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星海微萤(文摘版)

为天文研究工作者、天文爱好者和大众提供有用的信息

 
 
 

日志

 
 

地球(2015 年 4 月 B)  

2015-05-02 06:31:44|  分类: 地球 |  标签: |举报 |字号 订阅

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海南省地球观测重点实验室揭牌(2015 4 16 日中国科学报)

环球科技参考:人工震源方法揭示大洋板块基底特征(2015 4 16 日中国科学报)

环球科技参考:卫星技术提高全球风暴潮预测精度(2015 4 16 日中国科学报)

环球科技参考:大型逆冲地震的发生具有随机性(2015 4 16 日中国科学报)

环球科技参考:地震数据揭示水对地幔运移的影响(2015 4 16 日中国科学报)

甘肃开展世界地球日科普活动(2015 4 20 日科技日报)

中国首艘深渊科考母船“张謇”号开建2015 4 20 日科技日报)

“张謇”号科考母船在浙开建(2015 4 20 日中国科学报)

地球若无生命陆地面积更小(2015 4 20 日中国科学报)

俄启动北极浮冰科考站(2015 4 21 日参考消息)

研究发现地球“噪音”或来自海浪(2015 4 21 日参考消息)

十年后沙尘暴或卷土重来(2015 4 21 日中国科学报)

科学快讯:同位素解释地球最大规模物种灭绝事件(2015 4 21 日中国科学报)

科学快讯:南北美洲相连的时间比专家认为的更早(2015 4 21 日中国科学报)

为了明天,请善待地球(2015 4 22 日科技日报)

地球,你还好吗?(2015 4 22 日科技日报)

万有引力常数变化周期为5.92015 4 23 日科技日报)

新一代海洋科学综合考察船“科学号”通过国家验收(2015 4 25 日光明日报)

“科学”号海洋科考船通过国家验收(2015 4 25 日科技日报)

 


中国科学报 2015 4 16

海南省地球观测重点实验室揭牌

本报讯(记者丁佳)由中科院遥感与数字地球研究所联合海南省科技厅、三亚市人民政府举办的“海上丝绸之路空间认知高层论坛暨海南省地球观测重点实验室发展战略研讨会”日前在三亚举行。海南省科技厅副厅长王利生宣读了实验室成立的决定。

中科院院士徐冠华在会议上指出,在国家“一带一路”重大战略布局下,空间观测技术对于从国家战略角度进行资源与环境格局的空间认知研究具有重要作用。他希望实验室成为空间信息技术面向世界的排头兵。

海南省副省长王路表示,希望将实验室打造成为重要的区域科技研发中心、空间对地观测科研基地以及海上丝绸之路的重要国际科技合作交流平台,服务海南乃至南方地区建设,为南海区域发展提供重要的技术支撑。

中科院遥感地球所所长、中科院院士郭华东表示,遥感地球所和实验室将服务海南发展和国家南海战略,为“一带一路”战略和经济社会发展贡献力量。

海南省地球观测重点实验室是依托三亚中科遥感研究所和中科院遥感地球所的科技资源与研究力量而成立的海南省重点实验室。实验室成立了由徐冠华任主任,中科院院士秦大河、苏纪兰、郭华东为副主任的学术委员会。

 


中国科学报 2015 4 16

环球科技参考:人工震源方法揭示大洋板块基底特征

最近,新西兰和日本的科学家开发出一种新的方法,可以对构造板块的基底进行更详细的成像。为了检验该方法的效果,科学家们还在新西兰的首都惠灵顿开展了相关实验。该研究成果发表在日前出版的《自然》杂志。

迄今为止,人们对板块运动的驱动因素的认识仍然不是很清楚。为了研究这一问题,需要对板块底部特征有所了解。但是,通常用来记录天然地震波的方法并不适用于这种大深度的精确成像。

通过高频爆炸冲击形成的地震波,科学家们观察到了地震波在地球内部传播时的变化。同时,借助地震反射处理技术的进步,研究者所获得的大洋板块的图像也达到了前所未有的精度。

最终结果发现,地球的构造板块在一个由“软”岩石组成的独立岩层上滑动。该岩层厚度仅有10km,存在着含有熔化岩石的“囊”,这些熔化岩石的存在使得板块更易于滑动。这表明,板块的拉张在底部不会有很大的阻力,同时也表明,一个光滑的“柔软”基底可能是板块滑动时方向突然发生转变的原因所在,就像在雪上滑动的雪橇一样。

该研究还表明,有关冰冷的刚性板块基底与下覆的炙热的地幔对流之间的边界特征对于认识地球的形成和演化非常重要(赵纪东)

 


中国科学报 2015 4 16

环球科技参考:卫星技术提高全球风暴潮预测精度

风暴潮是全球性灾害,开发建设有效的风暴潮预警系统将为沿海居民生命财产安全提供重要保障。201523日,英国国家海洋研究中心公布了其有关风暴潮模拟及预测的eSurge项目的最新进展,认为该项目开发的先进的卫星测高技术将为风暴潮预警及风暴潮气象预测提供有力支撑。

eSurge项目于2011年正式启动,旨在应用先进卫星技术和相关设备获取有效的观测数据,以提高全球风暴潮的建模和预测精度。目前该项目已经率先建成全球首个开放在线风暴潮数据库,将成为全球有关风暴潮的模拟、预测及预警等研究的重要数据支撑。

沿海测高是eSurge项目的核心,该技术使用星载雷达高度计可以采集沿海地区详细的波浪和海平面数据。原始数据经过再处理,并结合散射仪的风速数据和检潮仪的海平面测量数据,获得风暴的空间结构。气象预报人员和科学家们可以下载这些增强型数据,来验证风暴潮模型,精确绘制未来风暴图。

