一年夺得3条金腰带，“大魔王”能顺利取得第4条吗

KO吴思翰，完胜丁猛，读秒徐元庆，力克杨光，碾压冯兴礼，击败焦富开，战胜谭晓峰，2020年李辉（来自武林风超级搏击俱乐部联盟：郑州明辉搏击俱乐部）小宇宙爆发，横扫一众75KG名将，并且夺得三条金腰带。（武林风超级新人王75KG金腰带、IPCC中国区金腰带、横琴之巅75KG世界金腰带）

2021年，武林风75KG国家级金腰带争夺战震撼打响，“大魔王”李辉强势来袭，准备夺得人生中的第四条金腰带。武林风国家级金腰带争夺战采用八人赛制，选手一晚取得三场胜利才能问鼎总冠军。

李辉现在是中国搏击75KG焦点人物，大家备战过程中，都会有意的针对他进行训练。不怕对手和你打，就怕对手老是惦记你，这无形中给了李辉一定的压力。同时这场“攻坚战”需要充沛的体能，到总决赛基本是拼意志品质！

金腰带是每个选手都渴望的荣誉，有些人直到退役也未能获得一条金腰带。李辉不到两年时间，从无到有夺得三条金腰带，进步之快让人惊讶。不过，这绝非运气使然，而是多年来自我沉淀的结果。

毛竹的故事相信大家都听过，说是中国最东边有一种竹子。种子种下后，四年时间竹子只长3厘米，然而第五年，毛竹仅用几个月便可长高至十几米。那么疯狂生长之前，毛竹一直在扎根。

“大魔王”李辉没有取得金腰带前，也一直在“扎根”。其实李辉的搏击之路并不顺遂，曾几何时一度陷入瓶颈。2020年参加武林风75KG超级新人王前，大家根本没有想到他会走到最后。

给大家透露一下，李辉冲击武林风75KG国家级金腰带，结果并不如人意。那么过程中究竟发生了什么情况呢？敬请收到本周六播出的武林风75KG国家级金腰带争夺战，关注“大魔王”的表现！

微信公众号：武林风官方

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进入21世纪，地球科学发展到“地球系统”的新阶段，强调地球岩石圈、水圈、大气圈和生物圈之间的相互作用，进而从整体地球系统的视野，对地球各圈层的相互作用过程和机理进行研究。当前更多的对地观测体系(卫星、地表台站等)，更细的时空分辨率以及更强的数据处理(超级计算机)，正逐渐促进人类对地球的科学认知，增强人类适应全球环境变化的能力，并服务于可持续发展！

地球的地质作用过程

一，地球系统科学的定义和特点

地球是一个物质与能量不断相互作用下的一个非常复杂的非线性系统，它可以被划分为几个基本的圈层，各圈层之间彼此交错相互影响，圈层之间及内部随时间的相互作用构成了地球的演化。

地球随时间的演化

1，地球系统的构成

地球系统指由大气圈、水圈（含冰冻圈）、地圈（含地壳、地幔和地核）、土壤圈和生物圈（包括人类）组成的有机整体。地球系统科学主要研究各圈层的物质组成、结构分布、各圈层内部及之间一系列相互作用过程和形成演变规律，以及与人类活动相关的全球变化，为人类认知地球和绿色可持续发展提供科学支撑，以应对全球环境变化所带来的挑战。

地球圈层构成

2，地球系统的能量来源

地球系统的演化主要受内动力地质作用和外动力地质作用的共同驱动，其主要有两个能量输入体系。一个是太阳在核聚变过程中向太阳系释放的太阳辐射能量，直接影响着地球气候变化、生物光合作用和岩石风化剥蚀等地球表层系统过程，是外动力地质作用最主要的能量供给；另外一个是地球内部放射性物质衰变、物质向地球深部迁移释放的重力势能和矿物结晶等释放的热量，对大陆漂移、海底扩张、板块运动、岩浆活动、地震作用、变质作用和构造运动等过程产生影响，是内动力地质作用最主要的能量供给。

地球的能量供给和圈层相互作用

3，地球系统的时空特征

地球作为一个由多时、空尺度过程构成的复杂巨系统，在空间上表现为多圈层体系。地球各圈层（岩石圈—土壤圈—大气圈—水圈—生物圈）、各过程（生物过程、物理过程、化学过程）、各要素（如：山水林田湖草海）之间相互作用、相互联系、连锁响应。地球系统科学将大气圈、生物圈、土壤圈、岩石圈、地幔/地核作为一个系统，通过大跨度的学科交叉，构建地球的演变框架，理解当前正在发生的过程和机制，预测未来几百年的变化。地球系统科学的研究对象，在空间尺度上可以从分子结构到全球尺度，在时间尺度上可以从数亿年的演化过程到瞬间的破裂变形。

地球演化的不同阶段，地质作用特征也不相同。在地球形成之初，由于小星体加积，星体之间的引力势能及其动能由于碰撞转化为热能，再加上放射性物质含量高，衰变速率快，产生了大量的热能。内动力地质作用十分发育，表层地球被岩浆海所覆盖，逐渐分异出地壳，地幔和地核。相比较而言太阳的较为昏暗，外动力地质作用较弱。现今地球在板块构造体制下，内动力地质作用依然很活跃，同时太阳光度增强，外动力地质作用也非常活跃。

地球形成初期的地质作用

不同时期具有不同的地质过程

同时地球系统的物理、化学及生物过程在空间上又可以分为许多子过程，各个过程彼此交错，相互影响。

Kppen的气候区分类

二，地球系统科学发展历史 1, 萌 芽 时 期

生物圈、生物地球化学的创始人，前苏联著名地球化学家维尔纳茨基(1863-1945)，指出生物是地质营力的一部分，地圈与生物圈协同演化。他写到：“生命并非地表上偶然发生的外部演化。相反，它与地壳构造有着密切的关联，没有生命，地球的脸面就会失去表情，变得像月球般木然。”

维尔纳茨基及其著作

二十世纪七十年代，英国气象学家洛夫洛克认为生物与地球组成了一个类似生物的有机体，其拥有一个全球规模的自我调节系统，是一个“超级有机体”，强调生物圈对全球环境的调节作用，认为地球表面的气候和化学成分，由生物圈维持在一个最适宜生物圈的动态平衡中，并用希腊神话中大地女神“Gaia盖娅”命名这个控制系统。

洛夫洛克及地球演化简史

2, 从全球变化到地球系统科学

1，Keeling 曲线

美国斯克里普斯海洋研究所的Charles David Keeling于1958年，在夏威夷Mauna Loa火山顶部持续采样，检测大气CO2浓度，发现CO2浓度已经由1958年的318ppm上升到目前的411ppm，是近80万年以来CO2浓度最高值，在冰期时CO2浓度最低只有185ppm，因此这条著名的大气CO2浓度变化曲线又名“Keeling 曲线”。CO2作为最主要的温室气体，是导致全球变暖的主要原因。

David Keeling及Keeling 曲线

Keeling 曲线简介

2，南极臭氧层空洞

1985年，英国科学家Farman等人总结他们在南极哈雷湾观测站自1975年来的观测结果，发现从1975年以来，南极每年早春（南极10月份）总臭氧浓度的减少超过30%，在科学界引起震惊，从而使得南极臭氧层空洞问题广受关注。1987年世界多个国家签署《蒙特利尔议定书》，1989年1月1日正式生效，1996年，氯氟烃被正式禁止生产，截至目前臭氧层已经稳定下来并逐步开始恢复。

1979-2017年南极臭氧层卫星图

南极臭氧层恢复图及未来趋势预测

3，“地球系统科学”名词的首次提出

将地球作为整体、从圈层相互作用着眼的“地球系统科学”，源自“全球变化”的研究。20世纪80年代为应对“臭氧层空洞”、“温室效应”的威胁，首先由大气科学界发起，在全球范围内对碳循环等进行跨越圈层的追踪。1983年，美国国家航空航天局(NASA)建立了“地球系统科学委员会”；1986年NASA首次将地球系统科学(Earth system science)作为一个名词提出；1988年NASA出版了“Earth System Science: A Closer View"，提出著名的“Bretherton图”，展示了大气、海洋、生物圈之间，在物理过程和生物地球化学循环的相互作用，标志着“地球系统科学”的起步。

“地球系统科学”名词的首次出现

3, 发展中的地球系统科学

1，国际全球变化研究计划

自二十世纪八十年代开始，国际科学界先后发起并组织实施了以全球变化与地球系统为研究对象，由四大研究计划组成的全球变化研究计划，即：世界气候研究计划(WCRP，World Climate Research Programme)、国际地圈生物圈计划(IGBP，International Geosphere-Biosphere Programme)、全球环境变化人文因素计划(IHDP，International Human Dimension of Global Environmental Change Programme)、生物多样性计划(DIVERSITAS)。进入新世纪，四大全球环境变化计划又联手建立了“地球系统科学联盟(ESSP)。

国际全球变化研究计划历史图解

2，未来地球计划(Future Earth)

2014年，为应对全球环境变化给各区域、国家和社会带来的挑战，加强自然科学与社会科学的沟通与合作，为全球可持续发展提供必要的理论知识、研究手段和方法，由国际科学理事会(ICSU)和国际社会科学理事会(ISSC)发起、联合国教科文组织(UNESCO)、联合国环境署(UNEP)、联合国大学(UNU)、Belmont Forum和国际全球变化研究资助机构(IGFA)等组织共同牵头，组建了为期十年的大型科学计划“未来地球计划(Future Earth)”。

未来地球计划(Future Earth)——全球可持续发展

3，政府间气候变化专门委员会(IPCC)

同时也为应对全球气候变化及其对社会经济的潜在影响和人类应对策略，1988年由联合国环境规划署(UNEP)和世界气象组织(WMO)共同成立了政府间气候变化专门委员会(IPCC)。IPCC负责评审和评估全世界产生的有关认知气候变化方面的最新科学技术和社会经济文献，目前IPCC有三个工作组和一个专题组。第一工作组的主题是气候变化的自然科学基础，第二工作组 是气候变化的影响、适应和脆弱性，第三工作组是减缓气候变化。国家温室气体清单专题组的主要目标是制订和细化国家温室气体排放和清除的计算和报告方法。

