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Nature:陆地生态系统碳动态和气候反馈
有充分的实证证据表明，碳循环的地面组成部分正在应对全球范围内的气候变化和趋势。这可以通过全球平均大气CO2增长率的强烈年际变化来证明，这与 厄尔尼诺-南方涛动气候变化密切相关 （图1）。许多证据表明，CO2增长率的变化主要是由陆地效应引起的，特别是热浪和干旱对亚马逊西部和亚洲东南部植被的影响，导致生态系统碳损失，降低了植被生产力和/或增加呼吸。然而，这些年际变化反映了碳循环对气候扰动的短期反应，并且不能期望持续更长的时间尺度。相反，在最后一次冰期循环期间，大气中CO2、甲烷和N2O浓度与全球气候之间的密切关系表明，生态系统-气候相互作用也在数千年及更长的时间尺度上运作。
Figure 1:全球大气CO2浓度的估计增长率。 全球CO2浓度根据南极和莫纳罗亚（夏威夷）长期监测站的测量结果估算。黑点代表以六个月为间隔计算的居年中平均值。彩色背景显示多重厄尔尼诺-南方涛动指数的变化。蓝色阴影表示该指数的负相位，棕色阴影表示正相位。.，百万分之一。
不幸的是，与当前全球气候变化相关的长时间尺度（几十年到几个世纪）的全球碳循环-气候相互作用的经验证据非常缺乏。因此，必须通过全面、耦合的碳循环气候模型在这些时间尺度进行评估。工业时代（过去约150年）和未来100年的不同模型模拟的最近比较，基于标准的CO2排放模型，已经显示出各种各样的反应。几乎所有模型都表明，在十九世纪和二十世纪工业扩张的早期阶段，陆地CO2封存，但随着世界变暖，封存大幅减少（图2）。在某些模型中， 陆地碳循环甚至成为大气CO2的重要来源，从而强烈地放大了全球气候变化 。来自不同模型模拟的相当广泛的结果一方面证明了模拟气候变化的真实差异，另一方面表明对这些模型中所表示的功能生态系统中的过程的非常不了解。
Figure 2：碳循环-气候系统不同模型评估的全球陆地碳吸收的比较。 全球陆地碳吸收由11个耦合的碳循环气候模型模拟，该模型由SRES-A2排放剖面的碳排放驱动。数据来自耦合碳循环气候模型比对项目，采集率平滑为30年移动平均值。
生态系统碳动态的概念发生改变
在碳循环-气候模型中，气候对陆地生态系统碳平衡的影响，主要通过相对简单的响应函数、以及光合作用吸收CO2、呼吸作用释放CO2的动力学概念来描述。研究人员在过去二十年采用的基本范例是光合作用吸收受到CO2浓度上升、以及温度升高（主要北方和温带地区）的刺激，尽管预计两种效应在这些变量的高水平下都会饱和。另一方面，模型均假设 呼吸作用的生物过程以指数方式响应温度，但不受CO2浓度的影响 。由此得出结论，生物圈能够对CO2和温度升高提供负反馈，直到温度上升到对呼吸的刺激作用超过CO2施肥效应。这一基本原则反映了前面描述的比较研究中几乎所有模型的行为。
这种推理背后的基本假设是， 简单认为地上同化过程（植物光合作用）和地下异养呼吸过程可以在概念上分离并分别进行分析 。尽管这种概念模型为实验和模型设计提供了有价值的指导，但近年来已经积累了证据表明 地上和地下过程密切相关，构成了一个具有不可忽略的相互作用的复杂而动态的系统 。因此，情况比先前想象的要复杂得多，并且可能通过生态系统内的物理，化学和生物过程之间的相互作用 - 特别是在土壤中 - 产生意想不到的动态。这意味着， 除了CO2浓度升高和温度升高外，其他气候和环境因素可能会改变甚至主导全球生态系统的碳平衡 。此外，不仅温度等参数的平均值的长期变化率，而且其变异性的变化，包括更大的极值，可能对生态系统碳动态至关重要。