目前,研究人员正积极寻求扩展该项目以及进一步开发eSurge资源的可能性,使其未来可以全部投入使用,提供永久性服务。eSurge项目的最终目标是实现对风暴潮的实时监测及预警,并推动建设全球风暴潮网络(刘学 王艳茹)

 


中国科学报 2015 4 16

环球科技参考:大型逆冲地震的发生具有随机性

瑞士苏黎世联邦理工学院研究小组新近发表于《自然—地球科学》的文章称,2011年日本大地震后,发震区域的断层应力恢复速度高于预期,致使板块界面的应力状态在短短几年里就恢复到了地震之前的水平。但是,由于在该大型俯冲区没有观测到应力状态的空间变化,因此很难预测未来地震的位置和范围。

目前,对大型俯冲地震事件的模拟主要依赖于俯冲带的断层片段及准复发周期。为了从时间和空间上研究小地震与大地震的相对频率(又称b值参数),研究人员以在日本下方俯冲的太平洋板块上的一个1000km片段为对象,分析了其自1998年以来有记录的所有地震。最终,实验证据、数值模型、自然地震活动表明,b值参数与应力差呈负相关关系,而b值的空间分布则很好地反应了与构造运动相伴随的构造过程。但是,没有证据表明,沿俯冲带分布的孕震区域与所谓的特征地震有关。

同时,研究还发现,在2011年地震中发生破裂的那部分板块界面的应力很高,相应地,在地图上这部分区域的b值很低。

尽管这些应力在2011年地震中释放出了大部分,进而导致了地震后该区域b值的升高,但是,在之后几年的时间里,其应力又很快恢复到了地震之前的水平。这表明,该大型逆冲区很可能随时发生一次大地震,只是其概率恒定且较低。

总体而言,该研究表明,大地震的发生可能没有具体的位置、大小或复发周期,因此,其很可能更加随机地发生在任何时间。同时,地震震级大小与应力变化有很大关系,细心的监测可以改善大型俯冲区的地震灾害评估。(赵纪东)

 


中国科学报 2015 4 16

环球科技参考:地震数据揭示水对地幔运移的影响

《自然》日前发表题为《水对弧后地幔熔融运移影响的地震证据》的文章指出,板块中的水不仅降低了地幔熔融温度,而且加速了地幔熔体的运移。

华盛顿大学的科学家研究发现西南太平洋劳盆地地幔的三维地震成像存在异常即盆地南部岩浆运移速度明显低于北部,且南部的岩浆也少于北部,这与南部有大量的火山活动的事实相悖,通过地幔运移模拟研究表明,水的存在是导致上述异常的主要因素。

劳海盆位于汤加和斐济岛群岛之间,由太平洋板块与澳大利亚板块发生碰撞形成。该海盆北部板块每年下沉约24cm,移动速度比圣安德烈斯断层快4倍,是研究火山和构造运动中水的作用的理想地点。该研究收集了2009年和2010年该区域以及汤加和斐济群岛的地震数据及地震影像。研究发现,劳海盆南部板块含水很少,从而使得地幔熔体的黏度增加,使岩浆运移的效率降低。该研究首次证实水对地幔熔融及地幔运移的作用,有助于认识水对地球演化的重要意义。(王立伟)

 


科技日报 2015 4 20

甘肃开展世界地球日科普活动

地球(2015 年 4 月 B) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

 419日,兰州大学、西北师范大学等6所学校组织数百名学生来到甘肃省和政县古生物化石国家地质公园开展世界地球日科普主题活动,迎接即将到来的422日“世界地球日”。图为学生们在和政县桦林古动物化石埋藏原址馆参观展出的古动物化石。新华社记者 范培珅摄 

 


科技日报 2015 4 20

中国首艘深渊科考母船“张謇”号开建

科技日报讯 (记者王春)418日,中国首艘深渊科考母船“张謇”号在浙江温岭的一家船厂铺设龙骨,正式开建。这艘科考船预计20163月下水、同年6月试航。届时,它将有能力配备上海海洋大学研制的“彩虹鱼”号1.1万米级载人潜水器,前往全球大洋25处深度大于6500米的深渊区,开展科考。

据悉,大洋深渊科学是国际上研究较薄弱的领域。世界大洋最深极——马里亚纳海沟的最大深度为11034米。而我国载人潜水器“蛟龙”号的最大下潜深度为7062米,还无法在深渊海沟区域自由作业。要开展深渊科学的研究,必须要有科考母船和潜水器等高技术装备的支持。

上海海洋大学深渊科技研究中心主任崔维成教授介绍,“张謇”号是国内第一艘专为深渊海沟科考设计的船舶,也是第一艘完全由民营企业出资建造的科考船。船长97米,宽17.8米,设计排水量约4800吨,设计吃水5.65米,巡航速度12节,续航力1.5万海里,载员60人,自持能力60天。船上将配备干性通用实验室、湿性通用实验室、重磁实验室等实验室,以及全海深多波束系统、浅地层剖面仪等科研设备。

“张謇”号建成后,有能力配备1台万米级载人潜水器“彩虹鱼”号、1台万米级无人潜水器和3台万米级着陆器,组成“深渊科学技术流动实验室”。建成后将为我国11000米载人深渊器“彩虹鱼”及其系列产品的科考母船,承担深渊科学调查研究任务。此外,还将开展一般性海洋科学调查研究以及各类深海工程作业,并兼具海洋事故的救援和打捞、水下考古和电影拍摄、深海探险与观光等功能。

“彩虹鱼”号,长约10米,头部的宽和高均为3.5米,至尾部渐渐缩小,外形像一条张着大口的鲶鱼。它由载人舱、机电设备、重量与浮力调节系统、外部设备和观察作业模块5个部分组成。其中,载人舱呈球体,可容纳1名驾驶员和2名科研人员。位于前端的观察作业模块包含摄像头与灯光、观察窗、采样篮、2条犹如鲶鱼须的多功能机械手,能开展深渊区的拍摄、采样等工作。在即将开幕的米兰世博会上,“彩虹鱼”号将在中国企业联合馆展出。