IPCC运作构架

4，人类世(Anthropocene)

工业革命以来，人类活动已经逐渐成为主要的地质营力。农业耕作、城镇化以及道路交通等建设大大改变了原有的地表形态；化石燃料燃烧排放的温室气体，改变大气圈的化学组成，对气候系统造成了显著影响。自1970年来，世界人口从37亿人增长到76亿人；全球CO2排放量从149亿吨增长到368亿吨；由大气CO2升高导致的海洋酸化，导致了近海生态系统发生了退化，尤其是造礁珊瑚；全球地表温度增加了约097度；海表面温度增加了约06度；每十年，北极海冰消融约132%；全球海平面上升了144cm。我们比1970年，多生产了约15倍的塑料制品，海洋中共累积了约15亿吨的塑料垃圾。地球已逐渐进入新的地质时代——“人类世”(Anthropocene)。2015年12月，全球197个国家在巴黎气候变化大会上达成《巴黎协定》，决定共同减少全球碳排放，应对全球气候变暖。此时地球系统科学已经牢牢地扎根在应对全球环境变化的社会需求和地球与生命科学相结合的基础之上。

人类世(Anthropocene)简介

5，横跨时空的地球系统科学

2001年，英、美两国的地质学会在爱丁堡联合举办了“地球系统过程(Earth System Process)”国际大会，将“全球变化”的概念上推了几十亿年，从太古代光合作用的起源，一直到近代暖池演变的气候效应。与“全球变化”不同，这里说的“地球系统科学”不但穿越圈层，而且横跨时空，将“全球变化”的概念应用于地质演变，在探索圈层相互作用的同时，研究时间和空间不同尺度的变化过程，揭示不同尺度过程的驱动机制和相互关系。地球系统概念进入地质科学，不但是全球变化研究圈层相互作用在时间上的延伸，更标志着地质科学进入集成研究的新时期。

2001年地球系统过程(Earth System Process)国际大会

三，地球圈层相互作用举例 1, 生物圈与大气圈及地圈相互作用

大氧化事件与条带状铁建造的形成

大约在24亿年前，大气中的游离氧含量(以相当于现代大气圈的分压表示，PAL=Present Atmosphere Level)突然增加，由一个极低的水平急剧增至现在浓度的10%，随后保持在一个稳定水平直至85亿年前，被称为“大氧化事件”(Great Oxygenation Event，GOE)，85亿年前，氧气含量再次增加，被称为“新远古代氧化事件”(Neoproterozoic Oxygenation Event，NOE)直至达到约当前的水平。目前传统观点认为，海洋中的蓝细菌通过光合作用，使之前还原性的地表环境逐渐变为氧化环境。GOE是前寒武时期的一次重大地质事件，导致大量厌氧生物的灭绝，真核生物渐渐繁盛，多细胞生物逐渐出现并发展，改变了海洋化学环境，使得大量条带状铁建造(Banded Iron Formations，BIFs)形成(BIFs是全世界储量最大 、分布最广的铁矿类型)，是地球表层系统的一次全面变革。

2, 地圈与大气圈及水圈等相互作用

1，海陆分布格局演化

地球气候系统不仅受太阳辐射纬度分布等的外部影响，同时也受海陆分布及地形等下垫面因素的影响。1912年，德国天文学家阿尔弗雷德魏格纳于发表论文提出大陆漂移假说，之后随着海底扩张和板块构造理论的提出，人们发现地球的大陆和海洋面貌也可以发生翻天地覆的变化。大陆是地球在长期复杂地质作用过程中，由各种不同块体与组分，历经多次改造而成的复杂拼合体，在地质历史时期，呈现出不同的海陆分布格局，如地球曾经可能存在过4次超大陆(地球上所有陆地几乎拼合在一个块体之上)，从老到新依次为基诺兰(Kenorland，26-24亿年)、哥伦比亚(Columbia，19-185亿年)、罗迪尼亚(Rodinia，10亿年)和联合大陆(Pangaea，25亿年)。

2，联合大陆的超级季风

从二叠纪到早侏罗世(约25-18亿年前)的联合大陆(Pangaea)，由北半球的劳亚大陆和南半球的冈瓦纳大陆在赤道附近连接而成，尤以三叠纪早期为最盛。模拟结果显示出全球(全大陆)规模的“超级季风(Megamonsoon)”：冬、夏出现方向相反的季风，ITCZ在联合大陆上作大幅度的迁移，雨量集中在特提斯洋附近，内陆降雨量几乎为零，联合大陆气候的大陆性极强，内陆冬夏温差可以高达50℃。

3，由青藏高原隆升引发的一系列气候变化

大约5000万年前，板块运动使印度与亚洲大陆碰撞导致地球历史上一次重要的造山事件，形成了全球规模最大的喜马拉雅—青藏造山带及世界的屋脊——青藏高原。

青藏高原隆升过程

青藏高原的隆升，改变并形成了我国西高东低的地形格局(我国大陆至少到白垩纪为止仍为东高西低的地势)；引起了亚洲主要河流分布和走向的变化，改变了陆地向海洋的淡水和沉积物输送状况；使地球上大面积的热带、亚热带和温带陆地海拔抬升到4500m以上成为高寒区，形成冰雪、冻土集中分布的“世界第三极”；使西风环流发生分支，夏季的南支气流和冬季的北支气流对季风具有加强作用；隆升后的高原在夏季成为大气的热源、冬季构成冷源，使亚洲大范围地区夏季盛行偏南风，从低纬海洋带来大量水汽，使我国南方成为湿润的鱼米之乡，而冬季盛行干冷的偏北风，构成强大的亚洲季风；对来自海洋的水汽构成地形屏障，在亚洲形成世界上最大的内陆干旱区；使得高原区物理和化学风化加强，吸收大气CO2，导致全球逐渐变冷。

高原隆升引起的环境效应

高原隆升引起的的风化加剧和地壳均衡

3, 地圈与水圈相互作用

环南极洋流与南极冰盖形成

新生代以来，全球温度呈现阶段性下降趋势，始新世／渐新世之交（~34 Ma），降温极为剧烈，导致南极冰盖形成。德雷克和塔斯马尼亚海峡通道的开启导致环南极洋流（Antarctic Circumpolar Current，ACC）形成，从而阻碍了低纬向南半球高纬的热量传输，进而导致南极冰盖增长。当南极冰盖继续增长，扩大的冰盖范围足以封闭整个德雷克海峡时，这时环南极洋流受阻，环南极西风漂流带会消失，增强赤道热量向南极的输送，使扩展冰盖趋于消失，这是南极冰盖不能扩展成南半球大冰川的一个重要原因。

环南极洋流

4, 冰冻圈与地圈相互作用

冰川消融引起的地壳均衡调整

冰川均衡调整(Glacial isostatic adjustment，GIA)岩石圈对冰期地表冰和海水负荷改变的响应。一方面末次冰消期以来，北美的劳仑泰冰盖、科迪勒拉和伊努伊特冰盖以及欧亚大陆的不列颠、斯堪的纳维亚和巴伦支海-喀拉海等冰盖大规模融化，大量的冰融水进入大洋，造成全球平均海平面上涨约120 m；另一方面，由于冰川的卸载和海洋盆地的加载引起的地球内部物质的重新分布，导致冰后的地壳运动、地球重力场和应力场的变化，在之前的冰盖覆盖区，可能造成海平面的下降。

冰川消融引起的地壳均衡调整

如位于加拿大努纳武特行政区的巴瑟斯特因莱特，冰消期以来，因冰盖消融而引起的岩石圈均衡作用，导致该地区海平面一直在下降，形成了众多海岸线，现在这个地区的海平面仍在下降，如下图所示。

冰消期以来加拿大努纳武特行政区形成的海岸线

四，未 来 展 望

地球系统科学研究进入新的时期，人类上天、下海以及向地球深部进军的能力逐渐增强，各类探测器渐渐遍布天空、海洋、地表及以下，建立了庞大的对地球系统状态的观测网络，实时获取地球系统各圈层要素的信息。地史学将地球系统科学的研究横跨时空，古今过程的结合，帮助我们更好的认知地球的过去、现在和未来。同时超级计算机的出现，极快的运算速度和庞大的存储容量， 使得人们对于高度复杂的非线性地球系统的模拟有了可能，利用大数据、云计算等现代信息技术处理分析数据，建立模型，推进着地球系统科学的发展。

1, 原始数据获取

1,现代过程的观测体系

利用空天地一体化的调查方法技术，通过各类观测平台，获取地球系统各要素的数量、产状、结构、分布等基础要素信息。如在全球层面，已建立了全球环境监测系统（GEMS）、全球陆地观测系统（GTOS）、全球海洋观测系统(GOOS)、全球气候观测系统（GCOS）、国际长期生态研究网络（ILTER）、通量观测网络（FLUXNET）和综合全球观测战略（IGOS）等，通过天上卫星、陆表观测台站、海洋浮标、潜标和深潜器、地球深部探测等获取第一手数据，目前已更深程度地开展，上天、入地和下海等的数据获取，扩张人类认知地球的边界。

2,地史资料获取

地球上形成的各类岩石和沉积物忠实地记录了当时的地质过程及环境信息，是记录地球历史的“天然书籍”，我们可以利用这些材料去重建地史时期的地球系统演变过程。目前已经开展的大洋和大陆钻探等，正帮助人们往更古老的地质历史延伸，而高精度仪器分析技术的进步，使得人们可以获取更高时空分辨率的地质信息。

2, 模拟与预测体系及服务可持续发展

在获取第一手原始数据后，需要对所发生的各个时空尺度的地球系统过程进行模拟，以更好认知地球系统不同圈层、不同过程、不同时空尺度的运行与演变规律，并服务于可持续发展。近年来，原始数据的观测力度在不断增强，在模拟和预测方面刚刚起步，但发展势头迅猛。

气候模式的演变

2002年3月，日本地球模拟器开始运作，致力于带动日本海洋地球科学及相关领域的研发。

2015年3月，中科院大气物理研究所联合中科院计算所、中科院网络中心、中科曙光等单位率先启动“地球数值模拟装置”原型系统建设项目，2017年“地球系统数值模拟装置”国家重大科技基础设施项目获批建设。

