氣溶膠在大氣邊界層中的火爐、穹頂與陽(yáng)傘效應(yīng)

中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所辛金元研究員團(tuán)隊(duì)與哈佛大學(xué)Scot T.Martin教授團(tuán)隊(duì)合作，基于北京地區(qū)大氣污染邊界層物理與化學(xué)耦合觀測(cè)，聯(lián)合構(gòu)建了氣溶膠在大氣邊界層中的火爐、穹頂與陽(yáng)傘效應(yīng)模型。研究論文發(fā)表于Geophysical Research Letters。論文探究了區(qū)域大氣污染成因與控制策略與氣溶膠與邊界層相互作用的機(jī)制。研究揭示大氣中存在一個(gè)轉(zhuǎn)換高度h，在h之上吸收型氣溶膠對(duì)邊界層抑制作用強(qiáng)于散射型氣溶膠（即，“穹頂”效應(yīng)＞天空“陽(yáng)傘”效應(yīng)），在h之下散射型氣溶膠對(duì)邊界層抑制作用強(qiáng)于吸收型氣溶膠（即，地面“陽(yáng)傘”效應(yīng)＞“火爐”效應(yīng)）。該轉(zhuǎn)換高度h與早晨殘留層高度密切相關(guān)。

華北平原霧霾形成機(jī)制概念圖。（a）為南風(fēng)傳輸污染物累積在華北平原上空；（b）氣溶膠吸收散射太陽(yáng)輻射，基于“穹頂”和“陽(yáng)傘”效應(yīng)對(duì)邊界層產(chǎn)生雙重抑制效果，促進(jìn)污染累積爆發(fā)（圖片來源于中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所網(wǎng)站）

不同高度氣溶膠層作用下邊界層高度日變化特征（圖片來源于中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所網(wǎng)站）

揭示樹木葉片衰老響應(yīng)全球變暖的機(jī)制

四川大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院劉建全等人與中山大學(xué)、浙江農(nóng)林大學(xué)、加拿大魁北克大學(xué)、美國(guó)佛羅里達(dá)州立大學(xué)等單位的研究人員合作，揭示了在全球變暖的大背景下，秋季物候變化——葉片衰老的響應(yīng)機(jī)制。研究論文發(fā)表于Nature Climate Change。基于過去60余年的50多萬條秋季物候數(shù)據(jù)，研究人員發(fā)現(xiàn)與“冷秋”相比較，“暖秋”時(shí)葉片衰老表現(xiàn)出更強(qiáng)的氣候響應(yīng)、更高的物候可塑性，揭示了秋季物候?qū)夂蝽憫?yīng)的非線性模式。另外，“暖秋”時(shí)葉片衰老時(shí)間的推遲，主要是夜間溫度升高導(dǎo)致的。但是，白天溫度升高，尤其是在“暖秋”，會(huì)引起干旱脅迫，從而導(dǎo)致秋季葉衰老提前。

三峽水庫(kù)消落區(qū)植被—土壤系統(tǒng)恢復(fù)特征研究

中國(guó)科學(xué)院水生植物與流域生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室葉琛、張全發(fā)等研究人員和格里菲斯大學(xué)河流研究所Chengrong Chen教授研究團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合研究了三峽水庫(kù)消落區(qū)在經(jīng)歷10年水淹干擾后其植被-土壤系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化及恢復(fù)機(jī)制。研究論文發(fā)表于Geoderma。長(zhǎng)期周期性水淹使得消落區(qū)土壤中總氮和總磷的含量平均減少了17%。消落區(qū)中淹沒頻率高的海拔區(qū)間擁有較低的植被物種多樣性和豐富度，消落區(qū)水文變化會(huì)對(duì)消落區(qū)的植被和土壤元素含量產(chǎn)生重要的影響。消落區(qū)植物群落即使在連續(xù)10年的周期性淹水之后，也可以經(jīng)過一個(gè)生長(zhǎng)季從先前的淹水中部分恢復(fù)過來，其恢復(fù)主要受到同一時(shí)期土壤化學(xué)性質(zhì)的影響。

大尺度土壤粒徑空間插值和土壤質(zhì)地分類研究

中國(guó)科學(xué)院地理資源研究所史文嬌等使用5種機(jī)器學(xué)習(xí)模型和等距對(duì)數(shù)比3種對(duì)數(shù)比轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)方法，對(duì)黑河流域進(jìn)行土壤粒徑插值和土壤質(zhì)地分類的系統(tǒng)比較。研究結(jié)果發(fā)表于Hydrology and Earth System Sciences。結(jié)果表明，對(duì)數(shù)比轉(zhuǎn)換方法降低了土壤粒徑數(shù)據(jù)的偏度。在土壤質(zhì)地分類方面，RF和XGB，具有較高的總體精度和Kappa系數(shù)。使用對(duì)數(shù)比轉(zhuǎn)換方法（尤其是CLR和ILR）可以改善STRESS。直接分類法和間接分類法的空間預(yù)測(cè)圖在黑河流域上游和中游的細(xì)節(jié)表現(xiàn)較為類似，而利用對(duì)數(shù)比轉(zhuǎn)換方法的間接分類圖在下游具有更多的細(xì)節(jié)信息。土壤質(zhì)地的間接分類法與直接分類法相比，Kappa系數(shù)提高了21.3%。