目前,1台万米级无人潜水器已进入总装阶段,1台万米级着陆器已完成总装,另2台将于近期完成总装。对这些无人装备进行海试后,科研团队将修改“彩虹鱼”号载人潜水器的设计方案。根据计划,2016年,无人潜水器将挑战全球最深海沟——马里亚纳海沟,20182020年进行载人挑战。

 


中国科学报 2015 4 20

“张謇”号科考母船在浙开建

未来计划携“彩虹鱼”前往11000米深渊区科考

地球(2015 年 4 月 B) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版)

“彩虹鱼”号1:1模型

胡崇仪供图

 

本报讯(记者黄辛)国内首艘万米级深渊科考母船“张謇”号418日在浙江温岭一家船厂正式开建。这艘科考船预计20163月下水、6月交付使用。届时,将成为我国11000米载人深渊器“彩虹鱼”及其系列产品的科考母船,前往全球大洋25处深度大于6500米的深渊区开展科学调查活动。

当天,上海海洋大学深渊科学技术流动实验室模拟中心落成,未来公众将通过11000米载人潜水器“彩虹鱼”号的11仿真模型,体验万米深潜的魅力。

按计划,“张謇”号完成建造后,将进行10天左右的科考设备海试,对相关设备仪器进行进一步调试、验收。在2016年验收后立即实行首航任务,赴马里亚纳海沟(世界大洋最深极,最大深度为11034米)开展11000米无人潜水器的海试;并于2018~2020年进行载人挑战。上海海洋大学校长程裕东表示,大洋深渊是国际上研究较薄弱的领域,我国科研人员有望在该领域实现突破。

上海海洋大学深渊科技研究中心主任崔维成介绍说,“张謇”号是国内第一艘专为深渊海沟科考设计的船舶,也是第一艘完全由民营企业出资建造的科考船。船长97米,宽17.8米,设计排水量约4800吨,设计吃水5.65米,巡航速度12节,续航力15000海里,载员60人,自持能力60天。船上将配备干性通用实验室、湿性通用实验室、重磁实验室等实验室以及全海深多波束系统、浅地层剖面仪等科研设备。

除了执行深渊科考任务,“张謇”号还能承担深远海物理海洋、地球物理、海洋化学、海底地质、海洋生物等学科的调查研究以及调查仪器设备海试、海洋油气工程设施施工、海洋事故的救援和打捞、水下考古、深海探险观光等项目。

“张謇”号建成后,有能力配备1台万米级载人潜水器“彩虹鱼”号、1台万米级无人潜水器和3台万米级着陆器,组成“深渊科学技术流动实验室”。崔维成表示,目前1台万米级无人潜水器已进入总装阶段,1台万米级着陆器已完成总装,另两台将于近期完成总装。对这些无人装备进行海试后,科研团队将修改“彩虹鱼”号载人潜水器的设计方案。

“彩虹鱼”号11模型长约10米,其头部宽和高均为3.5米,至尾部渐渐缩小,外形像一条张着大口的鲶鱼。它由载人舱、机电设备、重量与浮力调节系统、外部设备和观察作业模块等5个部分组成。其中,载人舱呈球体,可容纳1名驾驶员和两名科研人员。位于前端的观察作业模块包含摄像头与灯光、观察窗、采样篮以及两条犹如鲶鱼须的多功能机械手,能开展深渊区的拍摄、采样等工作。在即将开幕的米兰世博会上,“彩虹鱼”号将在中国企业联合馆展出。

 


中国科学报 2015 4 20

地球若无生命陆地面积更小

地球(2015 年 4 月 B) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

本报讯 虽然看似违背常理,但地球上的生命让陆地不断增长,即便它们也在不断地制造各种腐蚀。近日,在欧洲地球科学联合会年度会议上,研究人员表示,腐蚀本身也使得陆地尺寸存在差异。

例如,植物的根系能穿透岩石,将岩石破坏成为沉积物。这些沉积物就像浸泡了牛奶的饼干,能在其孔隙中保持水分,使得更多的水反向循环到地面。如果地幔100~200千米处没有足够的水保持物质的流动,陆地的形成就会减少。

该研究小组建构了一个行星进化模型,以展示这些过程间的关系,结果发现,随着陆地风化作用和侵蚀速率下降,起初,陆地可能仍然很大。但随着时间的推移,如果生命从未在地球上进化,那么将没有足够的水进入地幔帮助制造更多的地壳,之后,无论如何陆地都将收缩。

目前,陆地面积占地表总面积的40%。如果没有生命,其覆盖率将为30%。在更极端的情况下,陆地比例将仅为10%。当谈到一颗宜居星球时,生命甚至在建造栖息地方面发挥了作用(张章)

 


参考消息 2015 4 21

俄启动北极浮冰科考站

【《俄罗斯报》420日报道】俄罗斯副总理罗戈津、自然资源和环境部长东斯科伊及经济部长乌柳卡耶夫419日凌晨为本国的-2015冰科考站举行了庄严的揭幕仪式。

俄极地科考人员营地所处的浮冰距离北极点10-40公里,一直在南北向移动,距离挪威的斯匹次卑尔根群岛约1280公里。

此次科考肩负了对浮冰、海洋及大气展开深入研究的众多任务。北极浮冰科考站的工作将持续2.5-3,当然也可能提前结束,一切取决于天气以及浮冰的状态。

近日来,其所处区域的气温在零下2度至零下30度之间,夏季常温为零下5度至零度,偶尔可能升至10度,届时浮冰会开始融化。此外,大风和洋流也会对浮冰造成破坏。

罗戈津此前曾担任政府发展北极委员会主席。他介绍说,当日恰逢俄700前在冰湖战役中取胜的纪念日,不管谁喜欢或是不喜欢,我们都将在北极存在,在这里工作并开发极地

东斯科伊指出,两前,众多国内外学者均对能够找到合适的浮冰完成该项目持怀疑态度,但如今终获成功,他希望浮动科考站成为全性项目。乌柳卡耶夫则强调,经济应当紧跟科学的脚步,北极资源丰富,一切皆始于脚下这座科考站