2017年11月，青岛海洋科学与技术国家实验室联合美国国家大气研究中心、美国德州农工大学共同建设国际高分辨率地球系统预测实验室。

2018年4月，美国能源部（DOE）耗费四年时间构建了一个百亿亿次地球系统模型(E3SM)，该模型作为“第一个端到端的多尺度地球系统模型”，它能够模拟地球的地壳、大气、冰山及海洋运动，从而预测地壳、大气及水循环系统相互作用的方式。

相信随着观测手段的多样性发展和技术的长足进步，获取地球系统各要素的数量、产状、结构、分布等基础要素信息的时空分辨率越来越高；计算机运算速度和存储容量的不断发展，超级计算机的飞速进步；地球系统模式向各个圈层和时空深度不断扩展，地球系统科学必迎来更大的发展和进步，从而促进人类对地球本身的科学认知，增强人类适应全球环境变化的能力，服务于可持续发展！

参考资料：

汪品先 地球系统科学:理解与误解[J] 海洋地质与第四纪地质, 2014(4):30-30

吴福元，郭正堂 青藏高原隆升能引起全球气候变化吗 10000个科学难题

郭正堂 黄土高原见证季风和荒漠的由来[J] SCIENTIA SINICA Terrae, 2017, 47(4): 421-437

王斌, 周天军, 俞永强 地球系统模式发展展望[J] 气象学报, 2008, 66(6):857-869

侯增谦 立足地球系统科学，支撑自然资源统一管理和系统修复 中国自然资源报, 2018

IPCC第五次评估报告(AR5)

舒良树普通地质学[D]北京地质出版社

朱诚，谢志仁等[D]北京科学出版社

2018第十届中国（海南）国际海洋产业博览会（2018年9月28日-30日）

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海洋基础科学问题研究主要聚焦在？海洋科学的研究对象、知识体系、二级学科有哪些？| 《10000个科学难题（海洋卷）》全网独家首发

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武者网讯 将于10月26日在云南省建水举行的昆仑决12期比赛，全部比赛对阵表名单已经出炉。值得注意的是中国散打名将姜春鹏和包舍日古冷两位散打名将出战，另外“炸药”杨茁参加65公斤级四人赛中对阵加拿大泰拳王马特·恩布里。

在昆仑决12的两场MMA规则超级战中，锐武名将崔刘才将对阵阿拉腾黑力，还有乌力吉布仁将对阵利比亚选手AJ。另外备受关注的加拿大泰拳王西蒙·马库斯（39-1-1，24K）与白俄罗斯泰拳王迪米特里·瓦伦（24-5）争夺IPCC、WLF、昆仑决三条金腰带之战。

昆尚传媒董事长姜华宣布，昆仑决比赛将推出“积分奖励和KO奖金制度”。无论是谁只要能提前KO或终结对手，都可以获得奖金。而且奖金数额和结束比赛的时间成反比，按分钟计算，在比赛时间完成前每提前一分钟结束比赛，就至少奖励1000人民币。比如你原本要比赛15分钟，但开局第一分钟内就结束了比赛，你就至少可以获得15000元奖金。这个奖金还会根据比赛等级提高而提升。此外KO获胜的拳手还会获得额外的积分，根据最终积分数量，拳手每获得100积分就将获得100万的巨额奖金，累计获得500分之后还会另加一笔200万的保障奖金。全部武者网对阵表名单如下：

比赛名称：昆仑决 12

比赛时间：2014年10月26日

比赛地点：中国 建水

比赛对阵：

65KG-自由搏击规则四人赛

马特·恩布里（Matt Embree）[加拿大] VS 杨茁[中国]

马赫迪（Mahdi Manmoudvand）[伊朗] VS JR[泰国]

65KG-自由搏击规则四人赛后备战

鲁埃尔·科普兰（Ruel Copeland）[加拿大] VS 禄建波[中国]

80KG-自由搏击规则IPCC/WLF/昆仑决冠军争霸赛

西蒙·马库斯（Simon Marcus）[加拿大] VS 迪米特里·瓦伦特（Dmitry Valent）[白俄罗斯]

77KG-自由搏击规则超级赛

包舍日古冷[中国] VS 阿兰·阿尔达托夫（Allan Aldatov）[加拿大]

75KG-自由搏击规则超级赛

姜春鹏[中国] VS 马森·迪米特里（Masson Dimitry）[瑞士]

女子60KG-自由搏击规则超级赛

杨洋[中国] VS 安吉丽娜·马西科（Angelina Musicco）[加拿大]

70KG-自由搏击规则超级赛

李子凯[中国] VS 宫越宗一郎（Miyakishi Soichiro）[日本]

85KG-拳击规则超级赛

叶茂[中国] VS 阿里·德哈尼（Ali Dehghani）[伊朗]

66KG-MMA规则超级赛

乌力吉布仁[中国] VS AJ[利比亚]

61KG-MMA规则超级赛

崔刘才[中国] VS 阿拉腾·黑力[中国]

自地球诞生以来，它就以其自身的规律造就并主宰着地球上的生灵。与此同时，地球上的人类在漫长的历史岁月中，为了自身的生存和发展，不断地影响并改造着地球环境，逐渐成为地球环境中不可缺少的组成部分。今天，人类对地球环境的影响已从罗马时期的局部影响步入了全球影响的时代。正因为如此，使得人类面临着一系列前所未有的、重大而紧迫的全球环境问题。环境污染、温室效应、气候异常、植被破坏、土地荒漠化等已成为人们的热门话题。从科学的角度看，这些紧迫的环境问题，涉及地球各部分的相互作用，涉及到地球作为一颗行星的可居住性问题。认识并预言地球环境的变化，是世界科学家们面临的严重挑战。

地球是人类赖以生存和发展的物质源泉和环境，因而人类总是把自己的命运与地球的演变和太阳对地球环境的影响紧密地联系在一起。一般认为，地球演变的主要因素源于自然变化，如日、地间距离变化，大气和海洋湍流，大陆板块漂移、造山运动、火山爆发、冰川伸缩，以及河流变动等过程。但是，在几个世代的时间里，人类社会的经济和技术活动却对全球变化产生了明显的影响。无论如何，人类自身变成了地球系统的一部分，并且直接成为全球变化的影响力。人类的能源生产、集约农业和强化技术已经改变了地球的反射率，改变了土壤和水体的组成、大气化学成分、森林面积，以至全球生态系统平衡。这样，当前人类的生存和社会发展已面临着一系列严重的问题。

众所周知，虽然人类的起源只是近百万年的事，然而它的出现却对地球环境产生了深远的影响。人类在生物进化的自然竞争中，已开始影响到局部环境。随着工业革命的到来，人类学会了更多的技能，他们的活动已逐渐对整个地球环境构成影响，成为全球环境变化的又一扰动因素。致使出现土地荒漠化、“温室效应”与全球增暖、臭氧屏蔽的破坏、森林锐减和物种灭绝、淡水资源短缺等严重威胁人类生存繁演的全球问题。

一、“温室效应”与全球增暖

化石燃料的燃烧，森林的破坏及其它工业活动，使得大气化学成分发生了明显的变化。连续30年的测量表明，大气中CO2的含量以每年04％的速率递增，按现有的绝大多数气候模型估计，在不太远的将来可能使全球平均温度上升2℃，这样的温度变化可以和最近一次冰期以来18000a间的温度变化相比拟。而对湖泊中花粉和海底深游生物骨骼沉积物的考察表明，全球范围这样的温度变化，必然导致全球陆地植被类型和海洋生物物种分布的显著改变，而这又必然反过来影响全球气候。应该指出，除了CO2以外，导致温室效应的痕量气体还有甲烷（CH4）、氯氟烃、一氧化二氮（N2O）等。它们在大气中的含量虽微，但增温效应强（如氯氟烃浓度仅为CO2的百万分之一，增温作用却为CO2的1/4；CH4浓度仅为CO2的05％，增温作用却为CO2的1/3），增长率高（如CH4年增长率为10%，而CO2年增长率为04％），作用时间长（如N2O增温作用虽然只有CO2的1/12，但它在大气中的寿命为CO2的7～10倍），因而引起的效应相当可观（大致与CO2相当）。这些气体含量的增加，亦起因于人类的工业和农业生产活动。

此外，其它温室气体如CH4、N2O等，浓度也在明显增加。而且人类活动还向大气排入了一些新的温室气体，如氯氟烃等，尽管它们在大气中的含量很低，但由于其年增长率高，温室效应强（GWP值大）而倍受人们重视。

大气中温室气体的增加，必然导致温室效应增强，从而有可能引起全球增暖。观测表明，1880年以来北半球地面平均温度升高了约03～06℃。虽然目前还不能识别这一全球增暖现象中温室气体的贡献有多大，但大多数科学家认为大气中增强了的“温室效应”对全球平均温度的增加是有促进作用的。

随着经济和社会的发展，人类活动排放的CO2、CH4和N2O等温室气体逐年增加，温室气体能无阻挡地让太阳的短波辐射射向地球，并部分吸收地球向外发射的长波辐射，使整个地球成为宠大的“温室”，使“温室”的气温上升。

近一个多世纪以来的全球陆地和海洋大约100多万个观察记录证明，全球平均气温确实增高了。尤其是本世纪80年代以来，变暖的速度很快，全球平均气温增加了05℃。据测算，到2030年将上升208℃。由于全球变暖，1880～1980年观察到的平均海平面上升了14cm。以1980年海平面为基准，2050年海平面将上升30~50cm。气候变暖，海平面上升，将对全球的生态环境系统和人类社会的发展带来严重的影响：干旱区更为干旱，多雨区更多洪涝；海平面将以6cm/10a的速度上升，海水盐度变小，岛国难以生存，地势低洼的沿海区域将被淹没；海水污染淡水，地下水污染加剧；全球干旱频率增大，中纬度地区更为干旱、酷热，森林失火，湖泊干涸，水资源更为紧张；土壤盐渍化和沙漠化加剧。

