第四纪全球变化研究

第四纪全球变化研究

摘要:第四纪全球变化是地球系统演化过程的客观事实,已成为当前地球科学研究所关注的热点问题之一。本文回顾第四纪全球变化研究主要进展和中国学者在第四纪全球变化研究中做出的重要贡献,指出了中国第四纪研究的主要方向，以及我国学者在第四纪研究不足。

关键词:第四纪全球变化研究进展国内研究不足创新方向

1 全球变化简介

当今,人类正面临着一系列前所未有的重大全球性环境问题—温室效应与全球变暖、海平面上升、人口激增与土地荒漠化、森林面积剧减与生物物种的快速灭绝、水资源匮乏、臭氧层破坏、大气中氧化作用的减弱、环境恶化与灾害频发等。经过30多年来全球科学家的研究,人们逐渐认识到人类在改变自己居住环境的过程中,其影响的范围不是局部的、区域性的,而是全球规模的,它涉及地球系统各圈层的相互作用,因此,全球变化已成为当前地球科学研究的热点问题。

全球变化是20世纪80年代开始新兴的科研领域,其目的在于描述和理解人类赖以生存的地球环境系统的运转机制、变化规律以及人类活动对地球环境的影响,从而提高对未来环境变化及其对人类社会发展影响的预测和评估能力,为全球环境问题的宏观决策提供科学依据。

全球变化研究是一门跨地球科学、环境科学、宏观生物学、天文学、遥感技术以及有关社会科学的综合性、交叉性和系统性的科学体系。全球变化的研究对象是地球系统的各个圈层及其相互作用(包括大气圈、水圈、生物圈、人类圈、地圈),其直接的研究对象是地球巨系统中的物理、化学、生物和人类等子系统。显然,环境问题对于世界各国的经济发展和人类社会生存有着深远的影响,它直接涉及到地球上有限资源的可持续利用和地球的可居住性等重大的战略性科学与社会问题。因此,认识了解地球系统科学,预测、延缓或适应全球变化,对于协调自自然与社会的持续稳定发展有着积极的意义。

2 第四纪全球变化研究进展

2.1第四纪全球变化研究的国际进展

在过去几十年中,数十个国家众多的科学家投身于全球变化科学

的研究,取得了一系列重要进展,它对于减少未来环境预测的不确定性、促进未来社会可持续发展具有不可估量的价值。这些进展主要

包括:①对地球系统进行了空前的多学科交叉研究,取得了大量高质

量的科学数据,发现了一些新的现象,如海洋中的高营养盐低生产力

区和铁在初级生产力中的重要作用等。②提出了地球系统中的几个

关键性问题,如全球碳循环、水循环、食物系统等,将全球变化研究

推进到集成研究阶段。③对地球系统的碳循环有了深入认识,初步找

到了所谓丢失的“碳汇”。研究认为,陆地生态系统是个“汇”,但

也有研究认为,陆地目前“汇”的作用到下个世纪很快就会变“源”。

④热带海洋观测系统(GOOS)的建立,特别是在太平洋赤道地区建立了

比较完整的El Nino监测系统,同时建立了可以提前半年至一年预报ElNino发生的数值模式。⑤过去全球变化研究(PAGES)在认识气候

的自然变率、工业化前的全球大气成分、全球温室气体的自然变化

及其与气候的关系、陆地生态系统对过去气候变化的响应、过去气

候系统的突发性变化方面做出了重要贡献。

2.2第四纪全球变化研究的国内进展

作为全球变化研究的积极倡导者和参加者,中国科学家从20世纪80年代初就开始参加全球变化科学重大国际计划的可行性研究。30

年来,中国科学家在全球变化领域做出了具有中国特色的国际性贡献,完成了一批具有国际影响的研究成果:①中国科学家提出东亚季风系

统和季风区域的概念,并利用黄土古土壤序列、第三纪风尘堆积、湖泊、海洋、石笋记录、冰芯及历史文献等,建立了季风区域环境演化

序列,在国际全球变化研究领域具有重要学术地位。②青藏高原的气

候环境变化研究成为国际关注的学术热点,特别是高原冰芯研究以及

高原上空夏季臭氧异常低值中心的发现等研究居国际先进水平,在国

际上有重要影响。③在全国范围的气候植被分类,区域蒸散模式与自

然植被NPP与碳储量的空间格局,土壤有机碳库的储量,生态系统的

碳密度与收支等方面,特别是对湿地生态系统的CH4及相关痕量气体

的通量观测、发生和排放问题有了一定的探索,取得了重要研究成果。

④在大气水循环、流域水循环、水循环的生物过程、社会经济与水

循环、农业与水承载力等与农业有关的诸多水问题方面取得了重大

进展,特别是对西部流域水循环中的水与生态问题做出了突破性进展,为西部大开发乃至全国经济的发展做出了巨大贡献。⑤我国科学家

已从积极参与国际计划逐步转向由我国主持在世界上开展的一系列

大型全国性科学实验,为国际全球变化研究做出了显著贡献。

3 我国第四纪全球变化研究存在的问题

尽管我国第四纪全球变化研究取得了较大的进展，但也暴露出很

多深层次的问题，这些问题严重地影响着学科的发展，同时也使得

全球变化研究未能在国家重大建设需求方面发挥更大的作用。这些

问题主要包括：

第一，当前中国的全球变化研究主要关注国内，这将影响我们对

全球尺度全球变化问题成因和影响的认识，用全球的视角、方法来

解决我们面对的全球变化难题显然已非常重要。我国当今经济发展

与环境外交面临全球环境问题引发的诸多挑战的形势，也需要我国

自身为全球变化问题提供科学和技术的支撑。

第二，中国在第四纪全球变化的科学积累总体上提炼不够，尚未

形成一个战略体系，特别在国家层面上有关的战略规划、机制协调

和顶层设计等都显不足。国际上新的科学概念和领域的提出，以及

科学成果和规律的最终总结上，我国科学家的贡献较少.

第三，第四纪全球变化研究与社会科学和政策的交叉不够，大气、海洋、陆地通力协作体制也未建立，其它领域的参与，特别是与经

济学等社会科学的交叉研究明显不足且重视不够。事实上第四纪全

球变化涉及一系列国家的重大经济环境和社会政策、国际合作、承

担国际任务等重大问题，我们在这方面结合的不够。

第四，全球变化是研究地球自然环境系统演变和人类自身发展的

重要前沿科学，全球变化领域的知识和理念是理解当前全球和区域

环境问题最重要的基础之一，相关的学者理应承担起科普宣传的社

会责任；不重视教育和普及，就会逐渐丧失发展后劲。因此，加强

中国第四纪全球变化研究的教育和知识普及，不仅是促进本学科发

展的要求，也是一种重要的科学和社会责任；从而更好推动我国相

关科研领域的发展，继续保持该领域在国际学术界的先进地位。

4第四纪全球变化的突破点

全球变化对人类的经济、社会产生显著、多方面的深刻影响，而

经济社会不同发展模式对全球变化也会产生直接影响。应对全球变

化的决策要建立在对各种相互影响系统的技术经济评估之上，若没

有系统的第四纪全球变化经济学研究，就没有科学的全球变化决策。第四纪全球变化的经济学研究以自然科学与经济学相结合的新理念、新方法研究全球变化问题，并以多学科交叉思路和综合评估方法对

当今全球变化决策提供技术和经济依据。