 


参考消息 2015 4 21

研究发现地球“噪音”或来自海浪

【英国《独立报》网站417日报道】题:科学家或许解开了地球“嗡嗡声”之谜

研究人员也许终于找到了地球发出神秘“嗡嗡声”的原因,解开了困扰科学家数十年的谜题。

这种所谓的“微震活动”通常过于微弱,令人类难以察觉。

此前的理论认为,它的产生原因包括电磁辐射、秘密军事活动和潜艇通信。但现在,研究人员认为,海浪最有可能是这种地球噪音的罪魁祸首。

利用关于海洋、风和海底的计算机模型,一个由海洋学家法布里斯·阿尔丹领导的科研团队发现,海浪能够在碰撞的时候产生微弱的地震波。

速度较慢的海浪能够产生频率为13300秒的地震波。这一频率指的是波纹在进入地幔消失前的持续时间。

研究人员说,如敲钟一般的神秘声音大都来自这种较长的波。

阿尔丹对美国趣味科学网站的记者说:“我认为,我们的发现是朝着将神秘噪音转换成可理解信号迈出的重要一步。”

他说,更好地了解这种嗡嗡声,能使科学家绘制出更加全面的地球内部构造图。

这种地震波能够渗透到地幔深处,甚至有可能深达地核。这意味着对于这种活动的分析有助于绘制出更加全面的地球构造图。

研究人员还说,微震活动的产生可能还有其他原因,例如沿海岸线、海底山丘或洋中脊流动的海浪也可能增强了这种整体效应。

来自巴黎地球物理研究所的阿尔丹及其同事在今年早些时候出版的美国《地球物理通讯》月刊上详细介绍了他们的发现。

 


中国科学报 2015 4 21

最近,北京地区遭遇自20023月以来最强沙尘天气。事实上,此次北方内蒙古、甘肃等11个省(市、区)均遭遇大风沙尘天气。这让专家们再次聚焦沙尘暴暴发周期规律——

十年后沙尘暴或卷土重来

本报记者 王珊

最近,北京地区遭遇自20023月以来最强沙尘天气。事实上,此次北方内蒙古、甘肃、宁夏等11个省(市、区)都遭遇了大风、沙尘天气。

这已是我国北方今年经历的第7次沙尘天气,其中两次为强沙尘暴。相关专家日前在接受《中国科学报》记者采访时表示,与前几年的“低调温顺”相比,我国或将进入新一轮沙尘暴高发期。

沙尘暴有高发趋势

丰富的沙源、强风和空气不稳定性是沙尘天气形成的3个必要条件。“冬天降水少,土壤湿度低,解冻以后的土壤会相对疏松,遇风很容易刮起来。”中科院院士吴国雄说。

而此次强烈沙尘天气的大范围出现,让专家们再次聚焦沙尘暴暴发周期规律。

2005年,兰州大学资源环境学院西部环境教育部重点实验室在比对了19602000年我国北方地区春季沙尘暴数据后发现,绝大部分地区的沙尘暴集中在2年左右和56年两个周期段。

中科院大气所一位研究人员则告诉记者,从20世纪80年代以来,我国沙尘暴暴发出现周期性趋势,即每隔10年左右就相对有一次大暴发。

上述研究员说,沙尘天气已显示出明显的周期规律,我国有可能进入新一轮沙尘暴频发期。

其实,2004年,中科院寒旱所研究员李栋梁就曾提出这一说法,并预计2030年前后中国北方沙尘暴将进入新一轮的相对活跃期。

不过,中国工程院院士沈国舫表示,不能因为一次或两次沙尘暴的出现,就作出我国沙尘暴有复发趋势的断言。

对此,中科院新疆生地所研究员穆桂金说,从观察来看,沙尘天气在次数上没有明显增多趋势,但在强度和影响范围上有所增加。这可能与日益丰富的尘源有关系,如建筑扬尘增多、绿洲新垦土地面积快速增长等。

防护体系有短板

在很多专家看来,此次沙尘天气的强势来袭与防护体系出现的短板有着很大关系。

1979年起开始实施的“三北”防护林工程,其防护能力近几年开始变得薄弱。近些年,当时栽种的树木进入过熟衰老期,防护林出现较大规模的树木死亡。以北京上游的张北地区为例,2013年的数据显示整个坝上地区现有杨树防护林152.9万亩,其中141.8万亩达到过熟期,且伴随着缺水问题,衰死和濒临衰死面积高达50.7万亩。

树木老了,需要进行更替。沈国舫说,更替期间,防护林的防沙能力会受到一定削弱。

“现在部分地区已开始考虑更换树种如樟子松,或者栽植一些灌木。不过,既有的投入依然实现不了成本的全覆盖。”沈国舫说。

此外,“沙尘的治理目前还局限于对农田和工程造成危害的地区。绿洲之外的沙漠地区,无论是科技力量还是资金力量,几乎没有。”中科院新疆生地所一位研究人员告诉记者。

关注春季第一场风暴

每年3月中旬至4月初,北方地区都会有一场很强的沙尘天气,或演变成强风、浓密度沙尘混合的黑风暴灾害天气。这是穆桂金一直强调要特别关注的早春“第一场风暴”。

在穆桂金眼中,这恰恰是最危险的一次沙尘天气。“这个时候,植物还未发芽展叶,防护体系的作用还发挥不出来,农田也基本没有作物覆盖。”他告诉记者,今年415日全国范围内的沙尘天气就是这样一次强天气过程。

