20091016

科学家欲用荒漠变绿洲计划遏制全球变暖

http://www.sciencenet.cn/htmlpaper/20099211129256687353.shtm?id=7353

据美国《探索》杂志报道，一个研究小组日前提出了一个简单易行的遏制全球气候变暖的计划，那就是在撒哈拉沙漠和澳大利亚内陆植树造林，“让荒漠变绿洲”。

尽管这一计划听上去雄心勃勃，以致让人觉得有些荒谬，但气候学家表示，“荒漠变绿洲”的投入不会超过当前正在讨论的其他地球工程学方案，从技术上讲也更加可行。研究人员伦纳德·奥恩斯坦(Leonard Ornstein)坚称，这一构想肯定会获得成功。

奥恩斯坦说，如果撒哈拉沙漠和澳大利亚内陆大部分地区都栽种桉树这样生长快速的树种，“ 荒漠变森林”计划今后每年便可吸收大约80亿吨二氧化碳，这几乎相当于当前燃烧矿物燃料和树木排放的二氧化碳总量。随着大片树林逐渐成林，每年将会吸收如此多的二氧化碳，一直持续数十年。研究成果刊登在最新一期《气候变化》(Climatic Change)杂志上。

奥恩斯坦的研究提出，北非和澳大利亚海岸沿线的大型水处理厂可以将海水转换为淡水，然后利用大片输水管线和水泵将淡水输往内陆。在树林栽种初期，要采用滴灌的方式给它们源源不断提供养分，避免因蒸发而导致水分流失，而多沙的荒地则会变成一眼望不到边的耐高温的热带雨林。

这一构想的投入巨大——每年大约2万亿美元，但研究人员表示它并没有当前其他地球工程学方案投入高。按照这些方案，要捕获世界各地发电站排放的二氧化碳，然后将它们深埋于地下。研究人员还指出，碳捕集与封存技术能否投入商业使用还未得到验证，而众所周知，森林是二氧化碳的吸收器、贮存库和缓冲器。

研究人员指出，与这些地球工程学方案不同，“荒漠变森林”计划可能也有负面作用。比如，湿度上升可能引发非洲暴发蝗灾，现在，多雨潮湿的年份常常会导致这种状况的发生。研究指出，它还会使现有土壤变潮湿，令富含铁的灰尘不能从撒哈拉沙漠飘向大西洋，这样，大西洋的海洋生物便缺少了一个吸收养分的来源。（来源：新浪科技秋凌）

海平面升高与温室气体聚集密切相关

http://www.sciencenet.cn/htmlpaper/2009924113246997411.shtm

研究人员发现，在过去52万年中，海平面的高度和南极洲的气温有密切联系，他们在日前在线出版的《自然—地球科学》期刊上报告说，海洋需要用几千年的时间进行调节，才能完全适应全球平均气温的变化。

Eelco Rohling和同事合作，从过去5个冰川周期的海洋沉淀物的记录中，重建了全球海平面的水平和南极洲的气温数据。源自这些记录的统计数据显示，在过去 300万至350万年间，海平面应该比现在高出20到30米，在这一时间段里，大气层中二氧化碳的浓度与今天相当。新发现意味着，在几千年的时间跨度内，海平面的升高与大气中温室气体的聚集有密切联系。

氨在北美洲大气层释放水平被低估

http://www.sciencenet.cn/htmlpaper/2009924113224497410.shtm

在大气层中，氨的出现会降低空气的质量，氨的聚集则会威胁生物多样性。如今，研究人员在日前在线出版的《自然—地球科学》上报告说，氨在北美洲大气层的释放水平被低估了，新发现强调应该对北美地区的氨释放进行调控。

利用卫星数据，Lieven Clarisse和同事创建了一幅全球大气层氨浓度分布图。在这个分布图上，他们发现了几处氨浓度热点，主要集中在亚洲、欧洲和北美洲的农业生产区域。他们指出，这些源自卫星的数据显示，北美大气层中氨的浓度超过了通过模型算出的数据，因此认为，目前的数据低估了大气层中氨的释放情况。（来源：科学时报王丹红）

太阳“发射”高速风影响地球气候和导航系统

http://www.sciencenet.cn/htmlpaper/20099241335109657394.shtm?id=7394

据国外媒体报道，美国国家大气研究中心高原天文台和密西根大学的研究人员开展的一项新研究发现：太阳向地球“发射”高速太阳风，并影响地球的气候和地面导航系统。该研究报告的第一作者萨拉·吉布森（Sarah Gibson）说：“太阳不断地给我们惊奇。即使在几乎没有太阳黑子的时候，高速太阳风仍能像消防水龙头那样冲击地球。”

