气候变暖的原因综述怎么写好_气候变暖的原因综述怎么写

1.与天然气水合物分解有关的海底滑坡和气候突变

2.土壤碳循环,对全球变暖的影响

3.为什么人们不想相信气候变暖存在

4.　研究现状

5.高中地理，求带图详细解释一下这段话

6.Science：过去气候预示着我们的未来

7.除了温室效应，碳循环对气候的影响还有什么？

大学化学

大气污染现状及措施

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大气污染现状及措施

摘要：我们人类生活在地球大气的底部，并且一刻也离不开大气。大气为地球生命的繁衍，人类的发展，提供了理想的环境。它的状态和变化，时时处处影响到人类的活动与生存。随着经济的发展和人们对大气保护意识不足，大气污染越来越严重。提高全民的环保意识，防治大气污染越来越重要。

关键字：大气污染 健康 环境 可持续发展 防治

Atmospheric Pollution Situation and Measures

Summary:

We humans live in the bottom of the Earth's atmosphere, and the moment withoutthe atmosphere.The atmosphere is the proliferation of life on Earth, human development, provides an ideal environment. Its status and changes, and always affect human activity and survival. With

economic development and people's lack of awareness on the protection of the atmosphere, air pollution is

getting worse. Raise people's awareness

of environmental protection, prevention of air

pollutionis increasingly important.

Keywords:

Air pollution prevention

and control healthy environment for

sustainable developme

1大气污染的概念按照国际标准化组织（ISO）的定义，“大气污染通常是指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到足够的时间，并因此危害了人体的舒适、健康和或环境污染的现象”。

大气污染物主要分为有害气体（二氧化碳、氮氧化物、碳氢化物、光化学烟雾卤族元素等）及颗粒物（粉尘和酸雾、气溶胶等）。它们的主要来源是工厂排放，汽车尾气，农垦烧荒，森林失火，炊烟（包括路边烧烤），尘土（包括建筑工地）等。

2 大气污染的现状

2.1.大气污染物排放总量现状当前，我国大气污染状况十分严重，主要呈现为煤烟型污染特征。城市大气环境中总悬浮颗粒物浓度普遍超标；二氧化硫污染保持在较高水平；机动车尾气污染物排放总量迅速增加；氮氧化物污染呈加重趋势；全国形成华中、西南、华东、华南多个酸雨区，以华中酸雨区为重。 2.2环境意识薄弱.对可持续发展战略认识不足人们只考虑近期的、局部的经济发展需要，在制汀一些综合的经济政策、产业政策以及城市建设发展规划中缺乏对保护大气环境的考虑，。因此说缺乏对环境保护考虑的地方政策的出台，本身就是造成加重大气污染的诱因，所造成环境危害和损失是难以挽回的。2.3 能源、利用不合理，能源浪费严重能源的不合理利用以及能源的严重浪费是造成我国大气污染严重的原因之一，主要表现如下： (1)在我国 一次能源消费结构中，煤炭占75%，而用于发电的煤量仅占总煤量的35%，其它煤炭则用于工业及民用燃烧，有84%的煤炭直接燃烧，这种煤炭消费构成是恨不合理的。 (2)我国煤炭生产过分注重产量的增加，对控制高硫煤问题重视不够，主要表现在煤炭的洗选率低和高硫煤地区的煤炭产量增长过快。。 (3)各类燃烧设备技术及制造水平较低，能源利用率不高，使用能耗高排污量大和超期服役的燃烧设备的现象相当普遍。 (4)乡镇工业发展迅速，大多数企业用的生产技术、工艺比较落后，生产设备简陋，能源利用率极低，所造成的大气污染是惊人的。 2.4.大气污染防治的资金投入不足 （1）我国工业发展的起点低，基础工业整体水平提高较慢，技术改造难度大，污染欠帐多。 （2）国家在推行清洁煤炭政策、改善能源结构的措施如煤炭洗选加工、型煤、燃煤脱硫、使用清洁能源等方面的投资力度太弱，远远不能满足需要。 （3）城市集中供热、燃气等基础建设工程是解决城市大气环境污染的主要措施。但不少地区仍然发展缓慢，关键还是资金投入不到位的问题。 （4）排污收费标准太低，使得污染企业宁可交排污费，而不愿意花钱治理。2.5 执法不严，监督管理力度不够 尽管我国大气污染防治法规标准建设取得很大进展，但有法不依，执法不严，违法不究的现象仍然十分严重。 （1）一些地方干预环保部门执法，批准建设短期经济效益好但能源消耗量大、对大气污染严重的工业项目；不执行国家“先评价，后建设”的规定，出现了一些新的不合理布局和污染超标的建设项目 （2）地方电厂、地方水泥厂和乡镇企业执法不严，超标现象比较普遍。 (3)由于各地监测机构受到经费的限制，不能普遍开展对污染源的经常性监督监测，从而削弱了环保部门对污染源的日常监督管理。环保设施操作管理比较差，实际运行率低。许多项目尽管开工验收时可达标，但实际运行中却超标排放。据估算，全国目前工业锅炉烟尘排放超标率平均为30%，工业窑炉平均为50%，地方水泥行业的粉尘排放超标率为40%。 (4)机动车污染防治起步晚，排气监督管理机制还未真正建立，各监督执法部门职责不清、监督不力，尤其对汽车制造、销售、使用、报废全过程污染监督管理还很薄弱 2.6缺乏实用的治理技术我国在大气污染治理技术和设备的研制、开发、推广和使用方面，虽然做了不少工作，但与大气污染控制的需求差距还较大，资金、人力的投入以及实用技术商品化的程度远不如发达国家。比较薄弱的领域是洁净煤技术；冶金、化工、建材等行业的工业窑炉和生产设施排放污染的治理技术；机动车机内净化技术等。实用技术的缺乏直接影响了大气污染治理的进程和效果。

3 大气污染的危害

3.1对人体健康的危害

3.1.1急性中毒

大气中的污染物浓度较低时，通常不会造成人体急性中毒，但在某些特殊条件下，如工厂在生产过程中出现特殊事故，大量有害气体泄露外排，外界气象条件突变等，便会引起起人群的急性中毒。如印度帕博尔农药厂甲基异氰酸酯泄露，直接危害人体，发生了2500人丧生，十多万人受害。

3.1.2慢性中毒

大气污染对人体健康慢性毒害作用，主要表现为污染物质在低浓度、长时间连续作用于人体后，出现的患病率升高等现象。，近年来我国城市居民肺癌发病率很高，其中最高的是上海市，城市居民呼吸系统疾病明显高于郊区。

3.1.3致癌作用

这是长期影响的结果，是由于污染物长时间作用于肌体，损害体内遗传物质，引起突变，如果生殖细胞发生突变，使后代机体出现各种异常，称致畸作用；如果引起生物体细胞遗传物质和遗传信息发生突然改变作用，又称致突变作用；如果诱发成肿瘤的作用称致癌作用。这里所指的“癌”包括良性肿瘤和恶性肿瘤。环境中致癌物可分为化学性致癌物，物理性致癌物，生物性致癌物等。致癌作用过程相当复杂，一般有引发阶段，促长阶段。能诱发肿瘤的因素，统称致癌因素。由于长期接触环境中致癌因素而引起的肿瘤，称环境瘤。

3.2对工农业生产的危害

大气污染对工农业生产的危害十分严重，这些危害可影响经济发展，造成大量人力物力和财力的损失。大气污染物对工业的危害主要有两种：一是大气中的酸性污染物和二氧化硫、二氧化氮等，对工业材料、设备和建筑设施的腐蚀；二是飘尘增多给精密仪器、设备的生产、安装调试和使用带来的不利影响。大气污染对工业生产的危害，从经济角度来看就是增加了生产的费用，提高了成本，缩短了产品的使用寿命。

大气污染对农业生产也造成很大危害。酸雨可以直接影响植物的正常生长，又可以通过渗入土壤及进入水体，引起土壤和水体酸化、有毒成分溶出，从而对动植物和水生生物产生毒害。严重的酸雨会使森林衰亡和鱼类绝迹。

3.3对大气和气候的影响

大气污染物质还会影响天气和气候。颗粒物使大气能见度降低，减少到达地面的太阳光辐射量。尤其是在大工业城市中，在烟雾不散的情况下，日光比正常情况减少40% 。高层大气中的氮氧化物、碳氢化合物和氟氯烃类等污染物使臭氧大量分解，引发的“臭氧洞”问题，成为了全球关注的焦点。

从工厂、发电站、汽车、家庭小煤炉中排放到大气中的颗粒物，大多具有水汽凝结核或冻结核的作用。这些微粒能吸附大气中的水汽使之凝成水滴或冰晶，从而改变了该地区原有降水（雨、雪）的情况。人们发现在离大工业城市不远的下风向地区，降水量比四周其它地区要多，这就是所谓“拉波特效应”。如果，微粒中央夹带着酸性污染物，那么，在下风地区就可能受到酸雨的侵袭。

大气污染除对天气产生不良影响外，对全球气候的影响也逐渐引起人们关注。由大气中二氧化碳浓度升高引发的温室效应，是对全球气候的最主要影响。地球气候变暖会给人类的生态环境带来许多不利影响，人类必须充分认识到这一点。

4大气污染的防护措施

4.1. 合理安排工业布局和城镇功能分区

应结合城镇规划，全面考虑工业的合理布局。工业区一般应配置在城市的边缘或郊区，位置应当在当地最大频率风向的下风侧，使得废气吹响居住区的次数最少。居住区不得修建有害工业企业。

4.2. 加强绿化

植物除美化环境外，还具有调节气候、阻挡、滤除和吸附灰尘，吸收大气中的有害气体等功能。

4.3. 控制燃煤污染

①用原煤脱硫技术，可以除去燃煤中大约40％一60％的无机硫。优先使用低硫燃料，如含硫较低的低硫煤和天然气等。②改进燃煤技术，减少燃煤过程中二氧化硫和氮氧化物的排放量。例如，液态化燃煤技术是受到各国欢迎的新技术之一。它主要是利用加进石灰石和白云石，与二氧化硫发生反应，生成硫酸钙随灰渣排出。对煤燃烧后形成的烟气在排放到大气中之前进行烟气脱硫。③开发新能源,如太阳能,风能,核能,可燃冰等,但是目前技术不够成熟,如果使用会造成新污染,且消耗费用十分高.