在专家看来,目前是时候对多年的风沙治理经验进行总结和梳理,即在基本防护体系已经建立的基础上,从以往大范围的面上治理转到具体的细节上。

近年来戈壁上道外行驶带来的影响也开始受到关注。“历经千年形成的砾石覆盖层被破坏后,一旦遇到强天气过程就会形成丰富尘源。”穆桂金说。

完善预警系统也在进一步考虑中。上述大气所研究员说,要加强对沙尘暴预警系统的建设,尤其在沙源强度估算上,这直接影响着预报准确度。

 


中国科学报 2015 4 21

科学快讯:同位素解释地球最大规模物种灭绝事件

美国Science杂志 2015410日出版

研究人员说,一个初期为二氧化碳向大气中的缓慢渗漏、以及接着发生的二氧化碳大规模、快速的注入给予地球接二连三的打击,使得地球海洋酸化,并引起地球历史上最大规模的物种灭绝。大约2.52亿年前的从二叠纪至三叠纪的过渡——事件被称作二叠—三叠纪界线(PTB——与持续了大约6万年的物种大灭绝有关,它包括了两波不同的海洋生物死亡。有关这一PTB物种灭绝事件背后的机制多年来一直存在激辩。但Matthew Clarkson和同事如今用硼同位素创建了一个该时段海水pH值的高分辨率记录。研究人员用复杂的模型显示,与西伯利亚地盾形成有关的火山作用可能在晚二叠纪向大气中注入了两波的二氧化碳。他们提出,地球当时高度碱性的海洋使其缓冲了第一波二氧化碳,但更大的第二波二氧化碳则引发了海洋的广泛酸化。他们说,可能是第二波二氧化碳后的这一海水pH值的突然改变消灭了海洋中绝大多数高度钙化的海洋生物。这些发现对PTB物种大灭绝做了新的阐释,该物种大灭绝导致海洋和陆地物种数量锐减,并给现代生态系统的演化铺设了舞台。它们或许还能帮助研究人员预测我们的地球在未来会如何对海洋酸化做出反应。

(本栏目文章由美国科学促进会独家提供)

 


中国科学报 2015 4 21

科学快讯:南北美洲相连的时间比专家认为的更早

据一项新的研究披露,中美洲海道(它曾经通过连接大西洋和太平洋而将南、北美洲分开)可能比研究人员认为的演变成路桥的时间早约1000万年。这一海道的关闭及巴拿马地峡的形成对海洋环流模式、全球气候及物种从一个大陆向另一大陆的迁徙都造成了重大影响。某些研究提出,该分隔南、北美洲的深海海峡是在约300万年前消失的。但Camilo Montes和同事证明,中美洲海道干涸的时间要早得多(发生在约1500万年前至1300万年前)。研究人员从安第斯山脉北面位置采集的钻孔和地层剖面发现了巴拿马特有的矿物质。他们提出,这些巴拿马岩石是被远古河道系统所运送的,该系统在1300万年前就已经开始从巴拿马弧流入南美北部的浅海流域。研究人员的结果意味着中美洲海道在那时应该已经关闭。如果他们的结果得到确认,那么研究人员可能需要更新许多目前流行的模型。

(本栏目文章由美国科学促进会独家提供)

 


科技日报 2015 4 22

为了明天,请善待地球

—— 写在第46个世界地球日

操秀英

 

“我们不是继承了父辈的地球,而是借用了儿孙的地球”。《联合国人类环境宣言》中的警示或许是 “我们为什么需要一个地球日”的最好解释。

今年422日是第46个世界地球日。

该活动最初在1970年由美国的盖洛德·尼尔森和丹尼斯·海斯发起,随后影响越来越大。2009年,第63届联合国大会决议将每年的422日定为“世界地球日”。

此后每年的422日临近之时,世界各地会举办多种活动来纪念地球日——从华盛顿的演唱会,到中国乡村小学的绘画比赛。疲惫的地球需要关爱呵护,已成为共识。

地球的健康状况到底怎样,它储藏的资源还能养育人类多久?从上世纪60年代以来,随着全球经济的飞速发展,对资源的需求每天都在增加,人们逐渐意识到人类可能在过度消耗地球的资源,并开始用一些指标和计算方法试图量化人类对地球资源的消耗状况。

颇具代表性的是全球足迹网络的计算。学者们根据这一指标推算出每年的地球超载日。据世界自然基金会介绍,每年全球足迹网络计算出该年度地球生态承载力能够在多长的时间内满足人类生态足迹,而一年中剩下的日子就是地球超载日。去年的地球超载日是819日。资料显示,这一日子每年都在提前。

尽管有专家认为,全球足迹网络地球超载日的计算方法及指标的科学性有待考证,但这一结果的大方向应是确定的。世界自然基金会每隔两年发布《地球生命力报告》给出类似结论。

该报告试图用直观的数据描述地球正在发生的变化。最新的《地球生命力报告(2014)》(简称《报告》)显示,从19702010年,地球生命力指数显示了52%的下降率。换句话说,目前地球上的哺乳动物、鸟类、爬行类和鱼类数量平均约为40年前的一半。

生物多样性下降的同时,人口和人均消费的增长正驱动着全球“生态足迹”的增加。《报告》指出,人类对地球资源的需求已超过自然可再生能力的50%。需要1.5个地球才能承载目前人类的生态足迹。

“按照这样的需求发展的模式继续下去的话,到本世纪中期会需要三个地球才能满足人类所需。”世界自然基金会中国总干事卢思骋曾对媒体指出。

必须做出改变。

“为我们的地球及今世后代,促进创造经济、社会、环境可持续的未来”。世界各国政府2012年在里约举行的联合国可持续发展大会上承诺。这一承诺对于正快速发展、处于资源高消耗期的中国而言更是严峻考验。