多重全球变化下的生态系统
【 水 】世界上一半以上的生态系统的初级生产力受到水资源供应的严重限制。因此，降水的变化将直接影响生态系统的碳动态。在一个较温暖的世界，预计蒸发量会增加，导致更加负面的水平衡，而在富含CO2的世界中通过气孔减少的水分流失将有助于缓解这种影响。较为负的总体水平衡的净效应（产量-呼吸）可能取决于土壤的持水能力、土壤中碳和根的垂直分布以及植被的一般干旱敏感性。例如，如果大部分土壤碳含量集中在土壤顶部，而根深入具有较高的持水能力的土壤，，甚至可以挖掘地下水，随着表土首先变干，相比生产力，土壤碳分解最初会受到干旱的影响。水限制甚至可能抑制温度对呼吸的有效生态系统水平响应。相反，如果土壤持水能力较低，如浅层土壤，植被生产力将受到负水平衡的强烈影响。因此，有研究预测干燥可以通过抑制呼吸作用和降低生产力来降低碳的净损和增加增加固存量。
【 氮 】第二个重要的相互作用因素是可利用的氮，它通常决定了CO2施肥效应的大小，并且如果氮是限制性的，可以完全抑制它[8,99（见第293页）。还有迹象表明水和氮之间存在强烈的相互作用，氮在干燥条件下变得更加有限。
【 光、空气污染、臭氧 】其他需要考虑的因素是光的数量和质量（直接或漫射）的变化，这会改变植被生产力，以及空气污染物和臭氧的增加，以及它们对初级生产的不利影响。
气候变异和极端气候
同样，水分缺乏、风速、空气温度和湿度的时间变化改变了森林火灾的频率和严重程度，以及随之而来的生物圈中碳的快速损失。一场大风暴造成的风灾使树木死亡，从而使以前 "锁定的碳 "受到腐烂和释放二氧化碳的影响。温度的季节性变化也会产生影响；例如，2006/2007年北半球大部分地区的冬季和春季变暖，导致植物提前落叶和开花，从而更容易受到晚霜的影响。我们对这种当地天气状况的预测能力显然受到以下两方面的限制：可以纳入大气-海洋总循环模型的详细程度，以及我们对生态系统的季节性动态及其在各种时间尺度上的适应能力的理解。
生态系统的非线性反馈循环
Figure 3：气候变化引起的地下生态系统碳平衡中的反馈循环。 这里给出的3个例子是生态系统中的关键过程，以简化形式显示。 a ，微生物代谢、永久冻土融化、碳释放之间的潜在相互作用。 b ，'微生物激发效应'。碳和能源的增加可以刺激微生物对“老”土壤碳的分解，特别是在草地土壤中。在气候变化的背景下，这种影响可能对CO2增加和全球变暖产生正反馈效应。 c ，碳和氮循环之间的交互作用可能会改变预期的生态系统碳响应气候变化的主流趋势。粉红色箭头表示陆地生态系统对气候的影响，橙色箭头表示气候变化对陆地生态系统的影响，黑色箭头表示生态系统内的交互作用。背景图像是土壤有机碳的世界地图。
【 微生物代谢、永久冻土融化、碳释放之间的潜在相互作用 】图3a显示了微生物代谢与永久冻土融化和碳释放的物理学之间的潜在相互作用。目前对永久冻土地区深度冷冻储存的碳的估计相当于至少400 petagrams（4 1011吨）的碳（参考文献13），它们相对未被处理和不稳定，因为冷冻状态保护其免受微生物分解。 苔藓和草皮层是对大气非常好的绝缘体 。随着夏季气温上升，这些土壤开始融化，碳被代谢掉，微生物代谢可释放出足够的热量（“粪堆效应”dung-heap effect），以促进进一步融化，提供一个非线性的正反馈机制，以加强永久冻土的融化，并通过甲烷和二氧化碳排放，增加温室效应。模型模拟表明，模型模拟表明，几年之后可能会引起不受控制的动态，但这种反馈机制的强度和这些模拟的真实性仍不清楚。
