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文章介绍了太阳系和太阳系外行星冰冻圈。太阳系各行星和卫星的表面温度差异很大,它们的冰冻圈发育各不相同。水星和月球的两极陨石坑的永久阴影区中可能有水冰存在。金星太热,表面既没有液态水,也不可能有水冰存在。火星两极存在永久性冰帽,包括水冰和干冰(固态CO2)。在太阳系雪线之外,存在很多冰卫星和富含水的矮行星,它们的主要是由水冰组成的;在极低的温度下,水冰甚至比地球上的岩石还要坚硬,并成为这些星体的壳层。除了水冰,其他易挥发组分如CO2、CH4、N2、CO等在极低温度下都会凝固为冰,形成不同于水冰的冰冻圈。因此,行星冰冻圈具有与地球冰冻圈迥然不同的丰富多样性。对行星冰冻圈的研究有助于我们扩大视野,更深入地理解地球冰冻圈,也将有助于我们理解太阳系的形成、地球水分的来源、地球深时古气候环境和生命演化,以及开展未来的系外生命探测。 相似文献
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低温微生物及其在污水处理中的应用研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
低温微生物是极端环境微生物研究的热点之一,20世纪70年代以来,低温微生物的研究及应用逐渐引起人们的关注。低温微生物通过多种耐冷机制克服了低温对其细胞带来的不利影响,使其在低温下仍具有生存与繁殖的能力。文章对低温微生物的菌种资源进行了归纳,综述了低温微生物耐冷机制及其对不同类型低温污水的处理应用,并对低温微生物的研究发展方向进行了展望。 相似文献
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冰冻圈与生物圈间密切的互馈作用关系在全球变化下不断加强,深刻影响着全球环境治理和人类社会可持续发展。文章从冰冻圈生态系统基本格局与功能、对变化环境的响应过程及适应性策略等角度,全面阐释了冰冻圈生态系统的分布格局及其在全球生态系统功能与人类福祉中的作用、冰冻圈生态系统对全球变化的高度敏感性与指示性、冰冻圈生态系统在生物多样性维持及生物生产力增效等方面的屏障作用等,提出了变化环境下冰冻圈生态系统健康维持的有效调控路径;从而较为系统地介绍了冰冻圈生态学的基本内涵与学科进展,并指出了冰冻圈生态学未来主要发展趋势。 相似文献
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我国湖泊数量大、分布广、类型多,被认为是世界上湖泊生态类型最为丰富的国家之一。多样化的湖泊环境孕育了丰富的微生物多样性和资源,但迄今人们对其结构和功能尚知之甚少。通过大规模的湖泊微生物组分析和比较基因组研究,可揭示我国湖泊微生物多样性的分布规律、形成机理和维持机制,阐明典型湖泊微生物功能基因的组成,探索极端环境条件下湖泊微生物的适应机制,发现新的微生物功能和代谢途径,并通过比较不同环境条件下驱动地球元素循环的微生物功能基因组、环境转录组成和蛋白组,揭示微生物驱动湖泊生态系统中关键元素循环的过程、机制及其环境调控机理。这些研究结果的获得,将不仅有助于深入了解湖泊生态系统结构与功能,促进地球科学与生物学间的交叉与融合,推动学科持续发展,而且将为我国湖泊微生物资源的保护与可持续利用及湖泊生态环境的治理与保护提供科技支撑。 相似文献
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20世纪80年代以来,现代气候系统理论的建立和发展推动了冰冻圈科学和气候学的交叉融合,进而催生了冰冻圈气候学。冰冻圈的形成演化和地球气候有着密切关系。冰冻圈不仅是一定条件下气候的产物,其变化也影响到天气和气候,影响人类社会经济和可持续发展。冰冻圈气候学就是研究冰冻圈变化与大气圈的互馈作用及其物理机制的科学。文章从介绍冰冻圈气候学的发展历史入手,系统阐释冰冻圈气候学的基本概念和学科特点。冰冻圈气候学重点研究冰冻圈在天气气候及大气环流形成与变异中的作用、冰冻圈-大气圈相互作用的过程与机理、气候系统和冰冻圈模式的发展、气候变化与冰冻圈变化的预估,以及冰冻圈气候学对经济社会的服务功能。继续深化对冰冻圈和大气圈相互作用过程与机理的认识,推动陆地冰冻圈、海洋冰冻圈和大气冰冻圈过程参数化方案向精细化、定量化、复杂性方向发展,特别是重点考虑冰冻圈不同分量和要素非线性作用的时空尺度,发展耦合冰冻圈过程的全球与区域气候系统模式是冰冻圈气候学的未来发展趋势。 相似文献