潮間帶多環(huán)芳烴分布影響機(jī)制研究

中國(guó)科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所陳令新研究員等利用其在復(fù)雜環(huán)境基質(zhì)樣品分析方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，研究人為因素對(duì)中國(guó)潮間帶多環(huán)芳烴分布的影響。研究論文發(fā)表于Nature Sustainability。潮間帶是地球表面資源最豐富、物質(zhì)和能量交換最激烈的區(qū)域。人類活動(dòng)產(chǎn)生的污染物通過地表徑流等途徑進(jìn)入到潮間帶區(qū)域，對(duì)其生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了強(qiáng)烈的影響。多環(huán)芳烴（PAHs）具有高毒性、持久性、生物累積性，能夠遠(yuǎn)距離遷移，在環(huán)境中廣泛存在。研究結(jié)果揭示了潮間帶沉積物中PAHs污染特征，可在一定程度上反映區(qū)域工業(yè)化和城市化水平，同時(shí)為其他潮間帶區(qū)域PAHs水平的預(yù)測(cè)與評(píng)估提供指導(dǎo)。

采樣區(qū)域及PAHs分布圖。a-c分別代表潮間帶分布圖、PAHs在枯季、雨季的分布及對(duì)應(yīng)GDP水平（圖片來源于中國(guó)科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所網(wǎng)站）

沉積物TOC、氣候因素和經(jīng)濟(jì)社會(huì)因素對(duì)PAHs分布的影響示意圖（圖片來源于中國(guó)科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所網(wǎng)站）

三江平原濕地保護(hù)工程成效評(píng)估

中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所王宗明研究員等在三江平原濕地保護(hù)工程成效評(píng)估中取得研究進(jìn)展。研究論文發(fā)表于Journal of Environmental Management。研究團(tuán)隊(duì)以三江平原這一國(guó)家濕地保護(hù)工程實(shí)施的重點(diǎn)區(qū)域作為研究區(qū)，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)：國(guó)家濕地保護(hù)工程在減緩濕地?fù)p失和提升區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)方面扮演了重要的角色。工程實(shí)施后，三江平原的濕地?fù)p失率明顯下降。2000-2015年相比于1990-2000年，區(qū)域生境適宜性良好的面積和生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量減少率明顯下降，區(qū)域水源涵養(yǎng)能力和食物生產(chǎn)能力明顯提升。9個(gè)國(guó)家級(jí)濕地保護(hù)區(qū)起到了重要作用。

繪制全球在中國(guó)的碳足跡

北京理工大學(xué)管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)院王兆華教授等與生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院、北京師范大學(xué)、密西根大學(xué)安娜堡分校、密西根大學(xué)等單位的科學(xué)家合作，繪制全球在中國(guó)的碳足跡。研究論文發(fā)表于Nature Communications。我國(guó)出口驅(qū)動(dòng)的碳足跡熱點(diǎn)主要集中在一些制造業(yè)中心地區(qū)，包括長(zhǎng)三角（如上海）、珠三角（如東莞）和華北平原（如天津）等，這些城市均擁有接近世界級(jí)的海運(yùn)港口，而大約1%的國(guó)土面積可容納75%的出口驅(qū)動(dòng)碳排放。文章中所繪制的碳足跡地圖為指導(dǎo)基于消費(fèi)的減排政策制定提供了參考，為中國(guó)的城市層面等減排個(gè)體識(shí)別出了碳減排的靶向熱點(diǎn)。

過去2500年自然和人為變化對(duì)瀘沽湖有殼蟲群落的影響

中國(guó)科學(xué)院城市環(huán)境研究所水生態(tài)健康研究組（楊軍團(tuán)隊(duì)）和中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所羊向東團(tuán)隊(duì)選擇瀘沽湖為研究對(duì)象，以有殼蟲群落分析為切入點(diǎn)，結(jié)合地球化學(xué)指標(biāo)和年代分析研究過去2500年以來群落演變特征，分析驅(qū)動(dòng)有殼蟲群落變化的生態(tài)因子和生態(tài)過程。研究論文發(fā)表于Science of the Total Environment。研究發(fā)現(xiàn)瀘沽湖生態(tài)系統(tǒng)演化可以劃分為三個(gè)階段，分別對(duì)應(yīng)了不同的自然變化和人類活動(dòng)。第一階段（公元前500年—公元800年）；第二階段（公元800年—公元1920年）；第三階段（公元1920年—公元2010年）。有殼蟲可以作為環(huán)境變化的敏感指示生物，用于監(jiān)測(cè)和模擬湖泊生態(tài)系統(tǒng)的演變過程。