基于全球综合对地观测系统通用基础设施的科学数据共享研究

全球综合对地观测系统旨在建立全球性的数据共享框架，为各国组织共享和使用对地观测资源提供技术解决方案。该系统的通用基础设施包括标准和互操作注册中心、组件和服务注册中心、分布式查询服务中心、资源门户4个部分。文章介绍各个组件的作用和相互间的关系，分析向全球综合对地观测系统提供共享资源的类型和技术流程，提出该系统对国内科学数据共享实践的启示。

对地球系统模式评估方法的回顾

对地球系统模式评估方法的回顾表明,近些年该领域有明显的进展,包括从单个变量到地球系统五个圈层多变量、多过程、多现象的定量评估,从气候态的评估到气候变化(如趋势性、周期性、年代际变率)、极值、异常和现象的定量评估,从定性评价到定量计算模式模拟的可靠性和不确定性,在多模式的利用中开始考虑模式之间的独立性和相似性,以及对气候预测和预估的效果进行定量评估和不确定性的贡献分析。

科学大数据在全球气候变化研究中的应用

本文从气候系统观测资料、数值模拟资料、经济社会资料和土地利用资料等方面论述了全球气候变化的科学大数据的构成。为推动气候变化大数据的应用,需要进一步发展集成融合、存储共享、数字模拟和数据挖掘等新的科学大数据处理技术方法。文章还分析了科学大数据在全球气候服务框架和未来地球计划中的应用价值,并对其未来发展进行了展望。

地球系统模式中的碳循环及其检验

世界气候研究计划（WCRP）提供的耦合模式对比计划第五阶段（CMIP5）的地球系统模式（ESM）较之以前增加了较为复杂的碳循环,即在原有的全球大气耦合海洋环流模式（AOGCMs）中,把大气与陆地和海洋碳循环过程加入,这样较真实地再现碳循环和物理气候系统之间的相互作用[1].为了表征它们之间的相互作用以及考虑碳循环响应于未来的气候变化和CO2的变化,经常考虑碳—浓度参数化和碳—气候反馈参数化,这是两个强的和相反的反馈.碳—浓度参数化是度量陆地和海洋碳库对大气中CO2浓度变化的响应程度,从大气的观点是负反馈.碳—气候反馈参数化是度量温度和其他气候变量变化的响应,从大气的观点一般是正反馈.碳—浓度响应决定由于CO2增加碳库的变化;碳—气候响应决定由气候变化造成碳库的变化.

地球科学的两次革命

第二次世界大战之后两次伟大的革命震动了地球科学：一个涉及固体地球，即大陆漂移；一个关于冰期之争，即更新世是否只有4次冰期。前者经过大约100年的长期准备，但是人们立即接受了这个概念。后者则来得相对突然，经过几十年才得到承认。

一种应用于地球系统模式的通用插值算法模型

地球系统模式的现有插值算法误差较大、网格适用性差,无法满足其未来的发展需求。提出了一种插值算法分类方法,根据此方法设计了一个通用插值算法模型。该模型基于复合算法的思想,既可表示现有算法,还可通过选择适当的两个算法灵活构造出局部的高精度的新算法。根据此模型并利用径向基函数良好的插值效果提出了两个新的插值算法。基于球面Voronoi图的搜索算法可有效优化插值算法的实现。实验结果表明新算法具有良好的插值效果。

葡萄酒产地溯源技术研究进展

由于葡萄酒产品有益健康并且具有较高的经济价值,近年来进口到中国的葡萄酒产品数量剧增,但掺假现象严重,因此急需开发能够准确追溯葡萄酒产地的技术。本文介绍了世界主要葡萄酒产地信息,阐述了多元素分析与稳定同位素技术在葡萄酒产地溯源中的应用历史,综述了国内外葡萄酒产地溯源技术的研究进展,并指出了我国葡萄酒产地溯源未来研究的一些重点,旨在推动我国葡萄酒安全追溯制度的建立与完善,保障葡萄酒市场稳定健康发展,保护消费者合法权益。

