地球科學

揭開白云鄂博巨量稀土富集之謎

中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所礦產(chǎn)資源研究院重點實驗室的楊奎鋒副研究員和范宏瑞研究員等開展了碳酸巖漿強烈分異演化的研究，相關(guān)論文發(fā)表于Geology。白云鄂博稀土-鈮-鐵礦床的稀土資源量位居全球首位。白云鄂博地區(qū)的巖漿碳酸巖包括鐵質(zhì)、鎂質(zhì)、鈣質(zhì)三種類型，依據(jù)不同類型碳酸巖脈間的穿插關(guān)系、碳酸巖脈的似斑狀結(jié)構(gòu)，以及碳酸巖脈狀中白云石、方解石礦物的核邊結(jié)構(gòu)判斷，碳酸巖具有從鐵質(zhì)，到鎂質(zhì)，再到鈣質(zhì)的演化趨勢。全球共發(fā)育527處巖漿碳酸巖，其中僅有5%為鐵質(zhì)碳酸巖，而白云鄂博是少有的能夠從鐵質(zhì)碳酸巖演化到鈣質(zhì)碳酸巖的實例。強烈的碳酸巖漿分異演化過程是白云鄂博巨量稀土元素富集的關(guān)鍵控制因素。

全球城市用地擴張對生態(tài)系統(tǒng)的影響

中山大學地理科學與規(guī)劃學院劉小平教授團隊首次從全球尺度剖析了城市擴張因子和氣候驅(qū)動因子對陸地凈第一性生產(chǎn)力（NPP）變化的影響和相對貢獻。研究論文發(fā)表于Nature Communications。研究發(fā)現(xiàn)，2000—2010年全球城市用地擴張導致陸地NPP呈現(xiàn)減少的趨勢（22.4 TgC year-1），這抵消了由氣候驅(qū)動因子導致的NPP增加部分的30%。論文綜合探討城市擴張因子和氣候驅(qū)動因子對陸地NPP變化的影響，分析了全球城市用地擴張和氣候驅(qū)動因子對同期陸地NPP變化的影響和相對貢獻，研究成果對于理解全球陸地NPP變化的復(fù)雜機制具有重要意義。

基于水汽來源探討青藏高原內(nèi)流區(qū)水量變化的原因

中國科學院青藏高原研究所圈層作用與環(huán)境變化團隊蘇鳳閣研究員課題組及合作者，基于三套大氣再分析資料（ERA-I、MERRA-2、JRA-55），利用WAM2水汽追蹤模型，追蹤并量化了高原內(nèi)流區(qū)1979—2015年的水汽來源。研究論文發(fā)表于Journal of Geophysical Research： Atmospheres。結(jié)果表明：陸源水汽主導了高原內(nèi)流區(qū)的水汽輸入（52%～54%），而內(nèi)循環(huán)（Local recycling）占水汽總輸入量的17%～22%；內(nèi)流區(qū)1979—2015年降水的增加主要源于夏季印度洋水汽貢獻的增加，且水汽主要通過研究區(qū)西、南邊界輸入；高原內(nèi)流區(qū)的凈水汽收支控制著區(qū)域陸地水儲量和湖泊水量的變化。

弧后盆地玄武巖鈣同位素研究

中國科學院海洋研究所深海中心孫衛(wèi)東課題組開展了關(guān)于弧后盆地玄武巖鈣同位素的研究，這對理解板塊俯沖和部分熔融過程中的鈣同位素分餾行為，應(yīng)用鈣同位素示蹤高溫地質(zhì)過程具有重要意義。該成果發(fā)表于Geochimica et Cosmochimica Acta。盡管這些BABBs源區(qū)受不同俯沖物質(zhì)的影響，但它們的鈣同位素組成與指示俯沖物質(zhì)影響程度的指標不存在相關(guān)性，表明該俯沖作用對BABBs源區(qū)鈣同位素組成的影響不顯著，因此推測該地區(qū)俯沖物質(zhì)的鈣同位素組成與地幔相似，或俯沖板片進入BABBs源區(qū)的鈣元素通量較小。俯沖沉積物的沉積深度是決定沉積物組分的重要因素，可進一步?jīng)Q定俯沖過程對地幔鈣同位素組成的影響。