【 微生物激发效应 】另一个可能调动大量碳的机制是所谓的 "微生物激发效应"。在一些实验系统中显示，向土壤中添加具有现成能量的底物（如葡萄糖和纤维素）会刺激 "老 "土壤碳的分解。Sébastien Fontaine等人15,16表明，仅仅通过向土壤中添加纤维素，他们就可以从草原的底层调动被认为是稳定的碳，而其他因素如温度、加氮或增加氧气浓度则没有影响。与此相反的是，由于土壤中的碳储量很大，添加这种材料甚至会引起土壤样本中碳的净损失。在气候变化的背景下，这种影响可能会引起正反馈效应，特别是在草原土壤中（图3b）。二氧化碳浓度的增加可导致通过根和根系渗出物对易耗碳的地下分配增强，这可提高微生物的活性，促进被认为是稳定的碳物质的分解，但实际上由于微生物不活跃而没有被攻击。此外，如果由于降水的改变或作为一般植被动态的一部分，根系模式发生了变化，碳输入到以前没有生根的深层，可能会通过这一机制引起旧碳的释放。
【 碳、氮循环之间的交互作用 】最后，碳和氮循环的相互作用提供了过多的机制，可以改变预期的生态系统碳响应气候变化的主流趋势。其中一些显示在图3c中。在受氮限制的生态系统中，在二氧化碳水平增加几年后，经常发现氮营养限制了二氧化碳对树冠的同化作用。也有迹象表明，氮的可用性影响着土壤有机物的分解。真菌利用木质素—一种在植物细胞壁中发现的丰富、稳定的有机物质—在氮供应有限的条件下作为氮源。木质素分解的增强可能会导致对大气中二氧化碳含量上升的正反馈反应。然而，在数年的时间尺度上，物种组成的适应或变化，或者例如通过增加对土壤的碳水化合物输入而增加固氮作用，可能会缓解甚至过度补偿氮限制效应。此外，通过更密集和更深的植物根系与微生物 "引发"（见上文）的相互作用也不是不可能的，因为氮供应的减少往往会导致更多的碳分配给根系。
因此，过去认为二氧化碳和温度逐渐升高，对同化作用和呼吸作用的影响是分离的、非交互式的，这种观点需要更新，要更多考虑到多种气候变化因子间的交互作用，需要对环境因素的变化，包括其变异性和极端情况进行更复杂的描述，而且，也许最重要的是，需要对不同组织层次的生态系统过程之间复杂的相互作用进行更有力的综合考虑。这些新出现的特征大多表明，二氧化碳的吸收潜力比目前的模型所估计的要低，并突出了几千年来积累的土壤碳的脆弱性。生态系统碳对气候变化的正反馈可能比目前碳循环-气候耦合模型所预测的更早、更强烈地发生。
未来的方向
显然，未来几十年内对陆地碳循环气候反馈的能力的评估仍存在很大的不确定性。目前的实验给出了模糊的结果，也没有对上述机制的重要性提供明确的结论。总体而言，至少在全球范围内，陆地生态系统可能会在增温的世界中提供正的、放大的反馈，尽管幅度不确定。通过将 长期多因子实验 与 非破坏性生态系统级观测 （如整个生态系统的通量测量）相结合，并将结果与多约束框架下的生态系统模型相结合，我们的认识可能会有一个重要的改进。只要对所涉及的过程没有基本的了解，碳循环-气候耦合模型的模拟就只能说明其重要性，而不能显示出碳循环-气候系统众多可能的反馈的确凿情况。此外，这里描述的自然过程与土地使用、覆盖和管理方面的人为变化之间的强烈互动是可以预期的。
论文作者：Martin Heimann & MarkusReichstein【Max Planck Institute for Biogeochemistry】，2008-1-16发表于 Nature 。