气候变暖的归因研究

气候变暖的成因是目前国际上的一个争议焦点,代表国际主流思想的4次IPCC评估报告[1-4]认为是人类活动的影响造成了变暖,其中包括温室效应加剧使气候变暖,而气溶胶的直接和间接影响则抵消了一部分变暖。但是,从20世纪末至今对气候变暖持怀疑观点的科学家,仍然不断对气候变暖的原因提出质疑[5-7]。所以气候变暖的归因研究仍然是国际上的热门问题。

风电场对气候变化影响研究进展

综述了国际评估风电场对局地和全球气候变化的短期和较长期的可能影响,并且将其影响与人类排放的影响作简单的对比。大量的观测和数值模拟研究表明,风电场的运行明显减小下游风速,同时随局地近地层稳定度的不同也造成下游温度明显上升或下降。一些数值模拟研究表明,如果全球建立大量大型风电场,例如假定全球使用风能占总能源10%以上,即全球陆地的30%～40%和全球海洋浅水区均建有风电场,这些风电场的运行将可能造成全球变暖和风速减小。目前风电场对全球气候的影响尚具有很大的不确定性。

高性能计算系统性能评测方法及其应用

为满足国家级气象数值模式业务系统对高性能计算资源不断增长的需求,提供规模更大、性能更优的高性能计算支撑平台,在高性能计算系统引进工作中开展了基于气象数值模式应用的高性能计算系统性能评测技术研究。该文将行业标准与实际业务应用相结合,设计了高性能计算系统性能评测方案,建立了中国气象局气象行业高性能计算系统性能评测模型。共选取10个测试程序,分别对单节点性能、网络性能和加速比等8个指标进行了测试和量化评分,并对主要测试结果中具有代表性的气象要素场进行了物理意义合理性检查。评测结果表明:评测方案设计合理,评测模型研究取得较好效果,保障了高性能计算系统引进工作顺利完成。

稳定同位素技术在中药产地溯源方面的应用研究进展

中药的产地溯源在保证中药品质及疗效、维护市场秩序、降低由于假冒中药材引发医疗事故的风险等方面具有重要的作用。稳定同位素技术作为产地溯源的有效技术之一,对中药进行产地溯源具有理论基础及技术优势,近年来也被广泛应用于部分名贵中药的产地溯源。本文简要介绍了稳定同位素技术的基本原理,着重阐述了中药产地溯源中常用的同位素指标,并对近年来中药稳定同位素产地溯源的研究现状进行了总结与展望。旨在推动稳定同位素技术在中药产地溯源中的广泛应用,促进中药稳定同位素数据库及中药溯源技术体系的建立和完善。

全球变暖的科学

全球变暖已经是不争的事实。根据目前主要的3个全球温度序列,1910—2009年的变暖趋势为0.70～0.75℃/100a。粗略地讲,目前已经变暖了0.8℃。如果把气候变化的阈值限制为2℃,

二氧化碳地质封存问题和地震监测研究进展

二氧化碳(CO2)的捕获和封存技术(CCS)是近年提出的减少CO2排放的重要方法,经过近二十年的发展已经为国际社会所公认.了解长时间封存CO2的变化规律对于成功实施CO2封存非常重要,而限于现场试验的困难性,数值模拟已成为监控长时间封存CO2变化的最重要方法.因此,需要加强CO2封存所涉及的多孔隙介质中多组分多相流运移模拟和地球化学反应模拟研究.在CO2注入地下储层之后,需要长时间监测所封存CO2的运移情况,以及时发现泄漏并采取相应的应对措施.地震监测方法是众多监测方法中最重要的方法之一,四维地震已经在世界上几个大型的封存项目中进行了多次实施,并且取得了很好的效果.为了使地震监测方法更加准确,并能做到常态性地有效监测或实时监控,不仅需要不断发展岩石物理理论和方法,而且需要在岩石物理学研究中充分考虑CO2封存问题的特殊性,即CO2的溶解和化学反应所引起的岩石物理性质的改变.这是研究地球环境和全球气候变化等重大地球科学问题的基础性研究课题,具有重要的理论和实际意义.

