作者:裴惠娟 吴秀平 来源: 中国科学报 发布时间:2020-4-8
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地球大型生态系统数十年内面临崩溃

近日,《自然—通讯》发表题为《大型生态系统的稳态转换速度特别快》的文章指出,大型生态系统的崩溃可能只需要几十年,亚马孙雨林可能在50年内崩溃,而加勒比海珊瑚礁生态系统的崩溃可能只需要15年。

自然界的生态系统都会具有两个或更多的可交替(或可转化)的稳定状态,这是由生态系统发育的阶段性所决定的,即具有相对稳定的暂态,这些暂态之间的变化称之为稳态转换。

稳态转换会突然影响水文、气候与陆地系统,导致生态系统退化和社会贫困。虽然预计外界压力影响下转换的频率会增加,但人类对生态系统崩溃的速度和规模之间的关系知之甚少。

来自英国伦敦大学、班戈大学与南安普敦大学的科研人员,分析了4个陆地、25个海洋、13个淡水生态系统转换报告中的数据,利用5个计算模型来证实生态系统大小与稳态转换持续时间之间的关系。科研人员还设计了12个生态系统模型实验,以探讨稳态转换的规模性、流动性、模块性和连接的异质性会带来怎样的影响。

研究结果表明,较大的生态系统经历的稳态转换比较小的生态系统更慢。但是,随着生态系统规模的扩大,崩溃所需要的额外时间会减少,导致它们的崩溃变快。

研究人员表示,类似亚马孙雨林的大型生态系统本身具备很强的自我调节修复能力,被破坏后能够慢慢恢复到初始状态,但如果超过某个阈值,系统崩溃的速度会比预想快得多。(裴惠娟

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41467-020-15029-x

新方法有助提高海岸附近海浪高度测量准确性

近日,英国普利茅斯海洋实验室(PML)称,其研究人员创建了一种新方法来比较不同卫星雷达技术在沿海地区产生波高数据的准确性。

精确的海浪高度数据在沿海地区尤为重要,因为诸如船舶航行路线、近海工程和预测漂浮物的运输和扩散等活动都受其影响。传统上,这些数据是通过系泊浮标在原地获得,但其空间覆盖有限。

PML的研究人员采用新方法,将卫星和现场观测与模型的创新应用相结合,从而能够评估传统的和新的测高信号处理模式。传统处理方法中来自陆地的反射污染了信号,导致在沿海地区的结果不太准确。新模式通过一个更小的地面轨迹来避免这个问题,它允许高程测试集中在靠近陆地且不受陆地信号干扰的更具体区域。

为了测试创新方法的准确性,研究人员将欧洲航天局Sentinel-3A卫星的高度计观测结果与英格兰西南海岸17个浮标原位观测结果进行比较。

结合卫星、现场和模拟这3种元素,研究人员发现在距离海岸15公里以内的关键区域,新的精细分辨率模式优于传统的精细分辨率模式。同时研究证实,新的测高程处理显示,在沿海关键区域,海浪高度信息的恢复情况得到了改善,在这些区域海岸淹没和港口防御工事的破坏对海浪高度信息的影响最为强烈。(吴秀平

湿地是沿海地区防洪最具成本效益解决方案

近日,美国《国家科学院院刊》发表题为《沿海湿地减少热带气旋造成的财产损失》的文章指出,相比于沿海地区的工程型防洪措施,湿地形式的天然缓冲带可能是更具成本效益的解决方案。

随着气候变化相关的海平面上升与风暴的日益强烈,人们开始关注采取替代防御措施,保护低洼沿海社区免受沿海洪水淹没。

来自加州大学圣地亚哥分校的科研人员,利用1999—2016年袭击美国的88次热带风暴与飓风的地理空间数据,探索了一系列综合的自然与人为因素,估算了大西洋与墨西哥湾沿岸所有县的湿地保护作用的预期经济价值,以研究沿海湿地在减少热带气旋相关财产损失中的作用。

研究结果表明:在容易遭受飓风与热带风暴袭击的沿海地区,湿地形式的天然缓冲带可能是成本效益更高的解决方案;所有类型的湿地都对减少暴风雨造成的财产损失做出了重要贡献,湿地覆盖面积越多的县遭受的财产损失越少;平均而言,估计每1 平方公里湿地每年产生的保护经济价值为180万美元。湿地保护效果的经济价值存在很大的空间差异,在人口稠密地区的价值通常较高,而这些地区经常受到大风暴袭击的风险更高。

研究结论强调了在沿海地区的防御政策中同时考虑自然因素和人为因素的重要性。(裴惠娟)

相关论文信息:https://doi.org/10.1073/pnas.1915169117

《中国科学报》 (2020-04-08 第2版 国际)
 
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