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基因工程生物向环境释放的生态危险性地球现存已发现和未发现的生物估计有1000多万种,其各自独特的基因是30亿年地球生命进化过程中形成的。天然的生物基因库对人类是一个巨大的宝藏,一笔难以估量的财富,它也维系着人类自身的命 相似文献
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冰冻圈灾害包括陆地冰冻圈灾害、海洋冰冻圈灾害和大气冰冻圈灾害,冰冻圈灾害分布广泛,对社会造成的损失和影响巨大。气候变暖导致冰冻圈灾害的发生频率和强度越来越高,使冰冻圈及其影响地区消除贫困、气候变化减缓与适应,以及经济社会可持续发展面临严峻挑战。早期,冰冻圈灾害学主要以单灾种的致灾事件、灾害影响和防治研究为主,且多集中于雪崩、冰湖溃决和冰川泥石流灾害。20世纪80年代以来,冰冻圈灾害学研究范畴扩大,冻土灾害、海冰灾害、冰凌灾害等得到广泛关注和深入研究。近10年,伴随冰冻圈科学体系的建立、完善,冰冻圈灾害学学科体系正在孕育发展,且在冰冻圈灾害风险、影响与适应方面进展显著。基于已有研究,文章详细阐述了冰冻圈灾害学学科内涵,评述了冰冻圈灾害时空特征及其综合影响,进而提出了未来冰冻圈灾害学学科建设和发展的建议。 相似文献
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随着我国西部大开发战略的实施和气候变暖对青藏高原影响的日益显著,多年冻土变化对生态、水文、气候和工程建设的影响日渐突出,多年冻土的长期定位监测和大范围野外调查已经成为冰冻圈、生态、水文、气候和寒区工程建设等方面深化研究和解决重大科学和工程问题的重大需求。中科院青藏高原冰冻圈观测研究站(简称"高原冰冻圈站")自建站以来对青藏高原多年冻土进行了长期连续的监测和大范围的野外调查,开展了多年冻土水热状况的变化机理、模型模拟和生态效应综合研究。特别是近年来在科技部、国家自然科学基金委和中科院等重大项目支持下,高原冰冻圈站积极开展国内外科研合作,规范了多年冻土野外考察和定位监测的方法,建成了在国际上处于领先地位的多年冻土综合监测网络;系统地开展了高原多年冻土分布、温度、厚度和地下冰空间分异规律的定量研究,基于多源数据和多模式比对,发布了空间分辨率为1 km的高原多年冻土温度、厚度和地下冰的空间格网数据。基于长期监测数据,构建和改进了适合于青藏高原多年冻土的一维热传导模式和陆面过程模式,定量评价了过去30年来高原尺度多年冻土的变化及物理机制。这些科研成果不仅为青藏铁路建设、三江源国家公园生态保护、区域气候模拟等问题的解决提供了强有力的基础数据支撑,同时也面向国家需求和国家重大项目研究,推动决策咨询服务。有关青藏高原多年冻土区植被、生态和土壤有机碳氮空间分布的研究成果,填补了该领域的国际空白,为未来地球国际科学研究计划和地球系统模式发展提供了最为基础的本底数据支撑。 相似文献
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冰冻圈与气候变化、人类工程活动和社会经济发展具有极为密切的关系,冰冻圈变化及其引发的冰冻圈灾害使寒区工程建设和安全运营面临着巨大的挑战。冰冻圈各要素对重大工程影响具有显著不同的特点,冰川、积雪、海(河、湖)冰等主要以灾害方式影响重大工程的建设、安全运营和服役性。冻土作为工程构筑物的特殊地基土,冻融灾害和冻土热力学稳定性变化均会直接影响工程的稳定性。随着全球气候环境变化,冰冻圈各要素变化及其水文、生态环境、地表过程等变化均对重大工程产生显著的影响,需加强重大工程建设和安全运营与环境因素变化之间关系研究,重大工程安全保障技术也需更加综合地考虑气候和环境变化的影响。因此,气候和环境变化将成为未来冰冻圈区重大工程建设、安全运营和工程服役性必须考虑的重要因素。同时,"一带一路"基础设施建设不仅给冰冻圈工程学带来机遇,而且也使其面临更大的挑战。 相似文献