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百度百科上有
高原电机有什么特点，为什么一般电机不能用于高原地区？ 修改时间:2016/07/18 10:40:21 点击量：169 海拔高度对电机温升，电机电晕（高压电机）及直流电机的换向均有不利影响。应注意以下三方面： (1) 海拔高，电机温升越大，输出功率越小。但当气温随海拔的升高而降低足以补偿海拔对温升的影响时，电机的额定输出功率可以不变； (2) 高压电机在高原使用时要采取防电晕措施； (3) 海拔高度对直流电机换向不利，要注意碳刷材料的选用。 高原电机使用场所海拔高于1000米的电机。指根据国家行业标准：JB/T7573-94高原环境条件下电工产品通用技术条件规定高原电机又分很多级：它们分别是不超过2000米、3000米、4000米、5000米。 高原地区的主要特征为： 1、空气压力或空气密度小。 2、空气温度较低，且温度变化较大。 3、空气绝对湿度较小。 3、太阳辐射照度较高。 5、降水量较少。 6每年大风日多。 7、土壤温度较低，且冻结期长。 由于上述原因，对电机运行会带来以下不利影响，因面在设计、制造上要采取相应的措施： 1、引起绝缘强度降低：每升高1000米，绝缘强度要降低8—15%。 2、电气间隙的击穿电压下降，因此要按海拔大小相应增大电气间隙。 3、电晕起始电压降低，要加强防晕措施。 4、空气介质冷却效应降低，散热能力下降，温升增加，每升高1000M，温升要增加3-10%，故要修正温升限值。 在5000m处的空气含氧量仅为海平面空气含氧量的53％。 气温 气温是距离地面高度处测得的空气温度。 大气对流层的最大特点是气温随海拔的升高而降低。在自由大气中，平均海拔每增加100m，气温降低℃，实际上对流层各高度的递减率是不同的。 高海拔地区的最高气温在2000m以内，一般为30℃～40℃之间， 最高气温的最低值出现在青藏高原，大都在30℃以内，甚至不到20℃。 最高日平均气温是各年记录中每天平均气温的最高值，取多年平均值。 最高日平均气温大约每升高100m，气温下降℃。 1km～5km最高日平均气温分别为30℃、25℃、20℃、15℃、10℃。 年平均气温的最低值出现在地势最高的青藏高原西北部，1km～5km年平均气温分别为20℃、15℃、10℃、5℃、0℃。随着海拔高度的增加，年平均温度随之下降。 最大气温日较差的大小与纬度、云量、海陆分布、地势、地表性质、海拔高度和季节等因素有关。据统计，年最大气温日变化的多年平均值一般都在20℃～30℃之间。 最低温度主要取决于纬度和海拔高度。对于同纬度地区来说，海拔较高的地方，最低温度是比较低的，如盐池处于1349m，最低温度为℃，而处于同纬度的大柴旦，海拔3174m，最低温度为℃。 太阳直接辐射最大强度 地球上气候不同的根本原因就是太阳辐射，太阳辐射的强度决定地理纬度。但随着海拔高度的增加，太阳光线通过大气的厚度、空气密度，水汽和悬浮物质都相应减少，太阳光透过度愈大，到达地面的辐射较强，由于夏季和冬季气温相差较大，夏季气温较高，因此，太阳辐射的数据是统计夏季6～8三个月太阳直接辐射最大强度值。 1km～5km太阳直接辐射最大强度分别为1011、1064、1118、1171、1225（W/m2）。从以上的数据可以看出，随着海拔的增加，太阳直接辐射强度增大。海拔高度增加1000m，太阳直接辐射强度约增加54W/m2。 