4.4. 加强工艺措施

①加强工艺过程。取以无毒或低毒原料代替毒性大的原料。取闭路循环以减少污染物的排除等。②加强生产管理。防止一切可能排放废气污染大气的情况发生。③综合利用变废为宝。

　 4.5.交通运输工具废气的治理

减少汽车废气排放。主要是改时发动机的燃烧设计和提高油的燃烧质量，加强交通管理。解决汽车尾气问题一般常用安装汽车催化转化器，使燃料充分燃烧，减少有害物质的排放。转化器中催化剂用高温多孔陶瓷载体，上涂微细分散的钯和铂，可将NOX、HC、CO等转化为氮气、水和二氧化碳等无害物质。另外，也可以开发新型燃料，如甲醇、乙醇等含氧有机物、植物油和气体燃料，降低尾气污染排放量。用有效控制私人轿车的发展、扩大地铁的运输范围和能力、使用绿色公共汽车(用液化石油气和压缩燃气)等环保车辆，也是解决环境污染的有效途径。

4.6.烟囱除尘

烟气中二氧化硫控制技术分干法（以固体粉末或颗粒为吸收剂）和湿法（以液体为吸收剂）两大类。高烟囱排烟烟囱越高越有利于烟气的扩散和稀释，一般烟囱高度超过100m效果就已十分明显，过高造价急剧上升是不经济的。应当指出这是一种以扩大污染范围为代价减少局部地面污染的办法。

5 大气污染与可持续发展 1地方对环境质量负责，走可持续发展的道路。各级要对本辖区的大气环境质量负责，充分认识走可持续发展道路的重要性。在研究经济社会发展的重大战略和重大项目时，应充分考虑环境保护的要求。城市大气环境质量应普遍达到国家二级标准。取措施落实跨世纪绿色工程规划和主要污染物排放总量控制，根据本辖区大气环境质量控制目标分解总量指标，并从资金、监督管理等方面予以保证。尤其是大、中、小型新建、扩建、改建和技术改造排放二氧化硫和烟尘的项目，必须取有效措施控制污染物排放总量，或者由项目建设单位或当地人民负责削减区域内其它污染源的排放量，确保大气污染物排放量控制在区域总量控制指标内。2.发展清洁能源，改善能源消费结构。逐步减少直接消费煤炭，提高使用燃气、电力等清洁能源的消费比例。逐步提高车用燃油质量和标号，加速淘汰含铅汽油，使我国的汽油尽快向无铅化、高标号方向发展。2000年已完成禁止生产、销售和使用含铅汽油。积极开发各种低污染汽车，如天燃气汽车、液化气汽车、甲醇汽车、电动汽车等。3.推行煤炭洗选加工，控制高硫份、高灰份煤炭污染。严格控制高硫高灰份煤炭的开和推行煤炭洗选是减排二氧化硫的重要措施，规定：(1)不得再批准开硫份大于3%的煤矿，对现在硫份大于3%的煤矿实行限产、配或予以关停；(2)大力提高原煤入洗率。对新建硫份大于1.5%的煤矿要求配套建设煤炭洗选设施。对现有硫份大于2%、无机硫含量占总硫分大于50%的煤矿，在2005年内配套建设煤炭洗选设施；(3)对于煤炭洗选后没有回收硫铁矿的煤研石，不能作为燃料用于发电； 4.淘汰落后生产工艺，防治工业废气污染淘汰严重污染环境的落后工艺和设备，用技术起点高的清洁工艺，最大限度地减少能源和的浪费，从根本上减少污染物的产生和排放，减少末端污染治理所需的资金投入。5.加强大气污染防治实用技术的椎广从国情出发，尽快开发推广技术可靠、经济合理、配套设备过关的大气污染防治实用技术，重点领域包括煤炭洗选脱除有机硫、工业型煤、循环流化床锅炉、煤的气化和液化、烟气脱硫、转炉炼钢收尘、焦炉烟气治理、陶瓷砖瓦窑黑烟治理等。6.完善环境监督管理制度：主要包括：(1)所有超标排放大气污染物的单位到2000年达标排放，制定实施，落实治理资金，分阶段完成限期治理任务。(2)各地将排污总量指标分配到排污单位，实施排污许可证制度，使排污单位明确各自的污染物排放总量控制目标，对污染源排放总量实施有效控制。排污单位必须按照环境保护部门根据环境质量要求核定的允许排放量组织生产。(3)建立了对工业部门环保工作的监督机制，要求各部门切实取措施落实本行业“九五”环保。(4)二氧化硫排污收费试点地区由“两省'，、“九市"扩大到两控区。提高二氧化硫排污收费标准，使其逐步达到高于治理成本，促使排污企业积极增加投入，主动治理污染。

6 最先进的十大空气污染控制技术

1、清洁的HEPA过滤器

极细玻纤丝绝对过滤器比纤维过滤器更为有效。连续清洁技术使它可用于污染控制。新的空气毒性法将使毒性最大的物质排放量每年仅为几磅。这只能靠清洁的HEPA过滤器才能实现，而传统的纤维过滤器每年的毒物排放量达几百磅之多。

2、冷凝式热交换器

欧洲和美国的试验结果表明，冷凝式热交换器可大大减少有毒物质的排放并降低用电成本。它能从废气中获取更多热量，使煤或油转变为电能的效率提高4％，减少温室的耗气量。其更大的优点是使重金属冷凝，除去多种空气毒素。

3、污染小、利用完全的焚化系统

目前欧洲正在用这一新技术。第一级除尘器生产工业用盐酸，第二级除尘器生产墙板用石膏。重金属被密封在一种山烟灰（惰性材质）制成的玻璃化产品中。这种所谓的防毒面具技术还包括最后级的激化炭过滤器，可消除所有的污物。

4、质量测量连续排放监测技术

欧洲的几项新技术可连续测量出排放粒子污物的重量。它比不透明监测器要精确得多，完全符合新的空气污染条例。

5、电站锅炉用的脉冲式喷气发动机的改良

用脉冲式喷气过滤器替代内部除尘器或用小型高速尾部脉冲式喷气过滤器代替相关除尘器，为减少粒子开辟了新路。

6、硫、硫酸生产S02分离系统

用较小成本把炉气S02转变为有用硫及硫酸的技术正在不断进步。催化剂转化、分离及现场硫酸胺生产技术将很快步入商业化。

7、坚固及半坚固的过滤介质

从低温塑料到高温陶瓷的许多新材料正逐渐被用于制造坚固及半坚固的过滤介质，提供多种先进性能，包括高效率、长寿命及耐高温。

8、湿式电力除尘器

这种旧技术已有了新用途，可用于尾端装置以除去大量的重金属及湿气。新材料的开发，尤其是塑料使得这一技术发挥得淋漓尽效。

9、利用晶粒介质去除S02技术

美国已允许在电站锅炉及工业锅炉干燥系统中应用液体或固态石灰或石灰石床除去S02。这种技术可在钙量相对少的情况下除去90％以上的S02。

10、沸石技术

沸石正被证明在吸附及催化方面有着许多新用途，在捕捉N02和VOCS方面性能卓著，其应用前景十分广阔。

参考文献：

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邵红,何月林.生态调控方法对大气污染的防治[C]∥2003年内蒙古自治区自然科学学术年会优秀论文集.呼和浩特:2003年内蒙古自治区自然科学学术年会,2003. 7.

张红婴,刘伟.浅谈我国城市大气污染[J].硅谷,2008(19):18.