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冰冻圈科学作为一门自然和人文深度交叉的新兴学科，其目的是认识自然规律，服务人类社会，促进可持续发展。近年来，中国冰冻圈研究实现了从传统基础研究到服务国家重大需求的跨越，这标志着学科的日臻成熟。北京冬奥会是我国重要历史节点的重大标志性活动。早在2016年冬奥会申办成功之初，当意识到国际顶级赛事对雪冰特殊需求“近在眼前”后，冰冻圈科学国家重点实验室即以国家自然科学基金创新研究群体项目（三期）和中国科学院学部院士咨询项目为依托，率先在河北张家口滑雪场开展了观测研究。过去5年来，冬奥雪务需求牵引着我国冰冻圈科学团队在雪冰物理关键技术环节上集中攻关，推动了学科向应用领域的延拓，取得了预期成果。文章总结研究团队研发的冬奥雪务保障关键技术，展望我国冰雪产业发展路径，从战略思维、科学积淀及实践创新的角度阐述冰冻圈科学的应用及拓展，提出了相关思考和建议。 相似文献
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冰冻圈水体以固态存在,固态水融化后在流域、区域乃至全球尺度上影响水文、水资源和水循环。文章从水文学视角,重点从冰冻圈水文功能、融水径流过程及其影响、冰冻圈水文生态与环境效应等方面介绍冰冻圈水文研究的内容和最新进展。冰冻圈水文功能主要表现在水源涵养、径流补给、水资源调节3个方面。在气候变暖的背景下,冰冻圈水文过程已经发生了显著变化,冰川消融期提前,冰川融水径流增多;融雪期提前,多年冻土退化导致冬季径流增加,对流域径流的年内调节能力增加。预估未来气候变化情景下,冰川融水持续减少,其变化对我国西北地区的水资源管理带来更大挑战。冰冻圈水文过程变化也对寒区生态系统和生态工程、洪水灾害及可持续发展、乃至地缘政治有重要影响。 相似文献
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第四纪是以大冰期为标志的最新地质历史时期。这个大冰期的基本特征是轨道尺度的冰期-间冰期交替及亚轨道尺度的冰阶-间冰阶变化。现在是比较温暖的间冰期,冰川只覆盖陆地面积的10%。而在冰期最盛时,冰川覆盖全球陆地面积的30%,冻土扩展,气候干旱,风沙盛行,海平面降低130—150 m,植被向低纬度收缩10o以上,垂直带谱下移1 000 m以上。冰期天文理论成功解释了冰期-间冰期循环周期问题,但还存在诸多挑战。第四纪也是古人类向现代人发展的时期。古人类诞生于东非,约200万年前曾向欧亚大陆有限扩散,但一直到了末次间冰期才大规模扩散;尤其在随后的末次冰期中,人类更是借助于大陆桥扩散到美洲和澳洲。新仙女木事件后,气候变暖,人类进入细石器时代并逐渐过渡到农业社会。工业革命开始,人类发展深刻影响到了地球的自然进程,导致全球变暖,预示着一个"人类纪"的到来。 相似文献
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冰冻圈与人类社会(人类圈)息息相关,随着全球变暖和冰冻圈普遍退缩,冰冻圈对人类社会的致利和致灾效应均在发生深刻的变化:一方面,冰冻圈灾害以频发的极端事件加剧呈现;另一方面,冰冻圈服务能力整体将不断减弱乃至丧失。文章在介绍冰冻圈核心区及其主要影响区域的人文社会特征基础上,对冰冻圈功能与服务及其价值理论进行论述,并以全球高山"水塔"的重要性和极地系统变化为例阐述冰冻圈功能和服务变化及其影响,最后进一步讨论了提升冰冻圈影响区社会生态-系统恢复力的路径。 相似文献
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冰是冰冻圈核心物质,但不同冰冻圈要素因冰的含量及其他物质组成有所不同,物理性质及各种物理过程存在明显差异。经过20世纪中后期对冰的物理性质的大量实验研究和冰冻圈主要要素物理特征的广泛调查,冰的物理性质和冰冻圈主要要素物理特征的基本概念得以明确。随着冰冻圈科学体系的建立和服务于社会经济发展的需要,冰冻圈物理研究在3个方面要着力发展:(1)提高冰和冰冻圈要素物理性质的定量刻画精度,为过程模拟、冰冻圈灾害防治和冰冻圈服务提供关键参数支持;(2)加强冰冻圈主要要素综合物理过程的模拟研究,特别是要开展实体和相似性模拟实验;(3)推进冰冻圈多模式及其与其他圈层模式的耦合研究。 相似文献