冻土 我国多年冻土主要分布在大小兴安岭、西部高山及青藏高原等地。东北冻土区的地形以丘陵山地为主，虽然海拔不高，但由于纬度高，又受西伯利亚高压空气影响，成为我国最寒冷的自然区。西部冻土区，虽然部分纬度较低，但均属高山高原地区，地势高亢，深居内陆，属高寒气候。其共同特点是年平均气温低，冻结期长。青藏高原地区一般冻土层厚度均在25m～120m甚至达到175m。 沙尘 西北的黄土高原和青藏高原的沙尘也是相当严重的。 西北地区的风沙日（能见度只有10km)在24d～68d。 风暴日（能见度只有1km）在10d～22d。沙尘的大小和风速密切相关，随着风速的增大，刮起沙尘颗粒的直径也愈大。 积雪 青藏高原四周环山，受帕米尔、喀喇昆仑、昆仑山、喜马拉雅山、唐古拉山等的屏障作用，北冰洋、大平洋、印度洋的气候很难对高原内部的气候有显著影响，因而这里的气候干冷、降雨稀少，尤以藏北高原更甚。那里年最大积雪不到10cm。中国最大的积雪出现在新疆和东北。阿尔泰山、天山、喜马拉雅山、祁连山和西南横断山脉是中国多雪的山地，大部分地区积雪分布均表现出明显的随海拔增高而增厚的规律性。 3 高原环境对机电产品的影响 低气压的影响 内燃机的燃烧恶化、功率显著下降，油耗增加。 内燃机工作容积是固定的，由于空气密度随海拔变化，进入发动机气缸的空气充量也发生变化。对自然吸气的柴油机，若油泵的供油量不变，则进入气缸的燃油得不到充分燃烧，使排烟变浓，排温升高，燃烧室零件过热，导致功率下降，经济指标变坏。 根据现场测试表明，海拔每升高1000m， 内燃机出力平均下降9％～13％，油耗增加6％左右。 在海拔2700m的龙羊峡水电站工地，有工程机械和运输机械420辆， 功率损失达37％。国产装载机，只能在海拔2800m的工地上勉强使用， 在海拔3300m的工地上不能使用。某厂生产的ZL30装载机在海拔3000m的工地作业时，铲斗的举升能力减少50％；某厂生产的CX-80机车， 在西宁地区能拉3节50吨的货车，但到海拔3173m的锡铁山只能勉强拉2节。 内燃机冷却系统工作条件恶化 随着海拔高度增加，大气压力下降，冷却水沸点也随之降低，不同海拔的水的沸点见表2。 表2 不同海拔高度水的沸点 海拔高度(m) 0 1000 2000 3000 4000 冷却水沸点(℃) 100 海拔每升高1000m，水的沸点下降℃左右。 据高原地区工作的司机反映，内燃机，尤其是柴油机，冷却水经常“开锅”，解决的办法是停机冷却或放去热水，添加冷却水，前者误工误时，后者，因高原地区水源缺，水质差而存在矛盾。由于高原空气密度减少，虽然冷却风扇的体积流量不变，但重量流量却大为降低了，海拔每升高1000m，重量风量下降8％， 实际上降低了风扇的冷却效果和冷却水箱的散热效果。而内燃机由于高原燃烧不良， 排温升高，零件热负荷增加，如散热不良会使工作不正常，特别是冷却发动机， 其最大功率受热负荷的限制， 当冷却强度不足时， 排温剧增， 热负荷过高， 甚至产生拉缸现象。 以上两点，对于起重机、汽车起重机、施工机械、载重汽车、打桩机械等以柴油机、内燃机为动力的机械产品均存在着这样的问题。 空气压缩机排气温度增高 由于海拔高度的升高，大气压力降低使重量排气量减少，其数值为海拔每升高1000m，平均减少11%～12％，而容积排气量也随海拔升高而减少， 海拔每升高1000m，平均减少2％～3％。由此而造成随着海拔高度的升高， 压缩机的排气温度增高。 