与天然气水合物分解有关的海底滑坡和气候突变

在过去十年内，相信大家都会经常听到全球变暖这一个词。然而，在最近两年全球变暖这个词，在生活中却不太经常听到了，甚至有些科学家认为全球变暖并不是坏事。但是关于有些学者的这一看法，并没有什么确切的证据。因为在现在依然有大部分人都会认为，全球变暖对人类是有很大的影响，甚至还很有可能会导致人类以及地球上所有生物面临灭绝的危险。

一、气温上升

根据全球各个地方科学家们的追踪和记录，发现在最近几年以来，整个地球的气温普遍呈现出上升的趋势。这些追踪和记录在一定程度上说明全球气温变暖是以人类的活动有很大的关系，而且全球气温升高很有可能会直接影响到地球上所有动植物的生存问题。因为整个地球的气温上升之后，地球上的海洋的温度也会紧接着上升，那么海水的蒸发量就要比以往的蒸发量大很多做在一定程度上就会加剧整个地球的水循环。而当地球的水循环增强义以后，在地球上很多城市在一年中的降水量就会突然剧增，这在一定程度上很有可能会造成地球上大部分城市都会出现严重的内涝现象。

二、天气变化的影响

另外，全球变暖就意味着全球的气温上升，而气温上升会给我们地球带来很多灾害性的天气及气候。首先，它会让地球上原本就比较热的城市会变得更加热，而在一些比较寒冷的地方，他们的冰山可能会出现融化。当冰山融化之后就会导致当地的居民能够居住的陆地和耕种的陆地会变少，这在一定程度上会导致地球上有很多人会出现无家可归的现象。

三、综述

全球气候变暖并不是坏事，这一种说法暂时没有任何的事实根据。

土壤碳循环,对全球变暖的影响

倪玉根1，2　夏真1，2　马胜中1，2

（1.广州海洋地质调查局 广州510760；2.国土部海底矿产重点实验室 广州510760）

基金项目：国家海洋局海底科学重点实验室开放基金（KLSG0905）。第一作者简介：倪玉根（—），男，硕士，主要从事海洋地质和天然气水合物研究工作。Email:niyugen@163。

摘要 在地质历史时期，天然气水合物分解引发的海底滑坡在世界海域内广泛分布，著名的有挪威岸外Storegga滑坡、美国阿拉斯加北部Beaufort Sea陆坡滑坡、美国东海岸南卡罗来纳大陆隆上Cape Fear滑坡、巴西东北部大陆边缘的亚马逊扇、以及西地中海巴利阿里盆地中的巨浊积层等；天然气水合物分解引发的气候突变也多次发生，著名的有侏罗纪早托尔阶大洋缺氧（Early Toarcian OAE）、白垩纪阿普特阶大洋缺氧（Aptian OAE）、晚古新世极热（LPTM），以及第四纪间冰期全球变暖等。不论是在地质历史寒冷期由于静水压力快速降低，还是在地质历史温暖期由于底水变暖，都可能会造成天然气水合物失稳而发生分解，从而诱发海底滑坡（滑塌），释放巨量的甲烷进入大气导致全球气候剧变。天然气水合物分解引起的海底滑坡和气候突变，不仅可以发生在过去，也可能发生在将来，其影响都有可能是灾难性的。因此，我们在勘探开发天然气水合物的同时，也应对其环境效应进行深入研究，评价和权衡人类开发天然气水合物的利弊，以期把握天然气水合物效益和环境效应之间的平衡。

关键词 天然气水合物 海底滑坡 气候变化

1 前言

天然气水合物是在高压低温条件下，由某些特定的气体分子（主要是甲烷）和水分子组成的固态的非定比的笼形化合物。天然气水合物作为新型的清洁能源，尤其在现今能源短缺的背景下，具有广阔的开发前景。保守估计，天然气水合物中蕴藏的能量是其它所有化石燃料总和的两倍［1］。天然气水合物主要存在于海洋环境，全球大陆边缘中储藏的甲烷（包括天然气水合物和游离气）多达10～20万亿吨［2～4］。美国、日本、加拿大、德国、印度和中国等国家对天然气水合物的勘探开发都投入了巨资，并取得了重大突破。多个国家已制定了时间表，实现天然气水合物的商业化开。然而，天然气水合物在具备巨大的效益的同时，一旦发生分解，会引发灾难性的海底滑坡和气候突变。

2 天然气水合物分解引发的海底滑坡

天然气水合物分解引发的海底滑坡（滑塌）在世界范围内广泛分布。研究最多的是末次冰期时形成的挪威岸外Storegga滑坡，美国阿拉斯加北部Beaufort Sea陆坡滑坡，美国东海岸南卡罗来纳大陆隆上Cape Fear滑坡，巴西东北部大陆边缘的亚马逊扇，以及西地中海巴利阿里盆地中的巨浊积层等。

挪威岸外的Storegga（“Great Edge”）滑坡系［5］是研究最好的海底滑坡之一，其谷头陡壁位于离岸100km外的陆架边缘，长达290km。该滑坡系从大陆坡一直延伸到3600m的深海盆，距离超过800km，滑坡造成的碎屑沉积最厚达450m，总体积约5600km3。该滑坡系有三期活动，第一期规模最大（约3880km3），可能发生在30000～50000年前，其它两期发生在6000～8000年前。第二期滑坡与第一期滑坡相比上溯了6～8km，破坏了450km3的陆架边缘，该滑坡中两个150～200m厚，10×30km宽的土层，沿着陆坡（平均坡度0.3°）向下移动了约200km。第三期滑坡局限在第二期滑坡残痕的上面，可能是第二期滑坡最后期的活动。在挪威盆地的最深部位，距滑坡谷头超过700km，沉积了一块超过6m厚的细粒浊积体，可能与第二期滑坡有关。Storegga滑坡的滑动面与天然气水合物的底界（BSR）在同一深度。Bugge等［5］认为是地震和天然气水合物分解导致沉积物液化从而触发了Storegga滑坡。该滑坡的第一期活动可能导致了5×1015 g甚至更多甲烷的释放［6］。

阿拉斯加北部Beaufort Sea陆坡处发育巨大的海底滑坡（滑塌）带［7］，其范围与天然气水合物沉积区的范围（根据地震资料推断）相吻合（图1）。Kayen和Lee［7］认为，在晚更新世海退期，大约在28000～17000年期间，海平面下降了100m左右，导致海床上的静水压力降低了约1000kPa。压力的降低导致天然气水合物的分解，释放出大量的甲烷和水，导致海底发生崩塌，形成巨大的海底滑坡。

Cape Fear滑坡位于美国东海岸卡罗莱纳海隆，其谷头陡壁长达50km，高120m，其滑坡残痕和滑塌沉积至少向下延伸了400km［8］。Cape Fear滑坡中沉积物发生崩塌的区域其地层中的BSR 极其清楚［8～9］。Paull等［10］通过14C测年确定Cape Fear滑坡的形成于14500～29000年期间，属于末次冰期低海面时期。

在亚马逊河口外，地震资料显示亚马逊扇上至少存在4个由滑坡产生的大型块体搬运沉积体（MTD），每个沉积体的规模约104km2，厚50～100m。其中一个滑坡留下了120m高的滑坡陡崖［11］。Piper等［11］认为在晚更新世海平面下降时期，天然气水合物的分解引起沉积物失稳形成海底滑坡，从而导致这些大型块体搬运沉积的发生。

西地中海巴利阿里盆地中的巨浊积层［12］，厚8～10m，顶部位于海底以下10～12m，穿过西地中海的深水海床。该浊积层的体积为500km3，形成时间为22000年前（已从14C年龄校正为日历年龄）。Rothwell等［12］认为该巨浊积层的形成原因是，在末次冰盛期海平面最低之时，可能由于天然气水合物分解和（或）地震活动导致大陆边缘产生巨大的海底滑坡，继而形成强大的重力流（浊流），将大量的沉积物搬运至深海平原。

综上，天然气水合物分解形成海底滑坡的机制可总结为：在末次冰期低海面时期，海水压力快速降低，导致天然气水合物失稳而分解，诱发海底滑坡（滑塌），进而形成浊

流，将沉积物搬运至深海平原，形成巨浊积层（图2）。在此过程中，天然气水合物分解亦会导致巨量的甲烷释放进入大气，可能会引起气候变化。

图1 阿拉斯加岸外Beaufort Sea大陆边缘地质图。海底滑坡带的范围和天然气水合物沉积区的范围相吻合［7］

Fig.1 Map of the continental margin of the Beaufort Sea offshore from Alaska showing the coincident regions of large landslides and gas hydrates［7］

3 天然气水合物分解引发的气候突变

天然气水合物分解释放的巨量甲烷可能会导致剧烈的气候变化，引发大洋缺氧和全球变暖等灾难性后果，导致大规模的物种灭绝。在地质历史时期，可能与天然气水合物分解有关的著名有侏罗纪早托尔阶大洋缺氧（Early Toarcian OAE）、白垩纪阿普特阶大洋缺氧（Aptian OAE）、晚古新世极热（LPTM），以及第四纪间冰期全球变暖等。

侏罗纪早托尔阶大洋缺氧，发生于183Ma前，造成了异常高的有机碳沉积，高温，以及大规模的生物灭绝［14～17］。该在地质历史上的主要识别标志是碳同位素负漂移。海洋碳酸盐中的δ13C漂移量为-2‰～-5‰，树木化石中的δ13C漂移量为-4‰～-7‰［18］。Hesselbo等［18］从树木化石中获得的陆相δ13C漂移说明侏罗纪早托尔阶大洋缺氧造成的碳同位素异常不仅出现在海洋中，而且也出现在全球碳循环记录中［19］。Hesselbo等［18］认为该的成因是：强烈的火山活动和（或）构造运动，引发海洋环境发生改变，从而导致天然气水合物分解并释放大量的甲烷，造成δ13C的负偏移（甲烷的δ13C约为-60‰）。早托尔阶处于海平面上升期，造成天然气水合物分解的原因为底水温度的增高。Hesselbo等［18］用Dickens等［20］估算LPTM中甲烷释放量的方法，认为δ13C的偏移量为-2‰～-3.5‰，估算出释放的甲烷量为1.5×1018～2.7×1018g碳，占目前天然气水合物储量的14%～24%。

图2 巨浊积体可能的形成模式图。天然气水合物分解可能会引起海底沉积体失稳而发生崩塌，在大陆坡上形成向下运动的海底滑坡和高密度的沉积物流（浊流）并在深海平原形成浊流沉积层［13］