据中国科学院国情研究中心公布的资料,中国的整个自然环境最多能容纳1516亿人口,许多短缺性资源能容纳的人口低于10亿。这意味着,中国的人口规模在下世纪中叶将达到环境的最大容量值。而世界自然基金会此前发布的《中国生态足迹报告2012》则指出,中国人均生态足迹大约是中国生态承载力的2倍多。

在这一背景下,我国资源环境管理制度日趋严格。开源之外更需节流,要使单位资源效益最大化。这一趋势从今年地球日的宣传主题“珍惜地球资源 转变发展方式——提高资源利用效益”也可见一斑。

事实上,近年来,有关部门大力推进土地和矿产资源节约集约利用,用资源利用方式转变促进经济发展方式转变和结构调整。2014年,国土资源部颁布的《节约集约利用土地规定》和《关于推进土地节约集约利用的指导意见》,启动了580个城市节约集约用地评价。

在矿产资源利用方面,根据中国国土经济研究院的报告,20052013年,国内主要矿种单位GDP矿耗逐年下降,表明我国资源利用效率趋好。但受建筑、汽车、电力等行业快速增长和人们消费水平提高、结构变化等影响,铁、铝、铜、铅锌的人均矿耗增速显著。2013年与2005年相比,铁、铝、铜、铅锌和磷矿等矿产人均矿耗增幅均超过100%。从数据可以看出,我国的矿产资源节约集约利用还有很大的空间。

近日通过验收的《全国矿产资源“三率”及开发水平调查》项目,完成了煤炭、石油、天然气、铁矿、金矿、萤石等22个矿种19385个矿山(含油气田)的“三率”(开采回收率、采矿贫化率以及选矿回收率)调查,绘制了全国22种矿产在产矿山分布图,建设了全国重要矿产矿山数据库,全面分析了各类矿产“三率”的影响因素,研究探讨了我国矿产开发利用取得的主要成绩和存在的问题,并提出了相关建议。国土资源部表示,将继续抓好矿产资源“三率”标准制定和实施,推进矿产资源综合利用示范基地和绿色矿山建设。

在最新发布的《水污染防治行动计划》中,“节水”成为高频词汇之一,一共出现28次。该文件强调,建立万元国内生产总值水耗指标等用水效率评估体系,把节水目标任务完成情况纳入地方政府政绩考核。将再生水、雨水和微咸水等非常规水源纳入水资源统一配置。到2020年,全国万元国内生产总值用水量、万元工业增加值用水量比2013年分别下降35%、30%以上。

愿努力带来改变。

 


科技日报 2015 4 22

在第46个“世界地球日”,我们梳理全球最新科研成果, 希望能够回答这个大家都关心的问题——

地球,你还好吗?

本报记者 陈 萌

地球(2015 年 4 月 B) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

422日是“世界地球日”。

曾经,人类之于地球不过是蚂蚁之于森林,身居其中,独乐而无他忧。而今随着科技的日新月异,人类足迹遍布地球各个角落,上天入地几乎无所不能,人口的爆炸式增长、人类活动的广泛频繁,给这颗蔚蓝色的星球造成了诸多影响。我们似乎已经迎来了“人类世”——人类活动对地球生态系统产生巨大的全球性影响时代。

气候:2014,有气象记录以来的最热年份

不知道你有没有感觉到,地球越来越热了。可能你会觉得刚刚过去的一年比往年要更热一些,那么恭喜你,你的感觉和气象组织的测评一样准确。因为世界气象组织的最新研究显示,2014年是有气象记录以来最热的年份。

世界气象组织表示,2014年全球陆地和海洋表面的平均空气温度,与1961年至1990年基准期的长期平均温度14.00摄氏度相比,高出0.57摄氏度。在紧随其后的有记录以来其他最热年份中,2010年与2005年均比基准期长期平均温度高出0.55摄氏度。

此外,2014年全球海洋表面温度也达到了创纪录水平。世界气象组织称,在大气中存储的化石燃料和其他人类活动所产生温室气体的多余能量中,93%左右最终会被海洋吸收。

未来,没有最热只有更热

世界气象组织总干事米歇尔·雅罗表示,气温连续几十年持续攀升,有气象记录以来15个最热年份中的14个都出现在本世纪,由于大气中的温室气体增加,海洋中的热含量也在增加,这都会使未来的温度更高,所以预计全球变暖将继续。

除了太阳辐射、火山活动、大气与海洋环流的变化等自然因素,工业革命以来的人类活动是造成目前以全球变暖为主要特征的气候变化的主要原因。米歇尔·雅罗指出,全球气候变暖已经严重威胁到了我们的生存环境,必须要积极重视起来,节能减排,减少温室气体排放。

冰川:南极冰架正在消失中

气候变暖带来的直接后果就是冰川融化,这其中尤以南极的情况更为糟糕。最新研究显示,南极冰架(陆地冰延伸到海洋的部分)正迅速消失在海洋中,速度远超人们过去的预测。

《科学》杂志3月发表最新报告称,科学家分析了1994年—2012年这18年间欧洲太空署3颗卫星的数据,证实南极冰架面积正加速缩小,在整个研究时间段内,西部阿蒙森海的克罗森冰架和别林斯高晋海的维纳布尔冰架各自缩减了约18%。斯克里普斯海洋研究所的地球物理学博士研究生费尔南多·保罗说:“假如以我们观测到的这20年来的减少速度持续下去,那么阿蒙森海和别林斯高晋海的一些冰架本世纪就会消失。”