影响低压电器的分断能力 由于海拔升高，空气密度降低，空气散热能力减弱，当触头在分断电流时，介质恢复强度降低，电弧较难熄灭，容易引起电弧重燃，因而燃弧时间延长，触头寿命缩短。 高原空气稀薄，散热能力减弱，热继电器动作时间缩短。 高压电机电晕起始电压降低 由于高原空气稀薄，分子间的距离加大，离子的自由行程加大，因而起晕电压降低。如处于高海拔地区的桥头电厂5#发电机组(万kW，），当电压升到时开始听到放电声音，电压升到 时开始见到电晕火花， 电压升到时就看到很严重的电晕现象，在额定电压下， 电晕更严重并有臭氧气味。 此外，低气压会使高压电瓷外绝缘强度降低；影响蓄电池的使用寿命；对直流电机换向和电刷磨损造成影响。 低温对机电产品运行的影响 内燃机冷起动困难 低温是高原气候的一个特点，随着海拔升高，气温呈线性下降，青藏高原的最低气温一般都在－30℃以下，内燃机的低温起动问题与平原寒冷地区基本相似，但加上高原地区的缺氧和低气压使内燃机的着火起动性能较平原差。 影响蓄电池的工作性能 因低温使硫酸电解液粘度增大，负极活性物质早期钝化，影响电解液在极板内的扩散速度，使铅蓄电池基本电化学反应在缺乏电解液的情况下，只能在极板的表面不完全地进行。所以，铅蓄电池的容量及起动放电性能随温度的降低而降低。 影响电机的起动性能 低温对电机的散热有利，但对小型电机的起动有一定的影响。由于气温低使润滑脂稠度增大或凝固冻结，引起静态阻力矩增加，使起动变得困难。当润滑脂低温冻结后，丧失润滑能力，起动时与轴承磨擦发出尖哨声，加速轴承磨损。 对仪器仪表性能的影响 由于低温、昼夜温差大，使仪表中的线性元件特性发生线性变化，测试仪表（包括压力表、液压表、流量计等）普遍存在精度降低、重复性差、零点漂移严重。 对材料性能的影响 据反映，在低温下沥青绝缘胶有开裂现象，到潮湿时影响绝缘性能，绝缘材料的机械性能有所降低，明显变硬变脆。橡胶、丁苯基天然橡胶电缆护套在－30℃下易折、易剥裂。 对油料的选择也要慎重，现有的低凝液压油的粘度指数尚偏低，虽然其凝点在－40℃以下，但作为液压系统传递扭矩的介质来说，在凝点以上十几度已无良好的流动性，不能适应于低温地区工作的要求。 橡胶密封件经低温试验表明，随着温度的下降，其硬度、扯断强度及伸长率三项机械性能均表现出不同程度的下降趋势。 太阳辐射对高原机电产品的影响 影响塑料的机械性能 日光对有机材料的损害大小，除与其化学键能大小等因素有关外，与其分子键的密度大小也有关。热固性塑料分子键呈网状结构，密度相对较大，因此光化裂解作用对其机械性能影响较小，而对热塑性的机械性能影响较大。 对油漆涂层的影响 高原地区日照强裂，温差变化大，会加速油漆涂层的老化和龟裂。据分析，油漆涂层的光老化是光氧老化，其速度不仅和太阳光的辐射强度和辐射量总量有关，也和大气中的水份、氧气、温度、湿度都有关。虽然高原地区的太阳辐射强度和总量比较大，但气候干燥、空气稀薄、温度低、大气中的水份、含氧量和温度等没有湿热带高，所以高原气候对油漆涂层的影响没有湿热带强烈。 对电机运行的影响 高原地区户外用的电机，由于运行时发热，加之太阳的直接照射，按理会超过温升限度，但从调查中反映，电机过热现象不明显，这是由于高原地区常年温度较低，对温升有一定的抵消作用，故反映问题不大。 冻土对机电产品的影响 对打桩机及钻孔机的影响 在高原多年冻土地区打桩时，因冻结的土较坚硬，一般不先钻孔而用打桩机直接把予制桩打入冻土层是较困难的。 如在青海清水河畔海拔4470m的冻土地带施工中， 该地区多年冻土中夹有融层，钻孔中发生严重坍孔现象。