Fig.2 The likely mode of formation of a megaturbidite deposit.Unstable sediment accumulations collapse when perturbed，maybe with associated release of methane，resulting in a submarine landslide and flow of dense currents of sediment（turbidity currents）down a continental slope.The end result is turbidite sequences on the abyssal plain［13］

白垩纪阿普特阶大洋缺氧，发生于120 Ma前，与侏罗纪早托尔阶大洋缺氧非常相似。在此中，碳酸盐中的δ13C漂移量为-2.5‰～-3‰［21］，树木化石中的δ13C漂移量达到-7‰［22］。

晚古新世极热，发生于55.5Ma年前，深海钻探样品中的海洋沉积物、动物化石牙齿珐琅质、以及陆地地层中的碳酸盐和有机质中显著的δ13C负漂移，都记录了此次。该中δ13C漂移量为-2.5‰，该负漂移在随后的0.2Ma中即恢复正常［20，23］。Dickens等［20，23］提出LPTM说，认为此时海洋温度升高，新的地温线建立，导致在初始地温线和水合物平衡曲线之间的天然气水合物发生分解，释放出巨量的甲烷（1.12×1018g），造成环境跳变（图3）。LPTM说的重要性在于它第一次较好地解释了全球碳循环以及其它系统是如何与巨量的化石燃料爆发性释放产生联系，这在现如今的工业时代也可能发生。

第四纪气候循环与极地冰芯中记录的大气中甲烷含量波动是一致的［25～27］，第四纪间冰期剧烈的全球变暖与大气中甲烷浓度的快速增加相吻合［28］。Kennett等［29］分析了Santa Barbara盆地的ODP893 A孔的浮游有孔虫和底栖有孔虫的δ13C和δ18O曲线，发现60000年以来间冰期中底栖有孔虫的δ13C具有较大的负偏移（-5‰），其原因是天然气水合物分解释放甲烷所致。有些时间段中，大的底栖有孔虫δ13C负偏移（达-6‰）和较小的浮游有孔虫δ13C（达-3‰）同时出现，则反映更大规模的天然气水合物分解。天然气水合物分解的主要原因是间冰期时中层水温度的升高（达2～3.5℃），其分解同时也造成了海底失稳从而形成海底滑坡（滑塌）。Kennett等［30］进一步提出“水合物枪说”（“the hydrate gun hypothesis”），认为15000年前，天然水合物分解释放的甲烷导致了剧烈的全球变暖。

图3 晚古新世极热（LPTM）可能的成因图。底水温度升高4℃，导致在初始地温线和水合物平衡曲线之间的天然气水合物发生分解，释放出巨量的甲烷并氧化成二氧化碳，进一步加剧气候变暖。图中小矩形为天然气水合物稳定带［24］

Fig.3 Hypothesized causes of the Late Paleocene Thermal Maximum（LPTM），the ocean was warmed by 4 ℃，the hydrates between the original geotherm and the equilibrium curve would melt，resulting in methane expulsion to the environment，where it would be oxidized to carbon dioxide，leading to significant further warming.Hydrate stability zone shown by the small vertical rectangle［24］

综上，天然气水合物分解引发气候变化的机制可总结为：在地质历史温暖期，由于底水变暖，引发天然气水合物分解并释放出巨量的甲烷，导致全球气候剧变，产生大规模生物灭绝等灾难性后果，如今多被记录在沉积物的δ13C负偏移中（图4）。在此过程中，天然气水合物分解亦会导致海底失稳从而形成海底滑坡（滑塌）。

4 结语

综述前人的研究成果，总结如下：

1）在地质历史时期，天然气水合物分解引发的海底滑坡在世界海域内广泛分布，著名的有挪威岸外Storegga滑坡、美国阿拉斯加北部Beaufort Sea陆坡滑坡、美国东海岸南卡罗来纳大陆隆上Cape Fear滑坡、巴西东北部大陆边缘的亚马逊扇、以及西地中海巴利阿里盆地中的巨浊积层等；天然气水合物分解引发的气候突变也多次发生，著名的有侏罗纪早托尔阶大洋缺氧（Early Toarcian OAE）、白垩纪阿普特阶大洋缺氧（Aptian OAE）、晚古新世极热（LPTM），以及第四纪间冰期全球变暖等。

图4 甲烷释放与碳循环图［19］

a—地质历史时期，性的温室效应可能导致海洋天然气水合物的突然释放，被记录为碳同位素的负异常。释放的CH4会氧化成CO2，导致温室气候的加剧；b—作为对CO2含量升高的响应，生物圈表现为洋底有机碳沉积的加速和碳酸盐生产的危机，被记录为碳同位素的正异常

Fig.4 Methane release and the carbon cycle［19］

a—In the past，episodes of greenhouse warming may he caused the sudden release of methane from gas hydrates in ocean sediments，as recorded in a negative carbonisotope anomaly.Methane?derived CO2led to the amplification of the greenhouse climate；b—The biosphere responded to the higher CO2levels with accelerated burial of organic carbon on the ocean floor，and with crises in carbonate production，as recorded in positive carbon?isotope anomalies

2）不论是在地质历史寒冷期由于静水压力快速降低，还是在地质历史温暖期由于底水变暖，都可能会造成天然气水合物失稳而发生分解，从而诱发海底滑坡（滑塌），释放巨量的甲烷进入大气导致全球气候剧变，产生灾难性的后果。

总之，天然气水合物分解引起的海底滑坡和气候突变，不仅可以发生在过去，也可能发生在将来，其影响都可能是灾难性的。然而，人类对的渴求必然导致天然气水合物勘探开发的力度不断加大。因此，我们在勘探开发天然气水合物的同时，也应对其环境效应进行深入研究，评价和权衡人类开发天然气水合物的利弊，以期把握天然气水合物效益和环境效应之间的平衡。

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The submarine landslides and climate change events related to gas hydrate dissociation

Ni Yugen1，2，Xia Zhen1，2，Ma Shengzhong1，2

（1.Guangzhou Marine Geological Survey，Guangzhou，510760；2.Key Laboratory of Marine Mineral Reasources，MLR，Guangzhou，510760）

Abstract：During geological history，submarine landslides related to gas hydrate dissociation occurred worldwide such as Storegga landslide off Norway，Beaufort Sea continental slope landslide off northern Alaska，Cape Fear landslide off east coast of USA，Amazon fan off northeastern Brazil，the Megaturbidite in in the western Mediterranean Sea，and climate change events hened repeatedly such as Early Toarcian Oceanic Anoxic Event（OAE）during Jurassic，Aptian Oceanic Anoxic Event（OAE）during cretaceous，Late Paleocene Thermal Maximum（LPTM），Global warming during Quaternary interstadials.Both sudden decrease of hydrostatic pressure during the geological cold period（such as Last Glaciation），and sharp increase of bottom water temperature during the geological warm period，are likely leading to gas hydrate dissociation，resulting in forming submarine landslide（slump）and causing climate change.The submarine landslides and climate change events related to gas hydrate dissociation not only hened in the past，but also could hen in the future，and the effect both could be catastrophic.Therefore，while we enthusiastically focus on exploring and developing gas hydrate，we should further study its environmental effects，assess and weigh the advantages and disadvantages of exploration and development of gas hydrate resources，in order to keeping the balance between resource benefits and environment effects.

Key words：Gas hydrate；Submarine landslide；Climate change

为什么人们不想相信气候变暖存在

土壤碳循环,对全球变暖的影响

由人类活动引起的温室效应以及由此造成的气候变暖对森林生态系统的影响已引起人们的普遍关注.森林土壤碳循环作为全球碳循环的重要组成部分,是决定未来陆地生物圈表现为碳源/碳汇的关键环节,揭示这一作用对于准确理解全球变化背景下陆地生态系统碳循环过程具有重要的指导意义.本文主要通过论述影响土壤碳循环过程的5个方面（土壤呼吸、土壤微生物、土壤酶活性、凋落物输入与分解、土壤碳库）,综述了近10a来全球气候变暖对土壤碳循环过程的影响.近年来,尽管已开展了大量有关土壤碳循环对气候变暖的响应及反馈机制的研究,并取得了一定的成果,但研究结果仍然存在很大的不确定性.整合各种密切关联的全球变化现象,完善研究方法和实验手段,加强根际微生态系统碳循环过程与机理研究将是下一步研究的方向和重点

　研究现状

气候变暖？你到底相信谁？

作者: 郑若麟

这几天被欧洲的寒冷冻在了家里，连我的汽车电池都在寒冷下跑光了电而趴了窝。这里那里的新闻都在说，这场北半球大雪，是半个世纪以来最大的一场大雪。都在问：气候变暖变到哪里去了？

似乎是对哥本哈根气候变化峰会的一个巨大讽刺：欧美大陆和亚洲几天来几乎都出现了半个世纪甚至六十年以来罕见的寒冷天气，英国一些地区甚至发出了极端寒冷气候的警报，即告诫居民长时间呆在室外有可能被冻死！气候到底是在变暖，还是如法国科学家阿莱格所称，其实“近十年来全球气温一直在下降？”从北京到巴黎，到处在下雪、下雪、下雪……我常驻巴黎多年，还是第一次看到这种景象。距巴黎二十公里以外的地方，气温下降到零下二十度！法国南部罕见雪迹的普罗旺斯都变成了白皑皑一片！实在令人无法接受地球在变暖是一个“科学事实”。