美国国家大气研究中心高原天文台和密西根大学的研究人员在报告中提到，尽管去年太阳能量很低并且几乎没有太阳黑子，还是有高速太阳风对地球施加了显著影响。研究人员说：“去年有高强太阳能量轰击地球的时候，太阳明显处于安静时期，并且同时太阳黑子活动几乎没有发生。”

然而，科学家在一个世纪前就已经了解了太阳黑子。太阳黑子是太阳表面的局部强磁场区域，看起来就像是太阳表面的黑色斑点。在太阳活动峰年，也是太阳黑子最多的时候，每天都发生强烈的太阳耀斑并且地磁风暴不断冲击地球，而这些会影响环绕地球的卫星运行和给地球上的通信网络带来麻烦。

但高速太阳风还是一个尚未研究的领域，美国国家大气研究中心高原天文台和密西根大学的研究人员决定研究从太阳来的高速风流。科学家对高速风流还不甚了解。除了太阳黑子，高速风流也可以向太阳系和地球发送“湍流磁场”，到达地球的高速太阳风增强了地球的外辐射带的能量并导致严重的气象危害、导航问题并危害到通信卫星，太阳风同时对国际空间站的宇航员造成威胁。这些高速风可以影响地球长达7到 10天之久。随着太阳的旋转，太阳风呈周期性的到达地球。研究人员说：“这些高速风流随着太阳的旋转，不遗余力的“喷洒”并周期性的冲击地球，就像从消防水龙里喷出的水一样。”之前，研究人员认为，在太阳活动宁静年，也是黑子最少的时期，风流会减少（或甚至大部分消失）。但是，研究人员发现，在太阳活动周期黑子最少的时期，太阳风流依旧保持强劲的势头。并且去年太阳对地球外辐射带的影响是1996年的3倍。在这段时期，反复发生的长时间高速带电粒子流连续冲击地球。

现在，还不清楚太阳风流对地球和人体的所有影响。我们已经知道磁场可能影响卫星运行，但是不清楚全部的细节。报告合著者之一，密西根大学的珍妮·柯兹拉（Janet Kozyra）说：“太阳和地球之间的相互作用是非常复杂的，在这个研究周期，我们还没有了解不寻常的太阳风对地球气候产生的所有后果。”

据悉，由美国国家海洋和大气管理局（NOAA）及美国宇航局的科学家们共同撰写的研究报告将发表在《地球物理学研究杂志：空间物理》（Journal of Geophysical Research - Space Physics）上。（来源：搜狐科学尚力）

卫星照片显示地球冰川正迅速消融

http://www.sciencenet.cn/htmlnews/2009/9/223744.shtm

南极冰川

照片中的红色区域显示了正在变薄的南极冰川

据英国《每日邮报》报道，最新卫星图显示，格陵兰和南极洲的巨型冰川消融的速度比科学家预测得要快，一些区域的冰川正处于“迅速消融模式(runaway melt mode)”。

英国科学家对这些脆弱而巨大的冰川的厚度进行了计算，发现它们面临的状况非常糟糕。据9 月23日发表在《自然》杂志上的一篇论文说，自2003年以来，南极洲一些地方的冰川厚度每年下降30英尺(9.14米)。其中一些地方的冰川厚近1英里 (1.61公里)，因此目前还剩下很多冰，不过现在冰川厚度正在快速下降。

从2003年到2007年间，南极洲一些地方的冰川厚度，每年下降的速率比1995年到 2003年间快50%。这些最新测量结果是根据美国宇航局一颗卫星获得的5000万个激光读数得出的。研究发现，格陵兰受调查的111座冰川中，有81座冰川的“自给式步伐”正在加速。冰融化的越多，周围的水越多，对剩余冰侵蚀的也就越快。

这项研究的论文作者、英国南极调查局(British Antarctic Survey)的哈米什·普里查德(Hamish Pritchard)提出疑问说：“从某种程度来说，这是一种失控效应。但问题是，冰川消失的速度会有多快？”这种现象比人们以前认为的更加普遍。然而该研究并没回答下述至关重要的问题：冰川融化会对人为原因造成全球变暖引起的海平面上升产生多么严重的影响。

一些科学家以前估计，到本世纪末，两个地点的冰川融化可能会使海平面上升的速度平均加快 3英尺(0.91米)或者更多。然而冰川是如此庞大，如果以这种速度计算，冰川全部融化掉大约需要数百年时间。普里查德发出警告说，越来越糟糕的数据证明，“我们低估了冰川对环境变化的敏感度”。

Nature vol.461 (7263), (24 Sep 2009)