2100年,落基山脉冰川将消融90%

除了南极外,美国阿拉斯加大学的极地研究人员近日研究发现,近北极圈的阿拉斯加冰川融化速度也在进一步加快。两极冰川消融,内陆的冰川也无法幸免。加拿大科学家最新研究显示,到2100年,加拿大西部不列颠哥伦比亚省70%的冰川将消失,位于内陆落基山脉的冰川将消融90%,邻近的艾伯塔省境内也将有大量冰川消融。冰川消融将对农业、林业、旅游业以及生态系统等众多方面造成影响。

研究还指出,冰川融化可能导致另一个风险,即融冰将在2020年至2040年期间达到最大径流。联合国政府间气候变化委员会表示,目前冰川融化导致全球海平面每年上升0.7毫米,大致相当于格陵兰岛和南极洲冰川的总径流。到2100年前,冰川融化将导致海平面上升39厘米。

加拿大哥伦比亚大学教授盖瑞·克拉克表示:“冰川受气候影响,而非天气,冰川缩水标志着气候变化的发生及其严重后果,现在做出改变还能有所补救,但已经刻不容缓。”

海洋:全球珊瑚礁数量已经减少40%

消融的冰盖使得全球海平面上升,然而人类对于海洋的影响远不止于此。科学家们发现,已经有明显的迹象表明,人类对海洋的损害程度非常巨大。在对数百个来源的数据进行了开创性的分析之后,加州大学圣巴巴拉分校生态学家道格拉斯·J·麦考利和同事得出结论:人类处在对海洋及海洋动物造成前所未有的大破坏的边缘。

科学家们对海量数据进行了汇总,包括化石记录的发现、现代集装箱航运、渔获量和海底采矿的统计数据,这些数据的来源多种多样。虽然很多研究结果已经存在,但之前从未以这样的方式进行过汇总分析。

他们发现,已经有明显的迹象表明,人类对海洋的损害程度非常巨大。一些海洋物种遭到了过度捕捞,但更大的损害是物种栖息地的大规模丧失,这种情况可能会随着技术的进步而加速。例如,全球的珊瑚礁已经减少40%,部分原因是气候变化导致的温度升高。有些鱼类已经迁徙到了较冷的水域。曾经在弗吉尼亚州海岸十分常见的黑鲈鱼,如今已经北迁至新泽西。而没有那么幸运的物种,就未必能找到新的栖息地了。

像红树林这种脆弱的生态系统,正在被养殖场所取代,预计不到20年,我们消耗的大部分鱼类就将来自这些养殖场。底拖网渔船拖着横扫海底的大网,驶过了2000万平方英里的海域,把部分大陆架夷为平地。

变酸的海洋意味着什么?

科学家警告,海洋如此浩瀚,这些变化看似不会对海洋的生态系统造成冲击,但化石记录显示,之前曾发生过全球灾害对海洋造成破坏。

现在,碳排放正在改变海水的化学成分,海洋吸收二氧化碳后,酸性增强。美国《科学》杂志近期发表研究显示,海洋酸化可能是造成2.52亿年前地球生物大灭绝的元凶。

在距今约2.5亿年前的二叠纪末期,发生了地球有史以来最严重的大灭绝事件,估计地球上有96%的物种灭绝,其中90%的海洋生物和70%的陆地脊椎动物在灾难中消失,科学界将其称之为“二叠纪灭绝”。

这场灭绝的原因一直是科学界的谜团。这项研究显示,2.52亿年前,西伯利亚火山猛烈喷发,产生的二氧化碳改变了海洋酸度,结果导致大部分陆地生物和海洋生物死亡,成为地球史上5次生物大灭绝中规模最大的一次。

麦考利指出:“海洋物种也无法在大规模灭绝中幸免。”他强调,人类仍有时间扭转局面,但这需要制定并执行有效的程序,来限制对海洋的开发利用。

土壤:人类活动使土壤流失速度增长百倍之多

人类砍伐森林、开荒耕作的过程会加快土壤冲蚀流失的速度,这一点已经是人们的共识。而在最近的一项研究中,地质学家们首次对此给出了量化的结果:他们的研究结果显示,与自然状态相比,人类活动可以使土壤流失速度增长百倍之多。在人类的影响下,几十年内损失的土壤可能相当于自然状态下上千年的流失量。

研究者们针对罗阿诺克河、萨凡那河和查塔胡奇河以及美国东南部其他7条河流流域进行了研究,他们从这些河中收集了24份沉积物样品,然后从沉积物中的石英颗粒上,提取出一种名为铍-10的同位素。这种同位素是在宇宙射线照射下在土壤表层形成的。侵蚀速率越慢,土壤暴露在地球表面的时间就越长,同时铍-10的积累也就越多。

由此,科学家们发现,在欧洲殖民之前,这里山坡的土壤侵蚀速率大约是每25001英寸(相当于2.54厘米),而在人类扰动土地的高峰时期(也就是19世纪末到20世纪初),每25年就会流失1英寸厚的土地。

沿着皮埃蒙特南部,从弗吉尼亚到阿拉巴马,在阿巴拉契亚山脉和大西洋沿岸平原之间伸展着高低起伏的地形,黏土土壤的积累经历了成千上万年。然后,在经过了仅仅几十年的高强度砍伐以及棉花和烟草种植之后,土壤的侵蚀就相当于无人环境下上千年的程度了。论文作者之一、佛蒙特大学地质学家保罗·比尔曼说:“当人们收获了作物之后,土壤变得七零八落,于是土地就被侵蚀得更快了。”

“大地并不能快速地‘生产’出这些珍贵的土壤以补充人类带走的部分。”另一位论文作者、帝国理工学院的地质学家迪伦·鲁德说,“这样的趋势如果继续下去,将会是不可持续的。”

 


科技日报 2015 4 23

万有引力常数变化周期为5.9

科技日报北京422日电 (记者房琳琳)牛顿万有引力常数G,在过去40多年中被测量过多次,但是由于偶然和系统性的错误,测量结果间的差异比我们预想的要大得多。现在,科学家发现G值随时间每5.9年有一个振荡周期,他们认为G值变化跟测量本身没有关系,一定还有别的因素在影响着测量结果。