令人不可思议的是，居然有人说，这次北半球半个世纪来最大的大雪就是地球变暖的后果？这真是把人都当傻瓜了！如果气候变暖的后果是下大雪的话，那又有何关系呢？事实上，就是气候变暖派也不得不承认，近十年来全球气温一直在下降。有人说，夏天气候上升也是实实在在的。问题是，地区性的变暖是有的，但像今天这种整个北半球都在降温，都在下雪，毕竟是少有的！法国电视五台的专题节目C dans l’air今天做了一台节目：“对地球变暖的寒冷一击”！当我听到还有人——甚至是专家——在说气候在“变暖”时，令人对今天新闻与事实的关系产生严重怀疑：也许下雪真的是气温上升，是被雪冻坏的人都疯了！节目中访一位北京人，问他对“气候在变暖”的看法，他回答：下雪好啊，瑞雪兆丰年呀！

哥本哈根气候峰会召开仅数日，就已经开始产生“哥本哈根效应”：只要是地球人，可谓言必论“气候变化”！然而问题是，无论是在法国、西方或世界其他国家，随着哥本哈根峰会为全球打开一个“气候舞台”，激烈的争论使越来越多的人们日益认识到，事实上公众对真正在发生的事不但不了解，而且根本就很有可能在一系列以讹传讹的方式广泛传播所谓“新闻”中，不断地在误解、误传、误会中来形成对“气候变暖”、特别是“人类活动导致气候变暖”的概念。最近法国各大媒体出现了相当部分的“反弹”。网络更是非常活跃。在主流媒体和网络之间造成这么大差异的话题并不多，气候是其中之一。事实上，矛盾甚至相反的信息不断地在传递给公众，导致公众不得不问：你到底相信谁？

法国新闻周刊《快报》在峰会召开前夕公布了尼尔森研究所和牛津大学对57个国家的27000名网民所做的全球民意调查，称全球仅37%的人对“气候变化”表示担忧，比两年前同一调查低了整整四个百分点。特别是美国，从34%降到了25%。只中国相反，从30%上升到36%。然而几乎与此同时，法国《费加罗报》公布的由英国BBC广播公司和Globescan民意测验所对23个国家24071人所做的调查结果却恰恰相反：64%的人对气候变化表示担忧（比1998年的44%提高了20个百分点），但在中国这一现象却在“退步”：2007年59%的人关心气候变化，今天则为57%……面对如此矛盾的数据，你到底相信谁？

不仅仅是数据，就是在“气候到底是否在变暖”和“气候变化到底是否缘于人类工业活动”这两个最为关键的问题上，也存在着截然相反的两种观点！气候变暖理论之所以被全球媒体广泛引用，是因为它源于一个非常“权威”的机构：联合国“跨气候研究专家小组”（GIEC）（间气候变化专门委员会）。创建于1988年的这个小组先后于1990、1995、2001和2007年发表了四份报告。这些报告均有三部分：气候分析、气候变化的后果和政治对策。除了厚达数千页的报告外，还有一份37页的“综述”，专门提供给政治家做决策参考。变暖派称由于这一机构是由2500名各国气候专家组成的，因此他们的报告和结论是具有权威性的。然而这一小组成员的法国巴斯特研究所教授保尔·雷特却反对这一说法：“只要研究一下这份名单上一些人的身份即可知道，其中很多人根本不是科学家。”另一位该小组成员、美国马萨诸塞州技术研究所教授理查德·林德增也说，“其中很多人是行政和人员”。而且“很多人并没有被咨询他们的意见。事实上很多专家并不同意该小组有关气候变暖的结论”。雷特教授也披露：“我认识很多真正的专家，因为不同意该小组的结果而辞职。但他们的名字却一直在这份2500名专家的名单上。”参与该小组报告撰写的教授约翰·克利斯蒂说，“媒体常常说地球变暖是一个共识，但我作为气候专家，我就认为这是一个错误观点”。你到底相信谁？

气候变暖说认为，近两百年来气候一直在持续上升，上个世纪百年上升达0.76度。如是不加以遏制的话，将会对地球未来一个世纪造成气候上升至少2度。后果是海洋上涨、冰川融化……等灾难性结果。反对气候变暖论的专家提出，地球气候实际上一直在变化，与人类活动并没有什么联系。之所以会出现近两百年来气候正在变暖的说法，那是因为在此之前地球从十五至十八世纪经历了一段被气候和地理学家称为“小冰川期”的时期。而在此之前约1100年至1500年地球气候比今天要热得多，史称“中世纪最佳时期”。气候变暖派将今天气候变暖描述成“末日灾难”，英国伦敦大学生物地理学名誉教授菲利浦·斯托特则认为，实际上中世纪气候最高的时候，正是欧洲走向富裕时期。而再往前追溯三千年，当时气候也比今天高。你到底相信谁？

气候变暖派认为，人类工业活动造成过量的二氧化碳排放而导致了地球气候变暖。弗吉尼亚州州立大学环境科学教授帕特里克·迈克却认为，过去150年工业活动还仅局限于少数欧洲国家时，是气候上升最明显的，达0.5度。气候最高是1940年。而到了二战全球工业化发展最迅猛，即西方“光荣三十年”时期，气候却一直在持续下降，只是到15后才重新回升。而与此同期（1940至70年）二氧化碳的排放却在上升。而且反气候变暖派还认为，CO2在大气组成中仅占各种成份的0.054%，本来就微不足道，人类的影响就更小了；造成温室效应的95%的CO2是由于海洋水汽蒸发造成的，而非人类工业活动。仅仅地球火山爆发所投放的CO2，就超过人类所有工业活动外加汽车、飞机等全部投放的CO2总和；甚至动物排放的CO2也超过68亿人口自身所排放的CO2……所以气候变暖与人类没有关系。你到底相信谁？

气候变暖派最强有力的证据，是从北极冰层钻孔取冰，研究几个世纪以来CO2的变化情况，得出结论是美国前副总统戈尔大名鼎鼎的环保影片中所描述的两条曲线：CO2与气候变化有关，CO2排放越多，气温相应越高。然而反气候变暖派却提出，CO2确实与气候变化、上升有关，但分析两者曲线可以发现，气温升高在先，CO2升高却在后；在气候升高800年后，CO2才随之升高，而非相反！你到底相信谁？

类似的争议还有很多。如果说，上述争议主要集中在科学领域的话，在政治和社会领域同样存在着分歧严重的不同说法。气候变暖派指责对方，认为反对气候变暖，是对人类未来不负责任，是对地球——我们的家园犯罪。他们要求政治家取行动，不但要约束各国排放CO2的量，而且要建立严格的检查机制，对不遵守未来哥本哈根通过的协议的国家要有制裁手段。反气候变暖派则认为，这是在变相地限制发展中国家获得工业进步，是通过一个人类既不了解亦不可能对其有所影响（指气候）的领域进行变相“敛财”：利用征收碳税来一箭双雕，既限制了不发达国家和发展中国家赶上欧美发达国家的可能性，又从中征收巨额财富。反气候变暖派认为，人类更应该投入大量金钱的，是反沙漠化、反空气污染（包括灰尘、有害气体……但不包括二氧化碳，因为二氧化碳是对人类有益的气体，并非污染）、反滥伐森林、研究再生能源等等有益也有可能成功、而且对人类现实利益非常明显的科研和实践，而非对CO2征税……你到底相信谁？

大众传媒不是专家。只有气候问题专家才能回答这些问题。气候科学是一门新学科，其生命力和不确定性均非常鲜明。而哥本哈根气候峰会以超国家形式，以政治性强制手段，来涉足一个科学上定义尚有争议的课题，是否一种民主和科学的方式，这是每个人都应提出的问题。

高中地理，求带图详细解释一下这段话

目前，国际上侧重研究第四纪，即约2.5Ma以来地球气候和环境的变化，特别是过去几十万年和2000年以来这两个时段的气候、环境变化的原因和规律。之所以要集中研究最近2000年的地球历史，是因为这段时间是人类对地球影响最大的时期，同时也是人类历史资料与自然记录中对环境信息记载存在着重要重叠的时期。深入了解这段时间的气候和环境变化将为预测未来50～100a地球系统的区域至全球尺度的变化速率提供极有价值的参考资料。而对晚第四纪的最后几十万年，重点是15万年以来的气候和环境进行研究，则能帮助我们弄清引起冰期-间冰期旋回变化的作用机制及其自然反馈，从而深化我们对引起全球气候变化的自然过程的认识。

除这两个重要时间段的研究外，科学家还对更老的地质时期（从全球变化角度气候和环境发生迅速和突然变化）的气候环境变化给予关注，如二叠—三叠纪泛大陆的气候变化、白垩纪的冷暖变化、缺氧和末期的大绝灭、上新世（5.30～1.60Ma）的地球气候变暖。现已知上新世平均气温比现代高2～3℃，海平面比现今高30～50m等。对这些重要时期的研究有助于加深对最近地质时期全球变化的背景及原因的认识。

古环境和古气候的变迁信息较好地保存在黄土-古土壤、冰心、湖泊沉积、洞穴碳酸钙沉积、风成堆积、火山沉积、红土以及海洋、河流沉积等地质体中，其中尤以深海沉积、黄土-古土壤系列和极地冰心的地质记录成效最佳，被公认为是全球变化研究的重要支柱。

全球环境变化重点研究了地球系统的主要外源气候作用机制、地球系统演化的内部过程、快速和突然的全球变化及古气候与古环境的模拟，以及改进资料信息的获取技术和发展地层年代学等技术支撑系统研究。

