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1 GRACE数据帮助了解全球气候变化 2019-06-05

德克萨斯大学奥斯汀分校(University of Texasat Austin)于2002年发射的双卫星系统——“重力恢复和气候实验”(简称GRACE),其近20年详细的地球测量数据能帮助我们了解全球气候模式。该文章已在最近一期的《自然气候变化》(Nature Climate Change)期刊上发表。GRACE项目的主要成果包括: 1.确定格陵兰岛每年的冰量损失为2580亿吨,而南极则为1370亿吨,这与全球变暖的模式吻合。极地和山区的冰损失量是GRACE运行前的三倍。 2.确定流入海洋中的融冰对全球海平面每年增加3.7mm的贡献量为2.5mm。GRACE能够测量海洋中增加的热量,并提供与区域热量吸收有关的位置信息。观测数据证实,大部分变暖发生在水深2000米以上的区域。 3.确定在37个最大的陆基含水层中,有13个发生了临界质量损失。这种损失既与气候影响有关,也与人为影响有关,造成供人类使用的清洁、新鲜淡水供应减少。 4.GRACE数据为美国干旱监测组织提供了重要信息,并揭示了世界各地的干旱和含水层枯竭的原因。 该项目由UT的科克雷尔工程学院空间研究中心(CSR)主持,美国国家航空航天局(NASA)与德国航空航天中心共同合作。 航空航天工程与工程力学系百年名誉主席、GRACE调查员ByronTapley认为,UT的德克萨斯高级计算中心(TACC)在这一国际项目中发挥了关键作用。随着对GRACE科学成果交付需求的不断增长,TACC支持这些需求的能力也在增强。从最初的概念证明到更苛刻的计算系统、支持更丰富的科学成果套件,GRACE实现了无缝对接。 GRACE数据系统是高度分布式的,需要通过国际网络进行大量数据存储和计算。尽管最终数据产品由TACC生成,但德国的波茨坦地球物理中心和NASA的喷气推进实验室(JPL)也做出了相当大的努力。首先,数据从卫星被依次传输到德国中心和JPL,到达JPL后将主要测量值转换为由GPS、加速度计、姿态四元数和每个卫星在一个月的观测期内收集的高精度卫星间距值组成的地球物理测量值。 Tapley还提到,利用地球不断变化的重力模式来解释地球系统相互作用的主要变化是一种概念化的技术手段,他们是第一个能满足地球科学界不同测量水平需求的团队。 目前,GRACE后续任务将继续发挥作用,对整个地球系统的质量变化进行第二次代际测量,以期通过较长的数据间隔更清楚地了解地球气候模式随时间的变化。 (刘雪雁编译) 图片源自网络 查看详细>>

来源:美国德克萨斯大学奥斯汀分校 点击量:3400

2 苏黎世联邦理工学院研究人员绘制全球浮游植物分布图 2019-05-30

苏黎世联邦理工学院研究人员首次绘制了世界海洋浮游植物的分布图,并调查了影响这种分布的环境因素。得出的结论是,浮游生物多样性只是部分与以前关于赤道和两极之间海洋生物多样性的理论相一致。世界海洋中大约有10000到20000种不同的物种,浮游植物的多样性极其丰富。这些浮游植物构成了海洋生态系统和地球上生命的一个关键要素,产生的氧气超过了世界上所有雨林的总和,它们也是海洋食物链的基础。然而,迄今为止,对浮游植物的地理和季节多样性知之甚少。虽然研究人员基本确认了浮游植物的种类,但对其出现的时间和地点研究较少。5月初,生物多样性和生态系统服务政府间平台在其最新报告中指出,由于人类活动和气候变化,地球上100万已知物种正面临灭绝的威胁。然而,对于许多重要的物种,特别是世界上最小的海洋生物浮游生物物种,人们对其分布和多样性的了解非常少。 最近发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上的一项研究成果中,研究人员模拟了530多种浮游植物的时空分布。作为分布图的基础,他们使用了来自世界各地海洋的大约70万个水样。研究表明,热带水域全年度都拥有着最丰富的物种多样性。印度尼西亚-澳大利亚群岛、印度洋的部分地区和赤道太平洋,浮游植物的多样性特别高。在亚热带地区,生物多样性在南北纬30度以上明显下降,在55度左右达到最低值。然后,向两极延伸时生物多样性又略微回升。出人意料的是,极地海洋呈现出比中纬度更大的多样性。全球物种分布和多样性通常与环境温度趋势密切相关。 物种多样性通常向两极持续下降,在两极通常处于最低水平。温度可能是导致这种下降的直接原因。根据代谢理论,高温加速新陈代谢、遗传物质突变和物种形成。这就解释了为什么热带物种比中纬度地区和极地地区丰富,也与人们所预期的相吻合。但是浮游植物的行为并不总是符合这一理论。显然除了温度以外,还有其他因素影响着浮游生物的多样性。其中两种可能是强洋流和湍流,它们在中纬度地区很普遍,但在极地或热带海洋中较少。这些纬度的季节性波动和海洋湍流可能会抑制生物多样性的发展,即使这里的温度高于极地海洋的温度。中纬度地区的浮游植物多样性,不同于热带地区,随季节变化很大。尽管中纬度地区的物种数量随着时间的推移是恒定的,但物种组成在一年中会发生变化:与热带海洋相比,这里的多样性在一年中都是动态变化的。 (吕钊编译) 图片源自网络 查看详细>>