1990年5月政府间气候变化委员会（IPCC）第一工作组的报告预测，到2030年，若温室效应等于CO2的加倍，则全球平均温度将上升1~2℃；由于气候的区域性差异，陆地比海洋增温快，南欧和北美比全球平均增温幅度大；夏季降水和土壤湿度减小，亚洲季风将加强；海平面将升高20cm左右。这将给全球生态系统和人类的社会经济活动带来巨大影响。因此，“温室效应”问题成了全人类共同关心的重大全球性环境问题。

二、臭氧屏蔽的破坏

臭氧(O3)是氧的衍生物。自然大气中有微量的臭氧存在，其浓度是随高度变化的。平流层（距地平20~25km的大气层）臭氧浓度最大。分布于同温层中的臭氧吸收了太阳光中99％的对地球生物圈有极大伤害作用的高能紫外线。测量表明，1978～1987年，全球臭氧浓度平均降低了34%~36%；1985年便在南极上空观测到了臭氧空洞。有证据表明，造成臭氧屏蔽破坏的主要原因是人类活动排放到大气中的氟氯烃的光化学反应。而臭氧屏蔽的破坏，必将对地球生命系统和人类生态环境造成灾难性的影响。

大气层中臭氧的浓度随高度变化，平流层中距地面20~25km间的大气层臭氧浓度最大。工业革命前氯氟烃的浓度为0，现今为1×10－9。人类活动排放的含氟氯烃的物质和氮氧化合物在平流层中通过光化学反应将使臭氧减少。自本世纪70年代以来，北半球的臭氧减少了3％～55％，出现臭氧空洞。南极臭氧空洞正以每年相当于一个美国陆地面积的速度增长，不仅在南极上空，最近在北极和西藏高原上空也发现了臭氧层减薄，甚至出现臭氧空洞。预计到2014年，臭氧将减少53％以上。臭氧层出现空洞，将使地面紫外线幅射增强，皮肤癌发病率上升，还将带来幼鱼死亡率和家畜瘟疫增加，谷物减产，气候变化等一系列的影响。

从科学的角度看，这些紧迫的环境问题涉及地球各部分、各层圈的相互作用，涉及到地球作为一颗行星的可居住性问题。认识并预言地球环境的变化，是世界科学家们面临的严重挑战。

三、土地荒漠化

为获取食物，耕地面积在300a间从4亿hm2扩展至15亿hm2，耕地和牧场占陆地面积的30％以上。而另一方面，森林面积急剧减小，5000a前约为76亿hm2，1860年为55亿hm2，1975年减至26亿hm2，1986年减为23亿hm2。目前，森林正以1100万hm2/a的速度从地球上消失。其直接结果是土地沙漠化。目前，沙漠面积已占陆地总面积的10％，还有43％的土地正面临沙漠化的威胁。

据联合国环境规划署初步估计（IIED1987）：荒漠化威胁着4800万hm2的土地，约占世界表土面积的1/3，影响着至少85亿人民的生活。80年代初期，在全世界3257亿hm2的产旱地中，约有1986亿hm2遭到荒漠化和严重荒漠化，约占生产旱地的61％。土地荒漠化极大地改变了陆地表面的物理特征，破坏了地表辐射收支平衡，诱发气候和环境变化。而气候和环境变化的反馈作用又将进一步影响土地荒漠化的进程，如此循环往复，从而对地球环境产生深远影响。可见土地荒漠化已成为又一重大的全球性环境问题。

四、生态环境的破坏

人口爆炸和人类活动以直接或间接的形式，从多方面破坏了地球的生态系统，许多种生物已濒临灭绝。物种分布改变以及具体物种的灭绝对人类的影响究竟如何，虽然还不十分清楚，但作为一种标志，它表明地球作为人类生命活动的场所，其可居住性正面临着越来越严重的问题。

1、环境污染加剧

全球每年排放进入大气层的气体，CO2为57亿t，CH4约2亿t。排放有害金属铝200万t，砷78万t，汞11万t、镉5500t，超出自然背景值的20~300倍。SO2的排放，诱发的酸雨的频度在增加，面积在扩大；空气质量严重下降，全球有8亿人生活在空气污染的城市中；江河湖海的污染日趋严重，淡水匮乏使12亿人口生活在缺水城市，14亿人口在没有废水处理设施下生活；水质污染引发的疾病死亡率已成为人体健康最主要的危害；城市垃圾、污水、船舶废物、石油和工业污染、放射性废物等大量涌入海洋，每年有200亿t污染物从河流进入海洋，约500万t垃圾被抛进海洋，在入海口处数万平方公里的臭氧层正在扩大。

2、森林锐减和物种灭绝

生物多样性的世界正发生着严重的危机。研究表明（IIED，1987），在人类活动干扰以前，全世界约有森林和林地60亿hm2。到1954年世界森林和林地面积减少到40亿hm2，其中温带森林减少了32％～33％，热带森林减少了15％～20％。近30年来，世界森林，特别是热带森林的减少速度明显加快，平均每年减少800万hm2。中美洲由1950年的115亿hm2减到1983年中071亿hm2。非洲森林减少更快，从1950年的901亿hm2减至1983年的69亿hm2。

世界森林的不断减少直接导致生物品种多样化的消失和物种灭绝。据估计，地球上曾经有5亿个物种，目前尚有500～1000万个物种，其中占压倒多数是无脊椎动物和植物（IIED，1987）。一些专家推测，当前每年消失的物种已达数千种之多。

森林锐减和生物物种的大量减少对人类社会和经济发展将产生巨大影响。特别是森林植被的大量减少，大大改变了碳、氮等微量元素的源、汇分布，使得微量元素在地球系统中的循环遭到破坏，并迫使其从原有的平衡态向新的平衡态过渡，从而给人类社会和自然生态系统带来巨大影响。

3、淡水资源短缺

据IIED提供的资料1987年，全球约140亿m3的水量中，大约有42亿m3淡水，约占全球水量的3％，其中约772％被冷储在冰盖和冰川中，224％是地下水和土壤水，约04％为湖泊、沼泽和河水。

由于水循环的结果，全球水量分布极不均匀。从作物需水量的角度出发，非洲中东和中亚大部分地区，美国西部，墨西哥西北部，智利和阿根廷的部分地区以及澳大利亚全部都是贫水区，其年蒸发量超过年降雨量。另一方面，20世纪以来，世界用水量大幅度增加，年用水量从1990年的约4000亿m3增加到1995年的3万亿m3，增长了65倍。到2000年，全球淡水用量已达6万亿m3。目前，世界上已有43个国家和地区缺水，占全球陆地面积的60％，约20亿人用水紧张，10亿人得不到良好的饮用水。

全球变暖的条件

地球气候变暖和人类大量排放温室气体导致温室效应有关。但日本和丹麦科研人员近日指出，温室气体增加并非导致气候变暖的惟一原因，太阳活动变化在其中也起到了推动作用。

据《日本经济新闻》报道，日本横滨国立大学环境信息研究院的伊藤公纪教授制作了一张图表。从图上看，过去200年间地球平均气温和太阳磁场强度的变化曲线基本吻合。伊藤公纪由此推断，太阳活动对气候变暖也有影响，仅用温室气体增加解释气候变暖可能不够全面。

太阳活动对地球气温的影响已被专家们关注了很长时间。一般来说，太阳黑子多的时候，太阳活动剧烈。比如史料曾记载，公元17世纪时太阳黑子很少出现，当时的地球气候也相对寒冷。但地面获得的探测信息也显示，太阳活动强弱变化引起的太阳辐射能量变化幅度仅为01%，如此微小的变化似乎不足以对气候造成太大影响。

然而，最近国际空间科学界出现了一种假说，认为太阳活动的变化会改变地球上空的云量，“放大”太阳对地球的影响，从而左右气候变化。提出这种假说的丹麦科学家推测，射向地球的宇宙射线可较稳定地使部分大气离子化，使云容易生成，从而吸收太阳的大量辐射，降低地球温度。但是，太阳活动高峰时释放出的高速带电粒子流，能干扰宇宙射线射向地球，使云不易形成，进而导致地球温度升高。目前，丹麦科研人员正在研究与云形成有关的各种因素，以论证上述假说。

也有日本专家提出，虽然太阳辐射能量的变化幅度只有01%，但他们发现这种能量变化能使地球大气对于太阳紫外线的吸收量变化幅度达到百分之几，这种吸收量的增加会使大气臭氧层温度升高。日本气象研究所第二研究部负责人小寺邦彦表示，臭氧层温度的变化会波及对流层，从而对寒流和季风造成影响，但目前尚不清楚上述机制能对地球气候变暖产生多大影响。为了继续研究这个课题，小寺邦彦等人组成的国际研究小组已于去年开始工作。

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全球变暖的原因

全球变暖的原因很多，概括以后有以下几点：

1人口剧增因素

近年来人口的剧增是导致全球变暖的主要因素之一。同时，这也严重地威胁着自然生态环境间的平衡。这样多的人口，每年仅自身排放的二氧化碳就将是一惊人的数字，其结果就将直接导制大气中二氧化碳的含量不断地增加，这样形成的二氧化碳“温室效应”将直接影响着地球表面气候变化。

2大气环境污染因素

目前，环境污染的日趋严重已构成一全球性重大问题，同时也是导致全球变暖的主要因素之一。现在，关于全球气候变化的研究已经明确指出了自上个世纪末起地球表面的温度就已经开始上升。

3海洋生态环境恶化因素

目前，海平面的变化是呈不断地上升趋势，根据有关专家的预测到下个世纪中叶，海平面可能升高50cm。如不采取及对措施，将直接导致淡水资源的破坏和污染等不良后果。另外，陆地活动场所产生的大量有毒性化学废料和固体废物等不断地排入海洋；发生在海水中的重大泄(漏)油事件等以及由人类活动而引发的沿海地区生态环境的破坏等都是导致海水生态环境遭破坏的主要因素。

4土地遭侵蚀、沙化等破坏因素

造成土壤侵蚀和沙漠化的主要原因是不适当的农业生产。众所周知良好的植被能保持水土流失。但到目前为

止，人类活动如为获取木材而过度砍伐森林、开垦土地用于农业生产以及过度放牧等原因，仍在对植被进行着严重的破坏。目前全世界平均每分钟有20公顷森林被破坏，10公顷土地沙化，47万吨土壤被侵蚀。土壤侵蚀使土壤肥力和保水性下降，从而降低土壤的生物生产力及其保持生产力的能力；并可能造成大范围洪涝灾害和沙尘暴，给社会造成重大经济损失，并恶化生态环境。