90年代全球环境变化研究的进展大致如下：

1）全球环境变化的外源气候作用机制方面

研究主要集中在太阳内部变化产生的辐射调整和轨道作用力周期性变化引发的日射变化如何驱动控制气候发生相应的变化上。这种气候变化是长期的，一般在几千年到几十万年的时间尺度上，通过对深海岩心的δ18O记录和黄土记录等获得高分辨率的数据集试图弄清晚第四纪冰期-间冰期旋回的变化作用机制。结果表明，第四纪气候存在约20～100ka尺度的周期性变化，这一尺度恰好与地球轨道参数变化周期相当。许多学者对深海、陆地的地质记录进行周期分析，证明了气候变化是对轨道参数变化的线性反应，这是古气候研究的一大成就。而且发现第四纪以来气候变化的主导周期有一个转变过程，大体上是从岁差周期主导转变为黄赤交角周期为主导，最后是以偏心率周期为主导。但当前对气候系统变化存在100ka周期的起因及演化机制仍众说纷纭，有待更多的证据来证明这些说。

2）对地球内部作用过程作为气候变化的驱动力的重要因子的认识在逐步加深

近年来已认识到岩石圈运动，尤其是地球内部作用过程对大气圈、水圈和生物圈的影响不可忽视。它对全球环境变化，如大气成分的变化，地表干旱化、地震、火山的活动、酸雨的形成、土地荒漠化等都起着重要的作用。

（1）板块构造运动对地球气候和环境的影响。大陆的拼合、碰撞和分裂，改变了大陆的分布及位置，极大地影响了大洋和大气循环，从而改变了陆地的气候和生态环境，构造运动还直接引起地形地貌的变化，从而影响气候的变化。

（2）地壳垂直运动（降升）对气候变化的影响比水平运动可能更强，最明显的例子为青藏高原和美国西部山脉的隆升。一些学者通过模拟研究认为，青藏高原隆升可以改变大气环流和大洋环流形式，特别是东亚季风的形成和发展影响了北半球甚至全球的气候和环境。现确认高原隆升是晚新生代气候变化的主要驱动力。美国学者研究认为，内华达山脉的抬升导致大盆区近500年的干燥气候。

（3）巨型地幔和火山活动放气作用对全球变化的影响。火山喷发把大量固、液、气体从地球深部排放到大气圈中，从而改变了大气化学组分和日照率。火山作用产生的气溶胶，特别是硫气溶胶（主要是SO2形成的H2SO4）对地面温度的影响，它能降低对流层下部的气温。火山喷发后的两年内温度可能会下降0.2～10℃。火山作用的气候效应被北美高山冰川波动、格陵兰冰心记录，甚至树木年轮生长的研究所证实。但火山活动引起区域性还是全球范围的温度变化，还有待进一步弄清火山喷发的时间、范围和气候的响应等许多问题。

近年来，巨型地幔柱已引起地学家的广泛兴趣，他们开始注意到这一地球深部过程在全球变化中的重要作用，并认为地幔放气（CO2）会引起温室效应，岩浆活动迅速扩张引起全球海面上升等。有人提出中白垩世气候变暖、温度上升的原因与巨型地幔柱迅速大量排放CO2有关（CO2浓度为现代值285×10-6的3.7～14.7倍），而不仅是因为古地理的变化即大陆重新配置所致。地幔热柱来自核幔边界2900km深处，在地表形成许多热点和火山。陆上火山喷发出的火山灰遮蔽日照而致降温，而大洋中脊山带上的水底火山喷发出大量的CO2。构造地震活动在地质历史时期以及现代从未停止，有些还相当强烈。中国学者通过卫星遥感的红外谱图发现临震前在104km2级的大面积范围内向大气层大量急速释放CO2，不过其定量研究还远远不足。

（4）全球碳循环研究的新进展。由于大气CO2浓度上升造成的温室效应对全球变化产生重要影响，因此除了减少人类活动工业化排放到大气中的CO2量以外，查明地球内部成因的CO2的气源，即全球碳循环已逐渐成为重要研究课题。近年来岩溶地质学家通过研究，发现全球碳酸盐岩含碳量为1016t，占地球总碳量99%以上，在全球碳循环中占有重要地位。它不仅通过表层岩溶作用从大气中回收CO2，而且还可随着碳酸盐钙华的沉积而释放CO2，从而直接参与全球的碳循环，对气候变化有重要影响。中国袁道先等人估算了通过岩溶作用回收大气碳的通量（以CO2形式）全国为3.83×106t/a，全球为6.08×108t/a。日本估算全球碳的回收量为2.2×108t/a。估算结果虽因参数不一而有差别，但都在同一数量级上。在中国、土耳其、意大利等岩溶区的测试验证，有浓度高达23%～90%的幔源CO2通过活动断裂向大气释放，并伴随大量钙华快速沉淀。在30届国际地质大会上还报导了在西班牙南部某地，由于对碳酸盐岩含水层的过量开，引起深部浓度达85%的CO2突然入侵的实例。可见，除人类活动影响外，地球深部CO2正通过地热区、火山活动及活动断裂带不断释放，直接进入大气促进了温室效应或储存于盖层成为气田。

（5）地球系统还有一些内部过程对气候变化有驱动作用，如CO2、CH4及N2O等主要活跃痕量气体的作用；冰盖消长与海平面变化的影响等。目前这些都已被PES列为专题研究。

（6）天文如彗星或小行星撞击可能诱发的古气候变化，以及地质历史时期中，如认为白垩纪—第三纪间有地外发生，重大的地质灾变导致生物大绝灭等，也是全球变化研究中需要考虑的。

3）快速和突然的全球变化原因和作用机制研究的新进展

科学家们普遍认为气候环境的演变主要受米兰科维奇轨道参数（偏心率、地轴倾斜度和岁差）的控制，还有地壳运动、海陆分布等的影响，但对突发（突然变冷和突然变热）的原因和机制及其响应却不甚清楚。这种非轨道力的变化机制有可能是大气环流和风场变化引起的。因此探索和重建重要时期的古气候和环境，对于预测未来50～100a可能的变化将提供重要依据。近年来根据海洋沉积物、冰心和黄土等地质记录发现气候系统存在着不稳定性，它表现为气候以很快的速度（十几年到几十年）从一种状态变化到另一种状态。现在对末次冰期-间冰期发生的一些气候，包括新仙女木（YD）,Heinrich（H），Dansaard-Oeschger（D-O）旋回（颤动）等进行重点研究。研究结果表明，YD（1.1万年前气候突然变冷）已在不同区域不同记录中，如海洋沉积、格陵兰的冰心记录，阿拉斯加的孢粉记录，北美的冰川记录等都有发现。甚至太平洋地区、亚洲中国和南半球委内瑞拉也有记录。Heinrich是指在北大西洋沉积中发现冰漂碎屑周期性增加的过程，又特指末次冰期期间普遍存在的6次大的冰漂碎屑沉积。它是由于冰山崩塌、涌出，导致北大西洋海水温度、盐度降低而气候变冷。H在北太平洋深海沉积、中国黄土堆积、南美山地冰川等各种记录中都有显示。D-O旋回距今22～37ka，有10次气候突变（突然升温降温）。由上述情况可知，YD、H、D-O旋回很大程度上都是一个全球性气候，其产生原因可以用冰盖融化、北大西洋环流强度的变化来解释。此外，低纬度水文循环也可能引起气候系统的不稳定性。

关于冰期-间冰期的转换和南北半球气候变化耦合（同时发生）的机制，G.H.Denton等提出了“海面变化-冰盖波动锁定”的解释，以后W.S.Broecker（1989）进一步认为是大洋传送带的开-合过程导致的，可能与北大西洋大洋环流有关。但目前还没有一个说能作出满意的解释。

万年以下时间尺度的气候变化也开始在一些地质记录中被检出。如格陵兰冰心化学分析结果显示，自全新世以来存在明显的千年尺度的波动。最近这种波动尺度在中国黄土记录中以及赤道、高纬度地区、极地，从海洋到陆地的许多沉积记录中都有发现。看来这种短时间尺度气候也具有时间性。

近年来大范围的气候异常引起了科学家们对厄尔尼诺-拉尼娜现象的关注。所谓“厄尔尼诺”是指热带中、东太平洋表层海水大面积升温，而“拉尼娜”则相反，是指海水大面积降温。20世纪初，人们已开始注意到厄尔尼诺对海洋生态环境的影响。60年代认识到厄尔尼诺给全球气候造成重大影响，主要表现在热带东太平洋地区洪水泛滥和热带西太平洋地区荒芜干旱。研究表明，从50年代至今共发生14次厄尔尼诺。但现在发现厄尔尼诺的发生频率近年来逐渐加快。80年代有2次，而90年代已3次，并以19/1998年为百年来最强的一次，使全球一些地区出现严重干旱或洪涝。拉尼娜现象自50年代至今发生了9次。专家们已确认厄尔尼诺-拉尼娜现象是热带海洋和大气之间相互作用、相互影响的结果。其发生频率的加快是否与全球升温有什么联系认识尚不一致。但厄尔尼诺-拉尼娜的影响已成为全球短期气候异常的主要因素是毋庸置疑的。

据最新的研究报导，从厄瓜多尔安第斯山脉上拉古纳湖底10m长的沉积物分析显示，厄尔尼诺历史可追溯到15ka前，而在近5ka来出现频率加快，大约每隔2～8年发作一次，而不像在地球气温较高时那样每15～35年发作一次。

