·苏尔兹教授说：“很显然，这一模式显示俯冲带和高传导性之间的一种紧密联系，最简单的解释是水。”

该研究发表在《自然》杂志上。苏尔兹的同事、同为俄勒冈州立大学的教授加里·艾伯特说：“事实上，我们真的不知道地球上有多少水。有证据显示洋底下有更多的水，比这世界上所有海洋的水加起来都多，我们的结论可能有助于理解这一问题。”

研究人员表示，对于地幔强导电性的其他可能原因包括铁或者碳的含量较高。水的存在也可能有多种解释。苏尔兹教授说：“如果不是随板块俯冲，它又怎么能够到达那里？它是原始的，40亿年前就在那里？或者它真的是随板块缓慢俯冲到达，地球很久以前可能湿润得多？这些问题我们目前还无法解答。”

科学家使用在100多个地球观测望远镜30年的磁场探测制作出这些地图。接下来他们希望用基于地面和卫星的更新的资料来重复这项研究。（来源：新浪科技孝文）

北极温度处于2千年来最高水平

http://www.sciencenet.cn/htmlpaper/2009971055436827239.shtm

一个国际科研小组9月3日在美国《科学》杂志网络版上报告说，全球变暖已经逆转了北极的自然冷却趋势，北极地区的温度目前处于近2000年来的最高水平。

研究人员介绍说，自大约7000年前开始，北极温度呈自然冷却趋势，根据对地球气候变化的分析，这一趋势本应持续大约2.1万年。

但是，工业革命以来人类排放的二氧化碳等温室气体造成全球气温逐渐升高，北极的这一自然冷却趋势被逆转。目前北极地区的平均温度比理论分析值要高出1.66摄氏度，是近2000年来的最高水平。

参与研究的美国全国大气研究中心科学家戴维·施奈德说，这一现象表明北极地区对气候变化非常敏感，地球其他地区今后也可能出现类似现象。

北极地区素有地球的“冰箱”之称。如果北极海冰融化，将导致海平面上升，而且海水将吸收更多太阳光，从而加剧全球变暖。（来源：新华网任海军）