新类型厄尔尼诺现象出现比例将增加

http://www.natureasia.com/ch/nature/updates/index.php?i=73968&issue=7263

最近几十年，出现了一种截然不同的厄尔尼诺类型。“正常”厄尔尼诺，是与东太平洋异常变暖以及其他地方所发生的从洪涝到干旱在内的各种不同气候变化相关的气候事件。另一种类型的厄尔尼诺，有时称之为“厄尔尼诺Modoki”（ Modoki在日语中意思是“相似但不同的”）。在这种厄尔尼诺现象中，暖池向西移动，其东侧和西侧为较冷的海水。Sang-Wook Yeh及其同事，利用将人为造成的温室气体变化考虑在内的一系列气候模型发现，这种新类型厄尔尼诺现象的出现比例，预计在21世纪末期会增加高达5倍。

ature vol.461 (7263), (24 Sep 2009)

通过对“EPICA Dome C”南极冰心中束缚的空气所做测量获得的一个新的大气δ13C记录，与一个简单的碳模型相结合，为全新世（当前的间冰期，开始于距今约11,000年前）碳周期提供了一幅高分辨率画面。以前的重建工作曾显示大气CO2浓度有显著变化，但造成这些变化的原因却不清楚。新的数据表明，全新世早期大气CO2浓度下降5 p.p.m.v.，是由陆地生物圈吸收约2900亿吨碳、以及为响应陆地碳吸收的碳酸盐补偿作用所发生的海洋中碳的释放共同造成的。在全新世晚期大气 CO2浓度增加20 p.p.m.v.，大部分可由早先陆地生物圈碳酸盐补偿及珊瑚礁形成来解释，少部分可由陆地生物圈碳库存少量减少来解释。

Letters to Nature p.507

Nature vol.461 (7264), (1 Oct 2009)

气溶胶怎样影响云和雨的形成

http://www.natureasia.com/ch/nature/updates/index.php?i=74006&issue=7264

我们知道，大气气溶胶颗粒是云存在的关键。人们认为，气溶胶会影响云形成降雨及造成阴天的能力。但具体来说，云是怎样依赖于气溶胶的？全球气候系统的辐射力又是怎样通过它们依赖于气溶胶的？Bjorn Stevens 和 Graham Feingold提出，过去在分析气溶胶、云和雨之间关系中所存在的困难，部分反映了我们未能将缓冲云和雨对气溶胶扰动之响应的很多过程考虑进去。 Stevens 和Feingold说，为了解决这一问题，研究工作需要着重去了解气溶胶、云和雨的特定体系。

Review Article p.607

doi:10.1038/nature08281

碳截留与储存

专刊介绍http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/325/5948/1641

来自化石燃料燃烧所导致的二氧化碳排放是造成气候变化的一个重大的因素。减少这些排放的一个步骤是在燃烧的时候将产生的二氧化碳截留住，并将其储存在一个合适的地方。在 2009 年 9 月 25 日刊《科学》杂志中的一个专版对这一碳截留及储存（ CCS ）过程的某些主要方法以及如何达成该目的进行了探索。一篇 Review 文章对与二氧化碳截留、运输和储存相关的技术性挑战以及创设一个可行的 CCS 工业所需要克服的政治性障碍进行了讨论。有四篇 Perspective 重点介绍了碳截留的特殊方法（包括发电厂中的胺洗塔到海岸地质层组及滨外沉积）。一则 News 版提供了一份User's Guide to the Carbon Cycle ，这是一份世界各地主要的 CCS 项目图；它还对在中国的 2 个新的项目作了简介。这些项目标志着该国在截留碳排放上首次迈出的重大一步。

史前最热事件尚无法解释

http://www.sciencenet.cn/htmlpaper/2009101014814967478.shtm

大约在5550万年前的古新世—始新世交界之时，地球上发生了一次历史上最为强烈的全球突然变暖事件，因其温室气体排放与当前工业废气排放水平相当，因而这一事件在全球变化与地球系统科学研究中具有重要意义。

如今，研究人员发现，发生在5550万年前的这次变暖事件所释放出的碳总量不足以导致当时气温升高5~9摄氏度，他们认为，在这一过程中，大气中二氧化碳所产生的温室效应肯定被明显放大，人类至今还没有清楚地认识这一过程，因此对这一事件的研究也不能用于未来气候变暖的估计中。新成果发表在7月在线出版的《自然—地球科学》期刊上。

古新世—始新世最热事件大约持续了10万年。通过对海洋沉积物和碳循环模型的分析，Richard Zeebe和同事估算了古新世—始新世最热事件中所释放的二氧化碳总量。他们发现，如果利用目前估计大气二氧化碳与气候变化对应关系的方法，那么当时所释放的碳总量只能导致全球气温升高3.5摄氏度。他们的结论认为，一定还有某种未知因素导致了气候的额外升高。

在本期对应的新闻与观点文章中，David Beerling写道：“Zeebe和同事的结论说明，因为（嫁祸于）堆积在大气层中的温室气体，未来对气候变暖的估计肯定会低估某些隐藏在人类活动下面的因素。”（来源：科学时报王丹红）