来源:苏黎世联邦理工学院 点击量:3261

3 全球首次海洋病毒生态多样性调查研究 2019-05-06

由美国俄亥俄州立大学主持的有史以来第一次全球海洋病毒生态多样性调查项目于4月25日在《细胞》(Cell)杂志上发表了其研究成果,确定了近20万种海洋病毒物种(远远超过此前水域的海洋调查所知的15000种)以及培养的微生物病毒可获得的约2,000种基因组。该成果对于理解从进化到气候变化等问题有着重要意义,因为这有助于创造地球的新图景,并了解它如何受到生物之间相互作用的影响。 研究表明,20万种病毒在整个海洋中被分成五个不同的生态区,考虑到海洋的流动性和许多海洋区域的复杂性,这令人意想不到。此外,尽管大型生物范例认为物种多样性在赤道附近最高,而在极地附近最低,但研究人员收集了大量的北极样本,与之前的海洋生物研究相比,在北冰洋发现了一个生物多样性热点。 研究所用样本来自不同地理区域不同深度的海水,是由一支轮流的科学家团队在2009年至2013年间收集的。收集之后,样品经过过滤并被运回约十几个不同的实验室进行分析。研究人员不仅研究了病毒的水样,还研究了其他微生物和其他生物。这项研究对于了解海洋微生物如何影响地球大气层具有重要意义。 过去20年左右,人类呼吸所需的一半氧气来自海洋生物。此外,海洋吸收了大气中一半的二氧化碳。由于复杂的化学反应,表层二氧化碳含量增加会使海洋酸化,但是,如果将二氧化碳转化为有机碳和生物质,那么它就会变成微粒并沉入深海。这对于帮助缓解人类引起的气候变化是一个很好的结果,而且了解海洋病毒所在的位置可以帮助我们了解这种海洋“碳泵”。 研究人员表示,对海洋病毒的分布和丰度进行更全面的了解将有助于确定应该用于进一步研究的病毒种类。此外,基于该研究的地图为未来的其他收集工作奠定了基础,有助于了解微生物水平随的时间变化,以应对季节变化和气候变化。之前的海洋生态系统模型通常忽略微生物,很少包括病毒,但我们现在知道它们是重要的组成部分。 (李亚清编译) 图片源自网络 查看详细>>

来源:每日科学 点击量:4965

4 美研究人员绘制高分辨率全球珊瑚礁地图 2019-05-06

由来自哈立德?本?苏丹生命海洋基金(Khaled bin Sultan Living Oceans Foundation,以下简称海洋基金)和迈阿密大学海洋与大气科学学院的科学家开展的一项研究,提供了一种利用地球轨道卫星和野外观测来精确绘制珊瑚礁图谱的新方法。该图集是为期10年的全球珊瑚礁探险的结果,也是有史以来第一个包含超过15个国家共计65000平方公里的1000多个偏远珊瑚礁和周围栖息地的全球珊瑚礁地图集,目前已发表在《珊瑚礁》(Coral Reefs)期刊上。 高分辨率珊瑚礁地图包含浅水海洋栖息地的信息以及主要探险要地点的海草床和红树林信息。所有这些沿海栖息地都是热带沿海生态系统的关键组成部分,有助于过滤水源、保护海岸免受风暴侵袭,并为商业和自给性渔业提供关键的苗圃栖息地。但目前正面临来自沿海开发、过度捕捞和气候变化等越来越多的威胁。 为了开发新模型以准确绘制珊瑚礁地图,科学家们从全球珊瑚礁探险队进行的调查中收集了数据,并使用超高分辨率卫星图像推断位置,通过将地图与记录珊瑚礁精确坐标的视频进行比较,验证新映射方法的准确性。 海洋基金临时首席科学家、迈阿密大学教授Sam Purkis提到,保护珊瑚礁就必须知道它的位置和数量。对珊瑚礁进行这样的了解很有挑战性,因为它们位于水下,较难观察。通过这项研究,他们发掘了利用卫星图像在全球范围内制作珊瑚礁地图的可能性。卫星、飞机和无人机成像技术将成为应对全球范围内珊瑚礁危机的重要工具。 高分辨率珊瑚礁地图集并不涵盖所有世界各地的珊瑚礁,但覆盖了主要珊瑚礁的最有意义部分。它还提供了急需的2017年大规模珊瑚礁白化事件之前的健康基线数据。目前这种数字资源已经向公众开放,以便政府和保护组织可以使用这些地图来保护和恢复其后代的珊瑚礁。 研究人员估计,由于气候变化和其他人类压力的影响,全球一半以上的珊瑚礁在过去40年里已经消失了。珊瑚礁地图可以帮助当地资源管理者确定最可能需要保护的区域。 海洋基金的科学管理主任Alexandra Dempsey认为,珊瑚礁地图集提供了珊瑚礁所处位置及其健康状况的快照,科学家将使用这些栖息地图作为基线数据来帮助跟踪珊瑚礁成分和结构随时间的变化。 (傅圆圆编译) 图片源自网络 查看详细>>

来源:美国迈阿密大学 点击量:4943

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