全球变暖中的科学问题

2013年各国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第一工作组发布了第五次气候变化科学评估报告,以大量的观测分析和气候模式模拟证据,继续强调由于人类排放增加,全球正在变暖,未来将继续变暖的观点。本文综述分析全球变暖的几个深层次的科学问题,即多套全球气温观测资料的差异、不同标准气候态时段的作用、20世纪全球变暖的检测和归因及未来全球气温变化的趋势,以此提出需进一步研究的科学问题。结果表明:需要进一步提高观测资料的质量;注意不同标准气候态时段对应数值的不同;应进一步改善气候模式模拟年代际变率的能力及研究近15 a全球变暖减缓和停滞的原因,从而改善气候模式的模拟效果;造成预估未来全球气候变化的不确定性主要来自气候模式的差异、未来排放情景的差异及气候系统内部变率的影响和自然外强迫的作用。

气候变化中的自然系统

Science杂志2015年8月2日发表了“气候变化中的自然系统”专栏，从开阔的时间及空间视野，分析气候变化对生态环境乃至人类进化的影响。这里刊登王绍武等对这个专栏主要内容的介绍。

末次间冰期研究

第四纪特别是第四纪晚期近800 ka间冰期的研究,对预测未来气候变化有重要的意义.因为在这段时间内共出现了8次间冰期,这些间冰期很可能可以作为未来气候变化预测的参照物.21世纪以来国际上已经对其进行了4次集中研究.第1次：2000年集中研究大约400 kaBP的海洋氧同位素阶段11 （MIS11）,在几个间冰期中的太阳辐射状况更接近于现代.Global and PlanetaryChange于2000年出版了MIS 11专刊[1],共发表了5篇论文,重点对北大西洋、南大西洋及赤道中太平洋MIS11进行了分析.

气候科学的挑战

Science杂志从2014年1月24日到3月14日,以“气候科学的挑战”为题,发表了7篇论文[1-7].这7篇论文评述了当前气候科学的一些核心问题.这些问题反映了气候作为一门科学的生长点.了解这些问题以及研究这些问题的途径、困难及可能性,对我们是非常有益的.当然,这里介绍的观点也许并不都是完全正确的,也不是除此之外就没有其他核心问题.但是,我们相信可以从这些问题的评论中得到有益的启发.

国外自发地理信息研究进展及对我国的启示

在内涵解析的基础上,主要从数据质量评估、贡献者分类与动机以及法律议题三方面归纳与梳理国外自发地理信息的研究情况。相比较而言,我国对自发地理信息的研究无论从深度还是广度上都处于起步阶段,未来研究应从四个方面深入开展:政府主导下的公众贡献自发地理信息;数据质量控制;移动自发地理信息以及自发地理信息涉及的法律议题。

系外行星大气与宜居系外行星研究进展及发展趋势

探测系外行星的主要目的是研究生命和可供地球生命生存的行星是否普遍存在这一基本科学问题.近20年来已有超过3000颗系外行星被发现,~1还有几千颗候选系外行星有待确认,其中疑似宜居系外行星的数量近20颗.未来十年疑似宜居系外行星的数目将大为增加.尽管目前对宜居系外行星大气观测的能力和科学结果还很有限,但可以预期未来20年对这一类行星大气的观测将成为行星科学研究的重要领域.本文根据当前系外行星大气科学发展的状态和主要科学问题,在对中国未来系外行星科学发展方向进行分析的基础上,提出一种比较可行的建议,即在近1~2年内有针对性地开展系外行星大气普查和系外行星高层大气观测的可行性论证和预研,并在5~10年内择一予以实施.

前寒武纪气候演化中的三个重要科学问题

自地球形成至寒武纪将近40亿年（距今46亿-5.4亿年,通常称为前寒武纪）的气候演变是一个具有特殊难度和挑战性的研究领域,同时也是基础和前沿的研究领域。文章选择了前寒武纪气候演化中的三个重要科学问题进行综述：大气演化、两次全球性的冰川期以及暗弱太阳问题。关于大气演化,本文首先描述了大气成分的演化历史,然后简述了影响大气成分演化的三个基本过程：大气逃逸、两次大气氧含量突然增加、碳酸盐-硅酸盐循环及其对气候系统的负反馈作用。两次全球性的冰川期分别发生在古元古代（距今24亿-21亿年）和新元古代（距今8亿-5.8亿年）,文章简述了其成因以及相关的气候模拟结果。暗弱太阳问题是地球历史气候演化的一个经典问题,论文简要地综述了一些最新的研究成果和观点。