施工季节正在七月下旬，该处又为高温冻土，其地温为℃～-1℃，当严重坍孔会因大量地表泥水进入孔内，使孔壁多年冻土融化，使孔底冻土融化。此外，由于冻土较坚硬，钻头硬质合金片的磨损及钻杆钻头叶的磨损要严重得多。而且钻孔机消耗功率也增加。 对通讯电缆的影响 冻土的冻结和融化而引起的土层冻胀隆起，开裂和融沉，对埋在地下的电缆弯曲拉伸影响很大，有可能将铅电缆拉断。 据调查中反映，冻土层中最低温度一般不会低于－16℃，因而在敷设电缆时，在电缆周围填300×300mm含盐砂介质中，一方面可以使电缆处于不冻状态，另一方面在冻胀隆起、开裂的情况下，可以对冻层作较大的相对位移，从而可以减少在电缆上的张力。 沙尘对机械产品运行的影响 黄土高原和青藏高原的风沙是比较大的，高原地区干旱少雨，地面植被少，加上大风，沙尘对内燃机（包括以柴油机为动力的机械、打桩机、载重汽车、装载机等)的危害很明显。 用户反映，空气滤清器在高原地区使用很快会堵塞，渗漏进气缸的沙尘加速了发动机运动部件的磨损。旋风式纸质滤清器，按说明书规定每50小时保养一次，但在龙羊峡工地，1～2小时就会积满尘埃，一个班次需清理空滤器，拍打纸质滤芯两次。 沙尘对电机轴承、低压电器触头、开关等均有不同程度影响，这里从略。 4 结束语 我国高海拔地区面积宽广，由于受各方面条件限制，那里的工农业发展比较缓慢，目前交通工具仍以汽车运输为主，而在高原地区使用的柴油机及内燃机功率损失相当严重，因此研究机械产品功率恢复技术有其重要意义。西藏地区具有重要的战略意义，那里有重要的矿产资源，为改善西藏人民的生活，尽快建设西藏的铁路运输系统具有重要意义。可喜的是，国家已下决心把铁路从青海格尔木继续延伸至西藏拉萨，而且计划在云南开通入藏的滇藏铁路。可以想象，在不久的将来，高原地区将会得到更快的发展。 国际电工委员会(IEC)在制订有关标准时，由于欧洲地区高海拔地区很少， 其标准只考虑在3000m以下。目前，我们根据国内情况， 已制订了《机械工业产品高原环境条件》及《机械工业产品环境技术要求 高原环境用》两份标准。为设计、生产适合高海拔地区使用的机电产品提供了依据。这对提高机电产品的可靠性具有重要的价值，对国民经济的发展也具有现实意义。 作者简介：刘奎芳（1938-）男，广东大埔人，高级工程师。 作者单位：（广州电器科学研究所， 广州 510302） 参考文献： ［1］ 电工产品高海拔环境条件［S］．昆明电器科学研究所 ［2］ 机械工业产品环境适应性调查报告． 广州电器科学研究所等． 1992． 高原电机在高海拔运行，由于气压低，散热条件差， 及损耗将会增加，运行效率降低。因此，同样的 ，不同海拔运行的电动机额定电磁负荷及散热设计是不同的。不是高海拔规格的电动机，最好适当降负荷运行。否则，电机的寿命及性能都会受到影响，甚至会在短时间内烧毁。
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Nature:陆地生态系统碳动态和气候反馈
有充分的实证证据表明，碳循环的地面组成部分正在应对全球范围内的气候变化和趋势。这可以通过全球平均大气CO2增长率的强烈年际变化来证明，这与 厄尔尼诺-南方涛动气候变化密切相关 （图1）。许多证据表明，CO2增长率的变化主要是由陆地效应引起的，特别是热浪和干旱对亚马逊西部和亚洲东南部植被的影响，导致生态系统碳损失，降低了植被生产力和/或增加呼吸。然而，这些年际变化反映了碳循环对气候扰动的短期反应，并且不能期望持续更长的时间尺度。相反，在最后一次冰期循环期间，大气中CO2、甲烷和N2O浓度与全球气候之间的密切关系表明，生态系统-气候相互作用也在数千年及更长的时间尺度上运作。