巖漿房中“晶粥”對于玄武質(zhì)巖漿的改造

中國科學院廣州地球化學研究所楊陽及合作者針對巖漿房中玄武質(zhì)巖漿與晶粥的反應(yīng)展開實驗巖石學研究。研究論文發(fā)表于Geochemistry， Geophysics， Geosystems。實驗采用干體系下玄武巖漿最初結(jié)晶的礦物（橄欖石和斜長石）作為晶粥組成，利用不同Mg#的玄武巖與其反應(yīng)。實驗結(jié)果可以應(yīng)用到大洋和大陸不同構(gòu)造環(huán)境下玄武巖漿的形成和演化過程。論文提出全球富Al MORB的成因為MORB巖漿與晶粥的反應(yīng)。強調(diào)利用高Mg#單斜輝石的組成來反演巖漿組成需要謹慎。同時提出巖漿房過程對于玄武質(zhì)巖漿的改造在不同構(gòu)造背景下普遍存在。

碳酸鹽巖風化碳匯研究進展

中國科學院地球化學研究所劉再華研究員與柏林自由大學Georg Kaufmann教授研究團隊合作，開展了全球碳酸鹽風化碳匯通量對氣候和土地利用變化的敏感性的研究，探討了全球氣候和土地利用對碳酸鹽巖風化碳匯的控制機理，并預(yù)測了未來碳匯的變化趨勢。相關(guān)成果發(fā)表于Nature Communications。研究碳酸鹽巖風化過程對氣候和土地利用變化的敏感性不僅有助于解決所謂的“全球遺失碳匯問題”，而且有助于揭示該地質(zhì)過程在未來全球碳循環(huán)中的地位，以應(yīng)對全球氣候變化。碳酸鹽巖風化碳匯將在未來敏感地響應(yīng)全球變化，包括氣候和土地利用變化兩方面（均影響徑流），應(yīng)當被考慮到全球碳循環(huán)模型中。

基于多智能體的土地利用優(yōu)化模型構(gòu)建

中國科學院地理科學與資源研究所宋偉等耦合具有土地利用規(guī)劃知識的MAS（Multi-agent system，MAS）與混合蛙跳算法（Shuffled Frog Leaping Algorithm，SFLA）的搜索迭代機制，發(fā)展了一種新的多智能體混合蛙跳算法（Multi-Agent Shuffled Frog Leaping Algorithm，MASFLA）土地利用優(yōu)化配置模型。研究成果發(fā)表于Computers， Environment and Urban Systems。模型在天津市薊州區(qū)的模擬顯示MASFLA優(yōu)化效果顯著；MASFLA的優(yōu)化效果要優(yōu)于單一算法；MASFLA模型能夠調(diào)節(jié)不同決策主體間的用地沖突，在多個優(yōu)化目標與限制條件下，同時對區(qū)域土地利用空間結(jié)構(gòu)與數(shù)量進行優(yōu)化配置，從而促進區(qū)域土地的可持續(xù)利用。

山地地表溫度地形效應(yīng)分析與改正研究進展

中國科學院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所數(shù)字山地與遙感應(yīng)用中心山地遙感研究團隊從山地地表溫度地形效應(yīng)特征研究出發(fā)，系統(tǒng)分析了山地地表溫度隨地形關(guān)鍵因子的變化特征，并提出了可行的改正方法。系列研究成果分別發(fā)表于Remote Sensing of Environment和International Journal of Remote Sensing。研究認為，簡單采用該方法進行地表溫度地形效應(yīng)歸一化不可行。通過歸一化地形因子，如將坡度歸零、海拔統(tǒng)一到同一海拔、太陽輻射因子歸一化等，并將歸一化數(shù)據(jù)集重新估算地表溫度，進而得到地形歸一化的地表溫度數(shù)據(jù)，實現(xiàn)地表溫度地形效應(yīng)的改正。