5森林资源锐减因素

在世界范围内，由于受自然或人为的因素而造成森林面积正在大幅度地锐减。

6酸雨危害因素

酸雨给生态环境所带来的影响已越来越受到全世界的关注。酸雨能毁坏森林，酸化湖泊，危及生物等。目前，世界上酸雨多集中在欧洲和北美洲，多数酸雨发生在发达国家，一些发展中国家，酸雨也在迅速发生、发展。

7物种加速绝灭因素

地球上的生物是人类的一项宝贵资源，而生物的多样性是人类赖以生存和发展的基础。但是目前地球上的生物物种正在以前所未有的速度消失。

8水污染因素

据全球环境监测系统水质监测项目表明，全球大约有10%的监测河水受到污染，本世纪以来，人类的用水量正在急剧地增加，同时水污染规模也正在不断地扩大，这就形成了新鲜淡水的供与需的一对矛盾。由此可见，水污染的处理将是非常地迫切和重要。

9有毒废料污染因素

不断增长的有毒化学品不仅对人类的生存构成严重的威胁，而且对地球表面的生态环境也将带来危害。

10地球周期性公转轨迹的变动

地球周期性公转轨迹由椭圆形变为圆形轨迹，距离太阳更近。根据某科学家的研究地球的温度曾经出现过高温和低温的交替，是有一定的规律性的。

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全球持续变暖

中国气象局国家气候中心副主任罗勇表示，据世界上许多科学家预测，未来50—100年人类将完全进入一个变暖的世界。由于人类活动的影响，21世纪温室气体和硫化物气溶胶的浓度增加很快，使未来100年全球、东亚地区和我国的温度迅速上升，全球平均地表温度将上升14℃-58℃。到2050年，我国平均气温将上升22℃。

“入冬以来罕见大雾天气频发也是暖冬的一个征兆。”罗勇说，大雾天气系“暖冬”造成强冷空气非常弱所致。全球变暖的现实正不断地向世界各国敲响警钟，气候变暖已经严重影响到人类的生存和社会的可持续发展，它不仅是一个科学问题，而且是一个涵盖政治、经济、能源等方面的综合性问题，全球变暖的事实已经上升到国家安全的高度

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全球变暖的温度预测

德国研究人员表示，未来全球气温可能会远远高于一些科学家此前所做的预测，如果新的计算机模型关于气候变化所做的预测是正确的话。

据路透社报道，政府间气候变化专门委员会(IPCC，由各国气象专家组成，研究全球气候趋势)此前预测，到本世纪末，随着二氧化碳的成倍增加，全球气温将升高15至45℃。但德国美因兹马普化学研究所的迈因拉特•安德烈埃教授及其研究小组的最新测算方法却表明，全球气温上升的最高幅度可达到6℃。

安德烈埃教授表示，这种新的方法是将悬浮微粒、温室气体和生物圈效应统一在一起，改变了以往关于气候变化的预测，即使之从人们可以容忍的程度发展到更迅速变化的危险境地。

安德烈埃教授将温室气体比作是导致全球变暖的加速，悬浮微粒的存在则可以减缓气温的上升。悬浮微粒是空气中产生于燃烧、化学制品和烟尘之中的细小微粒。随着新的空气净化调节装置的使用，悬浮微粒的数量将会减少，因而其冷却功效也就随之变小。相反，全球气温却会随之上升。

悬浮微粒只能在大气中停留一周的时间，而温室气体则能停留大约50多年的时间。也就是说，悬浮微粒的冷却作用减少得快，而温室气体减少得慢。这样，在长期的竞赛中，温室气体最终必将战胜悬浮微粒，随之而来的就是灼热的高温天气。

然而，安德烈埃教授也同时承认，这种情况具有高度的科学不确定性，气候的变化也远远超出了经验和科学理解所能达到的范畴。如果他的计算是正确的，21世纪气候的变化就会超过政府间气候变化专门委员会的预测。

有资料说，再过七年，全球气候将不可逆转的变暖。

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全球升温的后果

1 气候变得更暖和,冰川消融，海平面将升高，引起海岸滩涂湿地、红树林和珊瑚礁等生态群丧失，海岸侵蚀

全球变暖的可怕后果

，海水入侵沿海地下淡水层，沿海土地盐渍化等，从而造成海岸、河口、海湾自然生态环境失衡，给海岸带生态环境系统带来灾难。

2水域面积增大。水分蒸发也更多了,雨季延长,水灾正变得越来越频繁。遭受洪水泛滥的机会增大、遭受风暴影响的程度和严重性加大，水库大坝寿命缩短。

3水温升高可能会给南极半岛和北冰洋的冰雪融化。北极熊和海象将灭绝。

4许多小岛将无影无踪；将感染疟疾等传染病……

5因为还有热力惯性的作用，现有的温室气体还将继续影响我们的生活。”

6温度升高，会影响人的生育，精子的活性随温度升高而降低……

对气候的影响

将更多的二氧化碳和温室气体排放到大气中所造成的危害，谁也无法确切地说明将来会有多严重？科学家正在估算气候变化所带来的危害。按目前的技术水平计算，2004年才能阐明大气中二氧化碳形成和消解的机理，这样就能发现温室效应是如何产生的。2006年才能准确的预知因地球升温而造成的海平面上升。然而真正理解这一切要到2050年。显然，科学家和政治家都不会等到进一步的结果出来才采取防治措施，现在的观察和研究成果应该都让公众了解，才不至于使人们不得不在50年后自咽苦果。

温室效应自地球形成以来，它就一直在起作用。如果没有温室效应，地球表面就会寒冷无比，温度就会降到零下20℃，海洋就会结冰，生命就不会形成。因此，我们面临的不是有没有温室效应的问题，而是人类通过燃烧化石燃料把大量温室气体排入大气层，致使温室效应与地球气候发生急剧变化的问题。

温室效应会产生什么样的影响呢？由于矿物燃料的燃烧和大量森林的砍伐，致使地球大气中的二氧化碳浓度增加，由于二氧化碳等气体的温室效应，在过去100年里，全球地面平均温度大约已升高了03—06℃，到2030年估计将再升高1—3℃。

当全世界的平均温度升高1℃，巨大的变化就会产生：海平面会上升，山区冰川会后退，积雪区会缩小。由于全球气温升高，就会导致不均衡的降水，一些地区降水增加，而另一些地区降水减少。如西非的萨赫勒地区从1965年以后干旱化严重；我国华北地区从1965 年起，降水连年减少，与50年代相比，现在华北地区的降水已减少了1/3，水资源减少了1/2；我国每年因干旱受灾的面积约4亿亩，正常年份全国灌区每年缺水300亿立方米，城市缺水60亿立方米。

由于气温升高，在过去100年中全球海平面每年以1——2毫米的速度在上升，预计到2050年海平面将继续上升30—50厘米，这将淹没沿海大量低洼土地；此外，由于气候变化导致旱涝、低温等气候灾害加剧，造成了全世界每年约数百亿以上美元的经济损失。

冰川融化

近年来，人们对从巴塔哥尼亚到瑞士的阿尔卑斯山地区的冰川因为“温室”气体的排放和普遍认为的

南极冰川融化速度加快

温室效应而融化的情况进行了观察。在南亚地区，问题并不是冰川是否在融化，而是融化的速度有多快？虽然全球变暖的许多不良影响可能要到21世纪末才会变得非常严重，但是尼泊尔、印度、巴基斯坦、中国和不丹等地的冰川融水可能很快就会给人们造成麻烦。

国际冰雪委员会（ICSI）的一份研究报告指出：“喜玛拉雅地区冰川后退的速度比世界其它任何都要快。如果目前的融化速度继续下去，这些冰川在2035年之前消失的可能性非常之大”。国际冰雪委员会负责人塞义德•哈斯内恩说：“即使冰川融水在60至100年的时间里干涸，这一生态灾难的影响范围之广也将是令人震惊的。”

位于恒河流域的喜玛拉雅山东部地区冰川融化的情况最为严重，那些分布在“世界屋脊”上的从不丹到克什米尔地区的冰川退缩的速度最快。以长达3英里的巴尔纳克冰川为例，这座冰川是4000万——5000万年前印度次大陆与亚洲大陆发生碰撞而形成的许多冰川之一，自1990年以来，它已经后退了半英里。在经过了1997年严寒的亚北极区冬季之后，科学家们曾经预计这条冰川会有所扩展，但是它在1998年夏天反而进一步后退了。

疾病肆虐

哈佛大学新病和复发病研究所的保罗．受泼斯坦注意到，植物也随雪线而移动，全世界山峰上的植物都在上移。随着山峦顶峰的变暖，海拔较高处的环境也越来越有利于蚊子和它们所携带的疟原虫子这样的微生物生存。

西尼罗病毒、疟疾、黄热病等热带传染病自1987年以来在美国的佛罗里达、密西西比、德克萨斯、亚利桑那、加利福尼亚和科罗拉多等地相继爆发，一再证实了专家们关于气候变暖，一些热带疾病将向较冷的地区传播的科学推断。

新冰河期

关于全球变暖的另一项研究结果更令人吃惊，由北极冰原融化，降雨量增加，以及风的类型的不断改变，大量淡水正汇入北西洋，从而对墨西哥湾暖流造成破坏。正是这些暖流把温暖的表层水从加勒比海带到欧州西北部，并使欧洲形成温暖的气候。而墨西哥暖流一旦因全球变暖被切断后，欧洲西北部温度可能会下降5－8℃之多，欧洲可能面临一次新的冰河时代！

这项研究是位于阿伯丁的苏格兰海洋实验所分析了设在兰群岛海域到法罗群岛海域之间自1893年以来的17万多次海水盐度测量结果得出的。在过去的每20年中，流向南部的深层海水盐度变得越来越小，浓度越来越低，这表明有更多的淡水从大西洋北部汇入了该地区。这些新数据第一次充分证明了德国科学家在大约3年前设计的计算机模型。