大量甲烷从深海进入大气循环

http://www.sciencenet.cn/htmlpaper/20091010148326747475.shtm

甲烷是一种温室气体，是导致气候变暖的重要因素。如今，研究人员发现，相当数量的甲烷从600米深的海底坑中涌向大海表面，再进入大气层中，这表明目前对来自海底并进入大气层的全球甲烷循环量的估计偏低。新成果发表在7月在线出版的《自然—地球科学》期刊上。

利用一种潜水机器人，Evan Solomon和同事直接在墨西哥海湾距离海面500~600米深处甲烷释放源采集了甲烷浓度样品，甲烷是从这里的海底排气口释放出来的。以前研究估计的甲烷主要来自浅海区域的排烟口，但新研究显示，来自深海底排出的甲烷循环到大气中的浓度比以前估计的高出10~1000倍。而且新研究也与现有的一种观点相矛盾，即只有浅海区释放出的甲烷才能抵达海平面并进入大气循环。

研究人员认为，在类似活跃的海底碳氢盆地，如波斯湾、里海、西非海湾和阿拉斯加北坡湾，也应该实地进行甲烷大气层循环的调查，以提高海底甲烷进入大气循环的估计水平。（来源：科学时报王丹红）

尘埃云环绕地球影响众多地区

http://www.sciencenet.cn/htmlpaper/20091010151472837481.shtm

一篇发表在7月在线出版的《自然—地球科学》期刊上的研究指出，来自中国的尘埃云大约在 13天的时间里就会绕着地球转一圈。新发现显示，来自一个地方的尘埃云已经对世界的许多地区产生了影响。利用卫星和模型数据，Itsushi Uno和同事指出，2007年5月，来自中国塔克拉玛干沙漠腹地的风暴在距离地面8000米至10000米的高空卷起一股尘埃云，这股尘埃云又绕着地球转了一圈。当这股尘埃云第二次抵达太平洋西北上空时，一股高压系统的沉降迫使这些尘埃云下落到低空，其中部分尘埃沉入海洋。

分析同时推测，尘埃颗粒可能在高纬度云层中诱发了冰的形成。（来源：科学时报王丹红）

河流和冰川以类似速度腐蚀大地

http://www.sciencenet.cn/htmlpaper/20091010152308777488.shtm

以前的研究认为，冰川对地球表面的腐蚀速度比河流更快，如今，研究人员发现，河流和冰川实际上是以类似的速度腐蚀大地，该成果发表在8月在线出版的《自然—地球科学》上。

Michele Koppes和David Mont gomery合作，收集、整理了全球各地河流和冰川腐蚀大地速度的数据。他们发现，只要认真分析覆盖着冰川和江河流域的相关地带的差异，就会发现，实际上冰川和河流腐蚀地面的速度是相似的——每年在1毫米到10毫米之间。他们还报告说，他们在最近有过火山爆发或冰川退却的海岸地区发现了更快的土地腐蚀速度。

河流和冰川对大地的腐蚀速度可与以前报道的农业对土地的腐蚀速度相比较，表明农业也是影响大地面貌的一个重要因素。（来源：科学时报王丹红）

华南植物园全球变化生态学研究取得新进展

华南植物园　　

http://www.cas.cn/10000/10003/10000/10001/2009/139207.htm

　　土壤中贮存的C是大气层的2倍，对土壤C库的微小扰动可引起大气层CO₂浓度的较大波动。温度、湿度、大气CO₂浓度均可直接或间接地影响土壤呼吸。因此，大气-土壤间CO₂互换机制及受全球气候变化的影响成为近年来全球变化研究的热点之一。但是，绝大部分实验研究对温度、降水和CO₂浓度的处理方式是突变，如温度突然升高5℃，降水量突增50%；或限于人力、经费只考虑少数1-2个因子；而在真实系统中，环境变化是渐近的、多因子同时作用的。

　　近日，中科院华南植物园植被与景观生态学研究组申卫军博士与美国杜克大学James F. Reynolds教授、田纳西州立大学惠大丰教授等合作，利用基于植物与微生物生理特征的生态系统模型模拟了渐变与突变效应的差异以及温度、降水和CO₂浓度三个因子之间的交互作用关系。结果发现突变通常高估土壤排放速率，并且突变与渐变引起的长期效应不同。就单因子效应来说，升温、CO₂浓度和降水增加以非线性方式刺激土壤呼吸，降水减少则线性地抑制土壤呼吸。多因子混合效应并不等于单因子效应的加和；升温可放大降水与CO₂浓度增加的效应；降水增加与CO₂浓度增加的效应则相互抑制；因对各因子处理水平和呼吸组分（自养或异养）的不同，降水减少既可放大也可抑制升温与CO₂浓度增加的效应。该科研进展已发表在全球变化生态学研究的高端杂志Global Change Biology上(IF2008=5.876)。