4）天然气水合物对全球变化的影响和反馈成为不容忽视的新领域

天然气水合物在本世纪60年代以后陆续发现，但最初仅作为一个重要的潜在能源看待。而80年代后期科学家们才发现它与全球气候变化有着密切的关系。天然气水合物是水的晶格（90%）充填了天然气分子而形成的冰状固体，天然气成分以甲烷为主。天然气水合物的含碳量很高，据粗略估计全球可达1×104Gt，因而认为它是地圈浅部的重要碳库，是全球碳循环中的重要组成部分。天然气水合物在自然界中只能形成于甲烷来源丰富的富有机质沉积物或油气富集区，它在低温高压条件下才能稳定存在。一旦条件变化，如温度增高或压力降低天然气水合物即会分解，向大气释放大量甲烷，产生温室效应，从而对全球气候产生重大影响。反之，在温压条件适宜时，则吸收甲烷形成天然气水合物。目前的研究表明，天然气水合物的蕴藏量极大，因而通过甲烷的释放和吸收对全球变暖产生重大影响。

天然气水合物与地质历史时期产生的海底滑坡可能有联系，这被解释为由于天然气水合物的不稳定性而释放大量的甲烷所形成的充气层，降低了沉积物的强度所致，同时还伴随海平面下降。随着对天然气水合物研究的深入，它在全球碳循环中的作用，以及对全球环境、气候变化影响的强度、机制等的认识将进一步提高。

5）对150ka来和最近2ka时间段地球环境与气候的研究

（1）150ka时间段主要是研究晚第四纪的冰期-间冰期旋回，时间分辨率至少要达到1ka。这方面的重要成果是根据格陵兰和南极冰心的连续记录，恢复了160ka以来的气候变化史，特别是大气组分的变化；同时对18ka来的气候变化，进行了每隔3ka时段的气候模拟，模拟结果与地质记录一致；还对晚更新世以来的海面变化机制和规律进行了探讨。

在第30届国际地质大会上报导了新的全球变化的记录材料。中国岩溶地质研究所通过对桂林一个长达1.22m的石笋，在研究其内部微层理的沉积学特征基础上，用AMS14C法测年配合U系稳定同位素地球化学综合研究，揭示了中国南方36ka以来古环境变化的3个气候旋回，每个旋回持续3ka左右，在暖湿期分辨率可达0.1ka，在干冷期也可达0.5ka。美国Iowa州冷水洞，英美合作的苏格兰Uamkan Tartair洞，美国人在非洲博茨瓦纳Drotsdy洞通过石笋研究古气候的变化也获得较高的分辨率，但所用石笋较小（高仅16～40cm），时限范围限于全新世。

在海陆对比方面，加拿大科学家将中国黄土-古土壤序列与最新的海洋钻孔ODP Hole810c高分辨记录进行了周期对比。美国与俄罗斯科学家利用先进的活塞式钻具在贝加尔湖打出的岩心，记录了过去350ka北亚的气候变化，与著名的SPECMAP海洋氧同位素曲线进行对比，证明大陆与海洋在晚更新世主要的气候是对应的。

对于150ka来南北半球的气候变化及其机制方面，刘嘉麒报导了他们在中国渭南黄土剖面建立的高分辨率的古气候时间序列与深海沉积物氧同位素序列和南极、格陵兰冰心的古气候记录有很好的可比性，据此确定了末次间冰期的起始时间为距今128ka，结束时间为距今74.2ka，末次冰期最冷期在距今20～18ka，从而为全球变化对比提供了重要数据。

由于单一的古气候记录（大陆、海洋或冰心）不能完全代表全球性古气候，因此要正确了解全球气候变化过程，还必须综合区域性的、多学科的证据，深刻理解区域环境系统对气候变化的特殊响应，及不同地区或系统之间的相互关系。为此，IGBP中核心项目之一PES组织了一个国际性研究——PANASH（南北半球古气候），这是研究南北半球的气候机制和耦合关系的一个重要步骤。PANASH组织三条跨越两个半球的极地-赤道-极地断面（图3.1），即PEP-I美洲断面；PEP-Ⅱ澳大利亚-亚洲断面；PEP-Ⅲ欧洲-非洲断面。第30届国际地质大会交流了最新研究成果，不少研究根据植被变化及地质记录恢复了南半球一些地区古气候的长期变化。如T.C.Partridge综述了过去200ka来南非的气候变化，研究结果表明，南北两半球在气候变化中具有很强的耦合性。

通过不同的地质记录，反映了在第四纪时期古大陆环流不同分支的演变特征及其所导致的环境变化、水热、风场格局的变化。刘东生在大会上论述了亚洲不同季风系统与西风环流的相互作用，并提出了东亚古季风气候驱动因素和机制方面的概念模型。对黄土沉积序列，中国学者通过冬、夏季风气候代用指标的研究，分析了东亚古季风的变迁过程和特征。

（2）对最近2ka时间段的研究。由于它对预测未来50～100a全球变化的重要性，对时间的分辨率要求达到1～10a。冰岩心、岩溶沉积物、树轮、湖泊沉积和珊瑚沉积的地质记录甚至能分辨到年和季节，因而越来越受到重视。在第30届国际地质大会上，中法合作研究结果表明，通过对近2ka以来中国、非洲等季风气候区的气候变化记录对比，发现这些地区干、湿变化大致同步；在全新世时期中国和北非现代沙漠的扩张与收缩也是同步的，看来变化受控于同一因子。意大利中部最近几十年来，存在变暖趋势，接近1℃，而水文地质系统对气候变化的响应，通过数学模拟研究，河流径流量将趋减少。

图3.1　PEP断面的位置

中国科学家对青藏高原西昆仑山古里雅冰心（长309m）中δ18O（作为温度指标）、冰川累积量（作为降水量）和Ca（大气尘埃）等指标的研究，高分辨率地恢复了过去近2ka来的气候环境变化。中国学者还通过不同的地质记录重点研究了中世纪温暖期和15～18世纪的小冰期。

6）人类的社会工程活动在近代全球变化中的影响

除了自然作用过程作为影响全球变化的因素之外，还叠加了人类活动的作用和影响。现在已开始把人类活动作为一种重要的地质营力，改变着地球的气候和环境。如大量CO2气体的排放造成温室效应，森林砍伐，土壤侵蚀，沙漠化，工程活动，酸雨，矿产、能源的掘、加工，环境污染等等，使地球生态系统日趋恶化。据统计，当今世界性工业燃耗大量能源，向大气层排放超量的CO2、H2S及其它30多种废气，每年约50×108t。由这些废气形成的“温室效应”越来越影响全球的增温。过去100a中气温最暖的6个年份都在80年代中期以后。据测，1992年平均气温比1951～1980年期间的平均气温高0.19℃，1993年高0.27℃，而最炎热的1990年又高出平均气温0.4℃，可见人类活动的影响程度。

研究人类活动的影响进行起来比较困难，其原因一方面是测量、记录的时限、资料有限；另一方面是如何将自然作用与人为作用从地质记录中区分开来有难度。后者的影响是局部的，还是区域性的？此外有些影响反馈效应和人们对其后果的认识往往是滞后的，需要预测评价和时间的验证。

7）区域地质环境系统对过去各种气候驱动因子的响应

刘东生在第30届国际地质大会主题报告“中国地质环境与全球变化”中，重点探讨了新生代以来中国地质环境与全球变化的联系，提出了大量地质证据，表明亚洲大陆干燥度在逐步增加。施雅风指出，青藏高原自中更新世以来上升3000～3500m，对周围的山地（昆仑）、沙漠（塔里木）以及长江等河流带来一系列影响：气温、地貌的变化、河流动力加强与携载物加多等。水文地质工程地质研究所通过构造、气候、人类活动环境分析三要素建立的空间模型，讨论了中国北方末次冰期环境演变的历史，指出在全新世大暖期的平均温度比现代高1.9℃，降水量比现代多195mm，而18ka前的最冷期，平均温度比现代低11.33℃，降水量比现代少165mm。东非肯尼亚Sonachi湖泊沉积高分辨率记录研究表明，非洲干旱区在最近数千年来总的是向干旱环境演化。而澳大利亚西部地区的干旱化，据研究，大致在0.78Ma以后才出现。

陆地水圈循环对气候变动的响应敏感，且对地球气候和环境变化起着调控作用。中国通过自西向东横切青藏高原、黄土高原至东部平原之间的大剖面，研究了各不同单元自晚更新世以来，古气候的演变及其对水环境的影响。在大陆水文循环中，通过对地下水流量的定量研究，K.M.Hiscock等（1992）再造了英国14×104a的古水文演化，尤其是全新世的水文演化。美国学者根据密西西比河道大小、沉积物特征，再造了该河上游地区高频率洪水的幅度的长期变化史。

全球变化也直接影响到海平面的变化。因此海平面在地质历史时期的变化及发展趋势是全球变化重要研究内容之一。尤其在人类历史时期海面变化直接影响海岸带的经济发展和人类生存环境，因此海面变化更引起人类的关注。王颍总结了中国海平面自盛冰期至全新世的变化情况：在近2ka晚全新世内，由于8～10世纪为暖期，11世纪时海面上升1.5m，以后气候较冷，海岸平原堆积，海岸阶地形成。本世纪海面上升速率为2～3mm/a，平均为1.4mm/a，并有持续上升趋势。