大气中的二氧化碳的含量急剧升高，而世界人口将在2050年之前达到100亿。“我们的世界正在朝着由人造设施来代替现有免费自然资源的方向发展”，明尼苏达大学的戴维•蒂尔曼说。但是，我们还没有掌握自然生态系统的有关知识。在245亿年前的二叠纪大灭绝中，96%的物种灭亡了。后来随着许多新物种的出现，地球上终于恢复了丰富的种群，但是这个过程足足经历了一亿年。威尔逊说：“一些人认为，自然界会复兴人类所毁灭的一切” 。谚语云：“只要有足够的时间，万物皆可应运而生。”或许自然界真的能够恢复一切，但这个漫长的过程对于现代人类无论如何是没有意义的。

马克•吐温曾经说过，天气最动人的特质就在于它的变化多端。1个多世纪过去了，我们仍然在为准确预报天气情况而努力，在控制气候方面却收效甚微；然而，对环境的破坏却是史无前例的。

1 生态

首先，全球气候变暖导致海平面上升，降水重新分布，改变了当前的世界气候格局；其次，全球气候变暖影响和破坏了生物链、食物链，带来更为严重的自然恶果。例如，有一种候鸟，每年从澳大利亚飞到我国东北过夏天，但由于全球气候变暖使我国东北气温升高，夏天延长，这种鸟离开东北的时间相应变暖，再次回到东北的时间也相应延后。结果导致这种候鸟所吃的一种害虫泛滥成灾，毁坏了大片森林。另外，有关环境的极端事件增加，比如干旱、洪水等。

2 政治

限制二氧化碳的排放量就等于是限制了对能源的消耗，必将对世界各国产生制约性的影响。应在发展中国家“减排”，还是在发达国家“减排”成为各国讨论的焦点问题。发展中国家的温室气体排放量不断增加，2013年后的“减排”问题必然会集中在发展中国家。有关阻止全球气候变暖的科学问题必然引发“南北关系”问题，从而使气候问题成为一个国际性政治问题。

3 气候

全球气候变暖使大陆地区，尤其是中高纬度地区降水增加，非洲等一些地区降水减少。有些地区极端天气气候事件（厄尔尼诺、干旱、洪涝、雷暴、冰雹、风暴、高温天气和沙尘暴等）出现的频率与强度增加。

4 海洋

随着全球气温的上升，海洋中蒸发的水蒸气量大幅度提高，加剧了变暖现象。而海洋总体热容量的减小又可抑制全球气候变暖。另外，由于海洋向大气层中释放了过量的二氧化碳，因而真正的罪魁祸首是海洋中的浮游生物群落。

5 农作物

全球气候变暖对农作物生长的影响有利有弊。其一，全球气温变化直接影响全球的水循环，使某些地区出现旱灾或洪灾，导致农作物减产，且温度过高也不利于种子生长。其二，降水量增加尤其在干旱地区会积极促进农作物生长。全球气候变暖伴随的二氧化碳含量升高也会促进农作物的光合作用，从而提高产量。

6 人体健康

（1）全球气候变暖直接导致部分地区夏天出现超高温，心脏病及引发的各种呼吸系统疾病，每年都会夺去很多人的生命，其中又以新生儿和老人的危险性最大。（2）全球气候变暖导致臭氧浓度增加，低空中的臭氧是非常危险的污染物，会破坏人的肺部组织，引发哮喘或其他肺病。（3）全球气候变暖还会造成某些传染性疾病传播。

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如何减缓全球变暖

地球升温使地球在多个方面发生了变化，其中的一些变化本身也会抑制地球升温的趋势。

其一，地球升温使地球上的部分冰雪消融，全球液态水总量增加。而液态

巨型空中森林

水的比热高于冰雪，因温室效应而增加的热量因为地球上液态水总量增加而未使水的温度显著上升，因温室效应而增加的热量虽然使地球上的岩石、土地等温度显著上升，但由于其与地球上的液态水发生热交换，使整个地球不再显著升温，一定程度上抵消了温室效应，延缓了地球上冰雪的融化。

其二，地球升温使地球上的绿色植物生长旺盛，其光合作用比地球升温前吸收了更多的二氧化碳(温室气体的主要部分)，固定了一部分温室气体，使这部分温室气体不再阻止地球上的热量向外辐射，也在一定程度上抵消了温室效应。

地球升温使地球上液态水总量增加，绿色植物吸收更多温室气体，反过来延缓了地球升温的趋势，有利于达到均衡。当然，随着地球升温趋势的缓解，地球上液态水增量和被吸收的主要温室气体增量越来越小，如果不减少二氧化碳等温室气体的排放量，地球又会升温，在地球上引起新一轮的液态水总量增加和绿色植物生长峰值，再次延缓地球升温的趋势。所以，在不减少二氧化碳等温室气体排放量的情况下，上述均衡会交替地形成和打破，如此循环使地球气温较之以前发生更大的波动，而不是单调递增；而如果减少二氧化碳等温室气体的排放或将排放的温室气体固定，可平复地球气温的波动。

科学家们提出了一个大胆的想法，要围绕地球建立一个由小微粒或太空飞船组成的人工太空环，遮蔽热带阳光，调节地球温度。

不过，一些反对者认为，这种想法肯定会有一些副作用，一个能够对太阳光进行有效散射的粒子带将会使我们的每个夜空都变成和满月时一样明亮；而且这一计划的预算将高得惊人，可能达到6万亿到200万亿美元，就连全球资金最为充足的科研机构美国航空航天局也无法承担，如果把散射粒子改为太空飞船的话，预算额可能会少一些，估计能降到5000亿美元左右。

地球诞生以来，大气温度曾经几度升降，太阳辐射、云层遮蔽和温室气体等各种因素都曾经或正在影响着我们的气候。如果给地球围上一个粒子或飞船组成的“腰带”的话，赤道上空就会出现一个阴影，要部署这些粒子，就必须使用一些专门的控制飞船，像牧羊犬一样照看粒子群。

过去的一个世纪，地球温度明显上升，未来一百年间这一趋势还会继续下去，很多研究都证实地球气温将在未来几个世纪里提高1到20华氏度，海平面明显上升，一些海滨城市将不复存在。有科学家指出，减少太阳光照射，地球温度就会降低，而一些地面或太空系统完全可以实现这一目的。不过，有科学家指出，人们目前还无法计算出地球到底能吸收多少阳光，又有多少阳光被反射回太空，而这正是实施上述计划的关键一步。

美国科学家的研究显示，古代农民的活动曾使世界避免进入新冰川期。这一结果说明，人类活动引起的全球气候变暖不是新现象，它可能持续了数千年。英国《观察家报》最近援引研究人员的话说，砍倒大树并开垦第一片田地的史前农民使地球大气中甲烷和二氧化碳等温室气体含量发生了很大变化，全球气温因此逐渐回升。美国弗吉尼亚大学教授威谦•拉迪曼说：“要不是早期农业活动带来的温室气体，目前地球气温很可能还是冰川时期的气温。”研究表明，如果没有人类干预，地球会比现在低2℃，蔓延的冰盖和冰川会影响世界很多地区。人类排放的一些气体如二氧化碳、甲烷、氯氟烃等具有吸收红外线辐射的功能，这些气体被称为“温室气体”。它们在大气中大量存在，如同一个罩子，把地面上散发的热量阻挡。就像“暖房”一样，造成地表温度的上升。科学家把这种现象称为“温室效应”。有一种说法：认为温室效应是造成全球气候变暖的主要原因。这是科学家考察了近一百年来二氧化碳排放量的增加与气温上升相关性而提出的。认为控制温室气体的排放，可能会控制全球气候变暖，防止生态平衡破坏，农业变异，冰川融化等灾害发生。当然，根据现代环境科学研究，对温室效应和全球候气变暖的相关程度，还在进一步探索。但人们确实已经感受到全球气候变暖和异常，在这方面，科学家提出控制温室气体排放量也许是防患于未然吧。

全球气候变暖的原因有两方面：大量燃烧煤炭、天然气等产生大量温室气体；肆意砍伐原始森林，使得吸收二氧化碳的能力下降。大气层和地表这一系统就如同一个巨大的“玻璃温室”，使地表始终维持着一定的温度，产生了适于人类和其他生物生存的环境。在这一系统中，大气既能让太阳辐射透过而达到地面，同时又能阻止地面辐射的散失，我们把大气对地面的这种保护作用称为大气的温室效应。造成温室效应的气体称为“温室气体”，它们可以让太阳短波辐射自由通过，同时又能吸收地表发出的长波辐射。这些气体有二氧化碳、甲烷、氯氟化碳、臭氧、氮的氧化物和水蒸气等，其中最主要的是二氧化碳。近百年来全球的气候正在逐渐变暖，与之同时，大气中的温室气体的含量也在急剧地增加。许多科学家都认为，温室气体的大量排放所造成温室效应的加剧可能是全球变暖的基本原因。

排放温室气体的人类活动包括：所有的化石能源燃烧活动排放二氧化碳。在化石能源中，煤含碳量最高，石油次之，天然气较低；化石能源开采过程中的煤炭瓦斯、天然气泄漏排放二氧化碳和甲烷；水泥、石灰、化工等工业生产过程排放二氧化碳；水稻田、牛羊等反刍动物消化过程排放甲烷；土地利用变化减少对二氧化碳的吸收；废弃物排放甲烷和氧化亚氮。人类燃烧煤、油、天然气和树木，产生大量二氧化碳和甲烷进入大气层后使地球升温，使碳循环失衡，改变了地球生物圈的能量转换形式。自工业革命以来，大气中二氧化碳含量增加了25%，远远超过科学家可能勘测出来的过去16万年的全部历史纪录，而且目前尚无减缓的迹象。

导致全球变暖的主要原因是人类在近一个世纪以来大量使用矿物燃料（如煤、石油等），排放出大量的二氧化碳等多种温室气体。由于这些温室气体对来自太阳辐射的短波具有高度的透过性，而对地球反射出来的长波辐射具有高度的吸收性，，还包括看不见摸不着的电磁污染，也就是常说的“温室效应”，导致全球气候变暖。