到底“别的因素”是什么?据物理学家组织网22日报道,加州理工学院退休科学家约翰·安德森与合作者在最近一期《欧洲物理快报》上发表了G值与一种叫做“每天时长”(简写LOD)之间关系的论文,其主要观点是,G值测量能在可预测的方式下变化。

科学家们注意到,G5.9年的振荡周期几乎完美地与地球的自转速率相配合,而地球自转速率由LOD测量值决定。尽管他们声称并不知道什么原因导致了G值和LOD之间的关联,但仍然小心翼翼地提出了他们的看法,“最有可能的”是与地核中的循环电流相关,不断变化的电流影响地球的转动惯量,影响到LOD,进而与密度变化一起影响到G值。

G常数是我们理解牛顿定义和爱因斯坦广义相对论中“重力”的必要条件。G常数不是直观的概念,与物体重力加速度g=9.81m/s2也不同。官方的G值是6.673889×1011N·m2·kg2,但是13次测量显示的结果在6.672×1011N·m2·kg26.675×1011N·m2·kg2之间,变化率大约在万分之一。

安德森说:“令人惊讶的5.9年周期被计算出来后,很多实验室测量的G值竟然可以协调统一了,而测量误差都限定在很小的数值以内。”

此前,科学家曾考虑,5.9年差不多是太阳11年周期的一半,太阳活动变化引起的几次太阳耀斑会影响地球大气层进而对转动惯量造成影响。然而,更详细的研究发现,二者之间并没有太连贯和直接的联系。后来,有关人员发表在2013年《自然》杂志上的论文称,地球的LOD周期为5.9年,波动周期与G值的周期惊人一致。

尽管LODG值密切相关,但科学家注意到LOD的变化范围最多只有10-9,比能改变G值的10-5幅值小得多,不足以解释“LOD的变化能导致G值的变化”这样的结论。

研究人员推测,这两种改变均来自地核的变化,或另一些地球物理过程使然。因此,科学家们打算在未来研究其他与G值相关联的因素。“我们计划探讨地球定点飞越异常与G值变化的联系,这些异常似乎也有周期性。”安德森说。

 


光明日报 2015 4 24

新一代海洋科学综合考察船“科学号”通过国家验收

本报北京424日电  记者齐芳从中国科学院获悉,国家重大科技基础设施“海洋科学综合考察船”项目——“科学号”24日在青岛通过国家验收,将投入正式运行。验收委员会认为,“科学号”是我国首艘具有自主知识产权、具有深远海探测与研究能力的4000吨级海洋科学综合考察船,各项指标均达到或优于批复的性能指标。

“科学号”海洋科学综合考察船是我国“十一五”国家重大科技基础设施项目,由中国科学院、教育部牵头,中国科学院海洋研究所作为项目法人单位,联合中国海洋大学、国家海洋局第一海洋研究所等共同建设的大科学装置。

20129月,“科学号”在青岛交付使用。它型长99.8米,型宽17.8米,型深8.9米,总吨位4711吨,续航力15000海里,自持力60天,载员80人,抗风力大于12级;采用当今世界先进的全回转电力推进系统,可实现015kn无级变速、低速原地回转和横向移动;配有高精度的动力定位系统和可控被动式减摇水舱,安装有自主研发的升降鳍板、侧推封盖等科考设施。

据介绍,“科学号”海洋科学综合考察船具备水体探测、大气探测、海底探测、深海极端环境探测以及遥感信息现场印证等长周期、立体交叉、综合同步探测的能力。通过两年的试运行,“科学号”成功地完成了南海南部构造演化及其资源效应、西太平洋暖池和主流系、冲绳海槽热液和南海北部冷泉、卡罗琳海山与雅浦海沟等国家重大深远海科学考察任务,取得了一系列重要科研成果。

验收委员会认为,“科学号”是“我国第一艘新一代海洋科学综合考察船”,“极大地提升了国家深远海综合考察研究的能力和水平,引领了我国海洋科学综合考察船的发展,其总体指标达到国际先进水平,部分指标达到国际领先水平”。

 


科技日报 2015 4 25

“科学”号海洋科考船通过国家验收

科技日报讯 (记者李大庆)记者从中科院获悉,由我国自主设计建造的“科学”号海洋科学综合考察船24日在青岛市通过了国家验收。至此,我国首艘具有自主知识产权、具有深远海探测与研究能力的4000吨级海洋科学综合考察船达到设计指标。

“科学”号核定总吨位4711吨,总长99.8米,型宽17.8米。其续航力达到15000海里,自持力60天,可载员80人。自20131月投入试运行后,“科学”号已多次出海,航行6万多海里,承担了“南海成因与南海中南部盆地构造研究”“热液系统海底环境特征及其影响”“主流系与西太平洋暖池变异机制”“典型弧后盆地热液活动及其成矿机理”“全球变化与海气相互作用太平洋专项”等国家重大项目,取得了诸多重要科研成果。

验收委员会指出,“科学”号总体指标达到国际先进水平,部分指标达到国际领先水平。它首次在科考船中采用吊舱式电力推进,装备了动力定位系统,实现了电站功率的最优配置;它装备的性能先进、功能齐全的船载探测与实验系统,具备深海大洋多学科综合立体考察等能力,为国家深远海海洋科学基础研究和高新技术研发提供了良好的海上移动实验室和试验平台,引领了我国海洋科学综合考察船的发展。

“科学”号是“十一五”国家重大科技基础设施建设项目,由国家发改委于2007年批准立项,2010年开工建设。中科院海洋所是项目建设法人单位,中国海洋大学等4家为共建单位。

 

 

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