但是海面变化是否与气候变化成正相关关系，即气候变暖，海面升高，反之则下降，对此学者还有不同看法。尤其在区域范围内海平面的升降还可能受到构造作用和人为作用的影响。如由于地下水和油气的开，建造大坝使三角洲系统缺少沉积物而海岸沉降。目前早已摒弃“全球统一海平面曲线”的提法。甚至认为，海平面并不平。科学的提法是海面变化。但气候变化仍是驱动海面变化的主要因子。1993年10月世界海岸会议95个国家的科学家认为，到2025年，由于极地冰川的消融和海水增温使水体膨胀等因素影响，全球海面将升高30～50cm，并预测到2100年可能会升高1m。

Science：过去气候预示着我们的未来

如上图所示：令A与B位于北半球同纬度某纬线上（左图所示）。

首先，球面大圆是指过该球球心的切面圆。也就是说，球面上任何一个切面圆，其圆心就是球心的话，那么该圆就是大圆。如中图所示，红色圆圈（赤道）、绿色圆圈、地球轮廓（黑色）都属于大圆。相反，AB所在纬线（蓝色圆圈）则不是大圆。

其次，球面大圆连接了球面上两点的最短距离。我们知道，在平面几何中，两点之间，线段最短，此线段就称作连接该两点的“测地线”，并且该线段是唯一的。而实际上，我们的地面是球面。在球面几何中，连接球面上两点间的“测地线”就是其间的“大圆”，并且最短路径也是唯一的。如中图所示，连接AB之间的最短距离就是图中粗绿线部分，而并非其间的纬线（粗蓝线部分）。实际生活中，例如北京（好比A点）飞往旧金山（好比B点）的航班，往往就遵循着大圆航线原则，即绕开太平洋，沿亚欧大陆东岸及北美大陆西岸飞行。

最后，既然锁定了大圆航线原则，那么更加准确地说，AB将大圆分成了两部分，显然较短的部分才是真正的最短球面距离（右图红色部分），该弧线对应的圆心角由于小于180°，因此称作“劣弧”。而大圆的另一部分称作“优弧”，显然它的路径太长，不是最短航线。

除了温室效应，碳循环对气候的影响还有什么？

Science：过去气候预示着我们的未来

工业革命以来，人类向大气中排放大量的温室气体，已改变了地球的气候，并推动它走向一个前所未有的温暖状态。尽管这种增温状态在地球 历史 上找不到完全相同的相似型，但过去的气候——“古气候（paleoclimates）”为理解全球变暖提供了重要的科学依据。“研究过去是为了预测将来”，越来越多的科学家试图从古气候变化规律中寻找未来全球变化的趋势。

在漫长的地质 历史 时期，地球经历了多次大幅度的气候变化，如白垩纪中期高温期和晚更新世末次冰盛期等（图1），这些气候变化为未来气候演变的模拟和预测提供了参考信息。过去的气候状态与今天截然不同，但提供了丰富的证据。过去的气候状态可以揭示出大气CO2浓度在一定的范围内（400-2000ppm）变化时地球气候系统是如何运行的（图1）。

图1 距今1亿年以来的气候演化 历史 和未来200年不同情景预测情况（Tierney et al.,2020）

最近，美国亚利桑那大学Jessica Tierney和合作者在Science上刊登综述性论文，系统地总结和评价了古气候研究在科学应对未来气候变化的重要作用，强调了它对现代气候模拟研究和未来气候变化预测的重要性。该论文从以下几个方面评述了古气候研究能够有效评估、修正和完善现有气候模式，减少气候模拟研究的不确定性和认识未来气候变化等方面的价值。

一、古气候对气候敏感度的约束

平衡气候敏感度（Equilibrium climate sensitivity，ECS）已经被广泛用，并被作为地球气候系统对辐射强迫响应的简单度量标准。其定义为大气CO2加倍增长后，地球系统反馈过程（水汽、云、雪）从几年到几十年内达到平衡后，导致的全球近地表空气温度的变化幅度。由于ECS的高低对环境、经济 社会 影响非常重要(Hope et al.,2015)，因此减小ECS估算误差一直是学术界优先考虑的主题之一。一些新观点认为，ECS变化与气候背景有关，并随其变化——具体来说，在较暖的气候状态下，ECS会增加(Meraner et al.,2013)。研究地质 历史 时期的温暖气候可以为ECS值的波动范围提供参照。

二、冰冻圈稳定性的古气候视角

对未来海平面上升的预测尚有很大的不确定性，主要原因是对冰盖稳定性和临界状态缺乏足够的认识（Bamber et al.,2019）。古气候记录可以为理解过去冰盖变化与海平面上升之间的关系、冰冻圈对气候变暖的敏感性提供证据，从而降低预测的不确定性。在过去的几年里，古气候学界在地质证据和气候建模方面取得了重要进步，在冰盖大小、形状和范围的代用指标的产生和解释方面取得进展（Wise et al., 2017;Rovere et al., 2016;Gulick et al.,2017），将有助于增加我们对温暖气候状态下冰冻圈动力学的理解。

三、古气候揭示的区域和季节性气候变化信息

未来气候变暖将改变降雨和温度的空间模态和季节性变化模式，给人类 社会 带来巨大的影响(Wilby, 2007)。陆地表面的区域性变化(积雪减少、冻土融化、绿化、荒漠化)可能进一步触发生物地球化学循环的反馈作用，从而减弱或放大太阳辐射强迫效应，进而影响气候变化（Arneth et al.,2010）。当前，气候模型在区域降雨未来变化的趋势和幅度上还存在重大分歧(Knutti and Sedláck,2013)。改进对区域气候变化的预测能力，需将气候系统的内部变化(例如，年际-百年振荡)与外部强迫(例如，温室气体或气溶胶)的作用有效分开。在这方面，古气候研究提供的区域和季节性气候变化信息至关重要，因为它们记录了长期、连续的气候变化 历史 ，极大延长了现代气候的器测记录(Deser et al.,2012)。

四、气候突变

气候突变是古气候学最重要的发现之一，即地球气候在相对短暂的时间内出现异常变化，严重偏离了平均气候状态。其特征是温度、降水模式和海洋环流的发生显著改变，并在地质记录中留下明显的气候环境印迹，比如白垩纪中期海洋缺氧中无处不在的黑色页岩（Jenkyns,2010）。研究者认为，气候突变记录了地球一度进入异常状态，并恢复至正常状态的信息，具有重要研究意义。此外，发生在大约56Ma前后，由迅速的温室气体释放所引发的古新世-始新世极热（PETM）就是古气候记录中最显著的气候突变之一，可为理解人类排放温室气体所引起的全球变暖提供重要参考。

五、架起古气候数据与模型之间的桥梁

气候模型提供了对地球系统温度、风速和降水等直接的模拟结果。但是古气候信息是间接的，主要是通过对气候变化有响应的物理参数（如：磁化率和粒度）、化学参数（如：元素）和/或生物化石（如：有孔虫、孢粉）等代用指标来重建过去气候变化。然而，气候环境代用指标并不是完美的气候记录，有固有的不确定性。尽管可通过转换函数等方法，将古气候定量重建结果与模拟结果进行直接比较，但如果不考虑这些方法的不确定性，就可能导致错误的解释。这种在模型结果和代用指标之间产生的“语言障碍”，造成利用古气候代用指标指示过去气候变化和评估气候模型具有一定的局限性。因此，如何将古气候数据和气候模拟结果有效结合就显得至关重要（图2）。论文作者提出了解决这一问题的三个关键的步骤：（i）选择合适的与指标记录相关的化学示踪方法；（ii）明确代用指标的气候环境意义；以及（iii）整合古气候记录与模型数据的分析方法。

图2 基于古气候指标优化后的末次冰盛期海表面温度、地面温度和降雨情况。图中DSST为末次冰盛期（LGM）与晚全新世海表面温度的差值，DSAT为地表温度的差值，DPrecip为年平均降水量的差值（Tierney et al., 2020）

古全球变化研究表明，远在人类工业活动之前，全球气候就不断发生变化。地球 历史 上气候变化的主要驱动力是自然因素。相对于地球长期的气候演化，工业化以来全球气候的变化是微小的，是漫长地球演化过程中众多气候波动的一小段。未来随着人类排放温室气体逐渐增加，预估地球气候未来变化趋势仍存在着诸多不确定，古气候研究是我们理解未来气候变化的重要基础之一，也是有限的器测气候数据之外，检验气候模型预测结果的唯一途径。古气候学的未来是将地质证据与气候模型研究相结合，以便更准确地评估和预测人类活动对气候变化的影响。

致谢：感谢新生代室郝青振研究员、吴海斌研究员对本文的修改和建议。

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土壤碳循环,对全球变暖的影响。由人类活动引起的温室效应以及由此造成的气候变暖对森林生态系统的影响已引起人们的普遍关注.森林土壤碳循环作为全球碳循环的重要组成部分,是决定未来陆地生物圈表现为碳源/碳汇的关键环节,揭示这一作用对于准确理解全球变化背景下陆地生态系统碳循环过程具有重要的指导意义.本文主要通过论述影响土壤碳循环过程的5个方面（土壤呼吸、土壤微生物、土壤酶活性、凋落物输入与分解、土壤碳库）,综述了近10a来全球气候变暖对土壤碳循环过程的影响.近年来,尽管已开展了大量有关土壤碳循环对气候变暖的响应及反馈机制的研究,并取得了一定的成果,但研究结果仍然存在很大的不确定性.整合各种密切关联的全球变化现象,完善研究方法和实验手段,加强根际微生态系统碳循环过程与机理研究将是下一步研究的方向和重点。