世界上的森林主要分为寒带(北方)森林、温带森林和热带森林三类。据专家介绍，今天的森林生态系统，是大自然经过8000年的进化才逐渐形成的。今天，所有的原始森林都沦为伐木业大规模开采利用的目标。在热带地区，许多现在已荡然无存的森林就是在过去的50年被砍伐一空的。仅1960年至1990年，就有超过45亿公顷的热带森林被吞噬，占世界热带森林总面积的20%；还有数百万公顷的热带森林在砍伐、农田开垦和矿产开采中退化。

冰川病毒是在第四纪冰川时形成的，因为气候极具严寒，病毒被封冻在冰川里。现在应该还有部分在尚未融化的南北极冰川中，至于这些冰川病毒到底有多大的力量还是个未知数。

1：南极洲：冰架正以前所未有的速度消融。

2：乞力马扎罗山：“雪帽”将在15年内被摘掉。

3：北极冰盖：北极冰山和冰盖正在消融。

4：马尔代夫群岛：由于海平面上升，将在100年内变得无法居住。

5：威尼斯：海水回灌现象威胁着它的存在,据预测，将在本世纪中叶被海水完全淹没。

6：阿拉斯加：冰河萎缩，永冻土解冻。

7：大堡礁：到2050年，95%的活珊瑚礁将被杀死。

8：奥地利基茨比厄尔。

9：厄瓜多尔加拉帕戈斯群岛：两种珊瑚虫被列入“极危”类。

10：巴塔哥尼亚地区：冰河近年不断出现大面积崩塌的现象。

并且,地球气候已经进入最近1000年来最为温暖的时期

水稻生长季节气温异常上升将使收成减少。另外，全球许多地区出现地下水水位下降、水井枯竭问题，也将对粮食产量构成影响。

冰川病毒是在第四纪冰川时形成的，因为气候极具严寒，病毒被封冻在冰川里。现在应该还有部分在尚未融化的南北极冰川中，至于这些冰川病毒到底有多大的力量还是个未知数。

影响城市供水，供水不足。

马尔代夫、塞舌尔等低洼岛国将从地面上消失，上海、威尼斯、香港、里约热内卢、东京、曼谷、纽约等海滨大城市以及孟加拉、荷兰、埃及等国也将难逃厄运。

石 拓 1 郑新庆 2,3 张 涵 1,2 王启芳 2 钟 昕 1

1 山东大学 海洋研究院

2 自然资源部第三海洋研究所 福建省海洋生态保护与修复重点实验室

3 自然资源部海峡西岸海岛海岸带生态系统野外科学观测研究站

珊瑚礁是生产力水平最高，同时也是最脆弱的海洋生态系统之一。由气候变化及人类活动导致的珊瑚礁全球衰退，已经影响到珊瑚礁的钙化和碳循环过程，也加大了长期悬而未决的珊瑚礁二氧化碳“源-汇”争议。尽管珊瑚礁的钙化过程伴随 CO2 释放，但考虑到珊瑚礁生态系统内部复杂的生物地球化学过程，以及造礁珊瑚特殊的混合营养特性，其作为碳汇功能的属性也不容忽视。

珊瑚礁是生物多样性最高的海洋生态系统，在全球尺度上预计每年可固定 9 亿吨碳。海洋中来自珊瑚礁的初级生产力高达 300—5 000 g C·m-2·a-1，而非珊瑚礁系统只贡献 50—600 g C·m-2·a-1。虽然珊瑚礁潜在的碳汇功能早已被发现，但由于其钙化过程伴随 CO2 释放，珊瑚礁在很长时间一直被定义为碳源属性。

目前，珊瑚礁的碳源/碳汇属性仍然存在争议，还没有被纳入以滨海湿地生态系统 （如红树林、盐沼、海草床等） 为代表的海岸带蓝碳收支中。因此，厘清珊瑚礁生态系统的“源-汇”机制、 探索 将珊瑚礁由碳源向碳汇转变的生态调控方式和途径，是当前最为紧迫的珊瑚礁生态修复之举，也是服务好国家碳中和目标与绿色发展战略的应有之义。

1

全球变化对珊瑚礁生态系统的影响

珊瑚礁被誉为“海洋中的热带雨林”，是生产力 （即通过固定 CO2生成有机物） 最高的海洋生态系统，在全球碳循环中扮演着重要角色。珊瑚礁生态系统的超强生产力主要依赖与之共生的、隶属虫黄藻科 （Symbiodiniaceae） 的光合作用甲藻 （统称为虫黄藻，Zooxanthellae） 。虫黄藻可以将高达 95% 的光合作用产物 （如糖类、氨基酸、O2 等） 提供给珊瑚宿主以满足其生长和钙化所需，珊瑚则将 CO2、氮、磷等代谢废物提供给虫黄藻作为养分。

然而，珊瑚礁又是最脆弱的海洋生态系统，对环境变化十分敏感。工业革命以来，温室气体的大量排放、沿岸经济的迅速发展，以及人类不断地向海索地和对资源的过度开发，导致气候变暖、海洋酸化、海平面上升等一系列生态问题的涌现。这些生态问题使得全球近 1/3 的造礁珊瑚濒临灭绝，珊瑚礁生态系统持续退化，珊瑚“白化”频度且严重度不断上升。

珊瑚白化是珊瑚受到外界环境胁迫时将水螅体内的共生虫黄藻大量排出、失去其颜色而呈现苍白甚至完全透明的一种应激状态，如果得不到及时缓解，最终将引起珊瑚的大面积死亡甚至灭绝。

全球变暖导致的海水升温，使得著名的澳大利亚大堡礁自 1980 年有观测记录数据以来经历了 3 次超大规模白化事件。印度洋和太平洋交汇区域的珊瑚礁三角区也经历了严重衰退。例如，菲律宾造礁珊瑚覆盖率在过去 10 年间下降了近 1/3。而我国海南岛西北部、广西涠洲岛也于 2020 年发生规模及程度都堪称“史上罕见”的大面积珊瑚白化，推断珊瑚死亡率在 86% 以上，仍保有水螅体的珊瑚不到 20%。

日益严重的环境压力不仅威胁到珊瑚礁的生存，也加大了人们对珊瑚礁碳“源-汇”问题的判断难度。因此，加强珊瑚礁的生态修复，提高其对环境胁迫的d性适应，维持其潜在的碳汇功能，是当前亟待解决的科学难题。

2

珊瑚礁碳“源-汇”争议

海—气 CO2 分压差是决定某一海区为大气 CO2 的源或汇的关键因子。珊瑚礁的“源-汇”属性的争议由来已久，具体表现为争论其为净源、净汇或在源-汇间进行转变。这主要归因于不同珊瑚礁区物理、化学、生物过程的复杂性，导致碳通量与碳收支核算难以统一。

珊瑚礁区的碳通量变化主要受有机碳代谢 （即光合作用与呼吸作用） 和无机碳矿化 （即碳酸钙的沉淀与溶解） 这两个过程的协同调控 （图 1） 。珊瑚礁区的有机碳代谢效率极高，其净生产力约为（0   07）g C·m-2·d-1，即光合作用固定的 CO2 几乎全部被利用，因此珊瑚礁区的 CO2 通量可能主要受无机碳矿化的调控——即珊瑚钙化、溶解过程中伴随的净 CO2 释放。

经推算，沉淀 1 mol CaCO3 （碳酸钙） ，经海水缓冲作用，约会释放 06 mol CO2至大气。但使用 H14CO3– 和 45Ca 双标记技术对无机碳来源及转运进行示踪的结果表明：造礁珊瑚钙化过程所利用溶解无机碳的 70%—75% 来自珊瑚共生体内的代谢。这与“呼吸释放的 CO2 并非全部释放到大气，还可以用来形成 CaCO3 骨骼”的推论相吻合，说明有机碳代谢也可以是净汇。

此外，珊瑚共生体内的初级生产力还可能因为受到 CO2 的限制而未完全展现。因此，在判断珊瑚礁区群落代谢的净 CO2 通量时，需考虑共生体内净有机碳代谢和净无机碳矿化的相对贡献。

值得注意的是，珊瑚礁生态系统的“源-汇”属性不一定与造礁珊瑚的碳源或碳汇功能完全一致。

1 从造礁珊瑚自身来看，大气 CO2 浓度升高可能会有效解除共生虫黄藻的碳限制，增强其光合作用和初级生产能力；但伴随 CO2 升高引起的海洋酸化又会抑制造礁珊瑚的钙化作用，导致其碳汇属性被削弱。模型预测，当排除珊瑚以外其他生物因素的影响时，印度洋—太平洋多个珊瑚礁生态系统在长时间季节尺度上表现出“源”或“汇”的不确定性

2 生态系统绝不是孤立的，珊瑚礁与其他蓝碳生态系统间存在碳的交换，而这一点常常在“源-汇”计算中被忽略。在红树林—海草床—珊瑚礁的连续生态系统中，珊瑚共生虫黄藻可固定大量来自红树林和海草床的溶解无机碳，而珊瑚自身释放到海水中的 CO2 也会被大型海藻、海草、钙化藻等初级生产者再次利用，因此连续生态系统在整体上表现出较强的碳汇性质。

除虫黄藻外，珊瑚还与细菌、古菌、真菌、病毒等其他微生物共生。中国科学家提出的“微型生物碳泵” （MCP） 概念已证实微生物群落可以通过一系列代谢过程将有机碳转化为惰性溶解有机碳 （RDOC） 从而进行千年尺度的储存，这一储碳机制因此成为海洋蓝碳的重要“推手”。虽然目前缺乏共生微生物对珊瑚礁碳循环贡献的估算依据，但这个由 MCP 驱动、可以在珊瑚共生体内外同时进行的 RDOC 储碳过程，对珊瑚礁生态系统的碳汇效应不容小觑 （图 1） 。

当前，人们对珊瑚礁生态系统碳“源-汇”的研究仍较为局限，特别是在细胞、水螅体和群落等不同尺度上的碳循环过程及调控机制可能比之前预计的要复杂得多，其作为蓝碳储库的作用尚未明确。要从根本上解决这一问题，迫切需要在全球范围内开展有关珊瑚礁区对 CO2 海—气交换贡献的研究。

3

珊瑚礁生态 健康 及其“源-汇”效应

作为一种典型的混合营 养生 物，造礁珊瑚在自养和异养这两种生活方式间的d性转换会影响甚至决定珊瑚礁生态系统的碳“源-汇”属性。理论上，当共生体自 养生 长占优势时，虫黄藻光合固定的 CO2 量大于珊瑚呼吸释放的 CO2 量，珊瑚礁区通常表现出碳汇效应；而当共生体异 养生 长占优势时，珊瑚会通过水螅体触手捕食浮游动物、悬浮颗粒有机物等获取额外能量，呼吸释放的 CO2 量超过虫黄藻光合固定的 CO2 量，珊瑚礁区整体往往表现为碳源效应。

在外界胁迫加剧时，珊瑚会将体内共生虫黄藻大量排出 （即“白化”） ，造成主要由虫黄藻产生、用于维持珊瑚基础代谢的自养能量无法补给、供能失衡，共生体被动经历从自养到异养的“源汇逆转”。虽然一定程度的异养捕食会缓解珊瑚的压力，但当珊瑚过度依赖异养方式而摒弃高效的、自给自足的共生体内碳循环时，珊瑚礁生态系统就极有可能发生崩塌与瓦解。

由于受到环境胁迫，以及过度的人为活动 （如填海、疏浚、陆源输送等） 引起的营养盐、悬浮物和沉积物的长期胁迫，我国珊瑚礁正经历严重退化，造礁珊瑚种类更多以环境耐受型为主。增强异养代谢可能是耐受型珊瑚对环境胁迫的一种应急适应方式，其生态效应则会从 健康 珊瑚礁主导的碳“汇”系统转向由退化珊瑚礁主导的碳“源”系统。

珊瑚礁成礁过程中伴随大量碳酸盐沉积，据估计珊瑚礁区 CaCO3 的年累积量可达 0084 Pg C，约占全球 CaCO3 年累积量的 23%—26%。

可以想象，随着海水 CO2 浓度上升 （海洋酸化） ，CO32– 浓度、碳酸盐饱和度、珊瑚钙化率都随之下降；同时，珊瑚骨骼变脆、易碎，生长率下降，其抗风浪能力被削弱。而海洋酸化的直接后果则是 CaCO3 骨骼溶解向海洋释放大量 CO2，对碳酸盐体系造成不可逆转的影响。

此外，珊瑚礁生态系统的退化可能产生强级联效应，导致其空间结构多样性衰退、生物多样性水平下降、食物网结构简化、营养级下降等；进而发生“相变”，释放原本固定在各营养层级生物体内的有机碳，削弱珊瑚礁生态系统的储碳总量。由此可见，珊瑚礁生态系统 健康 时，可以是大气 CO2 的净汇；但当其退化时，则变成大气 CO2 的净源。

目前，科学技术的迅速发展为研究珊瑚礁生态 健康 及其碳“源-汇”效应提供了便捷。例如，基于特定化合物 （如氨基酸、脂质） 的 δ13C 稳定同位素技术可以通过示踪食物网中有机碳的迁移和分配，定量解析不同营养层级获取能量的份额大小，这有望在根本上解决珊瑚礁生态系统的碳流分配与能量溯源难题，厘清珊瑚的d性营养方式，特别是不同 健康 状态下珊瑚礁的能量传递与碳流分配规律。

近年来兴起的纳米二次离子质谱技术 （NanoSIMS） ，可以在亚细胞超微尺度上对珊瑚共生体内有机碳转运的碳指纹进行原位示踪和定量，更加精细地描绘珊瑚—虫黄藻—微生物间营养互作、元素循环及能量传递的过程与规律，特别是珊瑚钙化、虫黄藻固碳、微生物代谢等生物过程对碳“源-汇”的贡献。这些技术的应用有助于全方位、多层次揭示珊瑚礁生态系统固碳、储碳机制及碳通量的变化特征，为珊瑚礁增汇模式及途径的构建提供理论支撑。

4

珊瑚礁生态系统增汇模式及途径

要从根本上解决好珊瑚礁碳“源-汇”这一问题，增加珊瑚礁的碳汇功能，可从以下 4 个方面入手。

1

系统开展碳通量与碳收支研究，回答学术界长期悬而未决的珊瑚礁“源-汇”悖论

在生态系统大尺度上，研究珊瑚礁与其毗邻的蓝碳生态系统 （如海草床） 间能量传递的作用机制，构建针对特定海区的能量传递模型，并从提高能量传递效率的角度， 探索 增加蓝碳生态系统整体储碳效益的可行性。

同时，选择典型珊瑚礁区，开展区域尺度碳循环与碳通量比较分析，查明影响珊瑚礁碳“源-汇”问题的潜在因素、时空差异及其对气候变化与人类活动的响应。

在亚细胞超微尺度上，结合高精度、高分辨率同位素示踪技术 （如氨基酸 δ13C 示踪） ，原位示踪共生体内的有机碳转运过程，在此基础上构建虫黄藻、珊瑚虫、微生物间的能量传递模型。

2

加强珊瑚礁生态保护与修复，实现珊瑚礁生态 健康 增汇

提高珊瑚存活率和珊瑚礁覆盖率是增强珊瑚礁生态系统碳汇能力的前提。在气候变化的大背景下，珊瑚苗圃培育、珊瑚整体或断枝移植，以及人工礁等传统的、基于无性繁殖技术的修复方式，已难以满足提高珊瑚遗传多样性和生态系统稳定性的需求。而依赖珊瑚有性繁殖方式发展起来的跨纬度移植、配子杂交、筛选抗逆性状基因进行可遗传繁育和“益生菌疗法”等现代修复技术，为筛选和培育能适应环境变化的强抗逆性和高恢复力的“超级珊瑚”提供了新的思路。

一方面，这些经过基因改良的“超级珊瑚”对气候变化具有d性适应，有利于保持珊瑚礁区生物热点的多样性和稳定性，将更多的生物质有机碳储存在系统内部。另一方面，珊瑚宿主与虫黄藻间可维持长期、稳定的共生关系，提高共生藻的光合固碳能力，促进珊瑚钙化和生长，增强珊瑚礁生态系统的碳埋藏。

3

减少陆源营养盐输入和人为活动对珊瑚礁的破坏，实现陆海统筹增汇

加强陆海统筹、减少陆源营养盐输入，可缓解近海富营养化，减少对有机碳的呼吸消耗，提高惰性碳转化效率，有效促进 MCP 固碳、储碳及向深海输送碳能力。

对珊瑚礁区而言，通过妥善处理生活污水与养殖废水、加强人流密集区域的营养盐预警与监控等措施，可减少营养盐输入，保持珊瑚礁生态系统内部的营养平衡和 健康 状态，维持较高水平的自 养生 活方式。而避免人类活动的强烈干扰 （尤其是过度的海岸带开发、围填海、工程疏浚等活动） ，能够降低珊瑚礁区悬浮颗粒物浓度和浊度，从而增加光照强度，在降低珊瑚水螅体异养捕食的同时提高虫黄藻光合效率。因此，陆海统筹不仅可调控珊瑚的d性营养方式，同时也能有效增强珊瑚礁区的潜在碳汇能力 （图 1） 。

4

利用人工上升流促进营养盐循环，实现珊瑚礁生态系统内部调节增汇

人工上升流技术是一项新兴的海洋生态工程技术，已被纳入联合国政府间气候变化专门委员会 （IPCC） 《气候变化中的海洋与冰冻圈特别报告》 （SROCCC） 。该技术在滨海湿地、红树林及渔业养殖等增汇应用过程中表现突出 。上升流生态工程可将深海低温高营养盐海水转移至浅海珊瑚礁区，调和珊瑚礁区水质，提高虫黄藻的光合作用能力，从而改善珊瑚礁 健康 状况、增强其碳汇能力 。

上升流还可以促进水流输送有机物到外海，提高由 MCP 过程产生的 RDOC，同时减轻由人类活动和陆源输入导致的沿海潟湖富营养化的危害 （图 1） 。连续观测数据亦表明，相比无上升流的珊瑚礁区，珊瑚在有上升流的珊瑚礁区发生白化的概率更低且恢复能力更强，这一事实展现出人工上升流在保护生态系统甚至增汇方面潜在的应用前景。

5

结 语

目前，气候变化无疑是全球珊瑚礁面临的最大威胁。应对气候变化的关键是碳中和，只有在尽可能减排的同时设法增汇，才能彻底解决这个问题。

因此，采取合理有效的方式，保护珊瑚礁免受气候变化及人类活动带来的胁迫，增加其作为碳汇的功能，将有助于未来的珊瑚礁保护与修复工作。

文章提出基于生态系统增汇的珊瑚礁修复技术路线图，倡导通过加强陆海统筹，减少陆源污染、合理规划海岸带建设等举措，在增汇的同时提高珊瑚礁对气候变化的d性适应。这些方案目前还仅仅是粗线条框架，未来仍需要不断细化和完善，通过链接科学与政策，推动其在有条件的海区进行示范研发，以更好地服务国家“碳中和”战略的实施。

致谢 本文写作过程中牛高峰 （山东大学海洋研究院） 协助作图、刘依娜 （自然资源部第三海洋研究所） 协助收集材料，在此特致谢。

石拓 山东大学海洋研究院教授。长期致力于微生物介导的海洋生物地球化学循环及其对全球变化的响应的研究。近 5 年来，主持科学技术部“全球变化及应对”国家重点研发计划，以及由国家自然科学基金等资助的 10 多项与海洋碳氮循环相关、聚焦珊瑚礁全球变化生物学的重大课题，参与多项国家 科技 政策的起草、制定与评估工作。

郑新庆 自然资源部第三海洋研究所研究员。福建省“雏鹰计划”青年拔尖人才。从事珊瑚礁全球变化生物学，以及恢复生态学研究。先后承担了国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国-东盟海上合作基金等课题 20 余项，主要成果包括：建立了国内首个室内大规模珊瑚活体培养的珊瑚保育馆；揭示了造礁珊瑚响应气候变化的生理和分子调控机制；发现了近岸典型生态系统适应水体富营养化的d性适应机制。

文章源自： 石拓，郑新庆，张涵，王启芳，钟昕 珊瑚礁：减缓气候变化的潜在蓝色碳汇 中国科学院院刊, 2021, 38(3)

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