Figure 1:全球大气CO2浓度的估计增长率。 全球CO2浓度根据南极和莫纳罗亚（夏威夷）长期监测站的测量结果估算。黑点代表以六个月为间隔计算的居年中平均值。彩色背景显示多重厄尔尼诺-南方涛动指数的变化。蓝色阴影表示该指数的负相位，棕色阴影表示正相位。.，百万分之一。
不幸的是，与当前全球气候变化相关的长时间尺度（几十年到几个世纪）的全球碳循环-气候相互作用的经验证据非常缺乏。因此，必须通过全面、耦合的碳循环气候模型在这些时间尺度进行评估。工业时代（过去约150年）和未来100年的不同模型模拟的最近比较，基于标准的CO2排放模型，已经显示出各种各样的反应。几乎所有模型都表明，在十九世纪和二十世纪工业扩张的早期阶段，陆地CO2封存，但随着世界变暖，封存大幅减少（图2）。在某些模型中， 陆地碳循环甚至成为大气CO2的重要来源，从而强烈地放大了全球气候变化 。来自不同模型模拟的相当广泛的结果一方面证明了模拟气候变化的真实差异，另一方面表明对这些模型中所表示的功能生态系统中的过程的非常不了解。
Figure 2：碳循环-气候系统不同模型评估的全球陆地碳吸收的比较。 全球陆地碳吸收由11个耦合的碳循环气候模型模拟，该模型由SRES-A2排放剖面的碳排放驱动。数据来自耦合碳循环气候模型比对项目，采集率平滑为30年移动平均值。
生态系统碳动态的概念发生改变
在碳循环-气候模型中，气候对陆地生态系统碳平衡的影响，主要通过相对简单的响应函数、以及光合作用吸收CO2、呼吸作用释放CO2的动力学概念来描述。研究人员在过去二十年采用的基本范例是光合作用吸收受到CO2浓度上升、以及温度升高（主要北方和温带地区）的刺激，尽管预计两种效应在这些变量的高水平下都会饱和。另一方面，模型均假设 呼吸作用的生物过程以指数方式响应温度，但不受CO2浓度的影响 。由此得出结论，生物圈能够对CO2和温度升高提供负反馈，直到温度上升到对呼吸的刺激作用超过CO2施肥效应。这一基本原则反映了前面描述的比较研究中几乎所有模型的行为。
这种推理背后的基本假设是， 简单认为地上同化过程（植物光合作用）和地下异养呼吸过程可以在概念上分离并分别进行分析 。尽管这种概念模型为实验和模型设计提供了有价值的指导，但近年来已经积累了证据表明 地上和地下过程密切相关，构成了一个具有不可忽略的相互作用的复杂而动态的系统 。因此，情况比先前想象的要复杂得多，并且可能通过生态系统内的物理，化学和生物过程之间的相互作用 - 特别是在土壤中 - 产生意想不到的动态。这意味着， 除了CO2浓度升高和温度升高外，其他气候和环境因素可能会改变甚至主导全球生态系统的碳平衡 。此外，不仅温度等参数的平均值的长期变化率，而且其变异性的变化，包括更大的极值，可能对生态系统碳动态至关重要。
多重全球变化下的生态系统
【 水 】世界上一半以上的生态系统的初级生产力受到水资源供应的严重限制。因此，降水的变化将直接影响生态系统的碳动态。在一个较温暖的世界，预计蒸发量会增加，导致更加负面的水平衡，而在富含CO2的世界中通过气孔减少的水分流失将有助于缓解这种影响。较为负的总体水平衡的净效应（产量-呼吸）可能取决于土壤的持水能力、土壤中碳和根的垂直分布以及植被的一般干旱敏感性。例如，如果大部分土壤碳含量集中在土壤顶部，而根深入具有较高的持水能力的土壤，，甚至可以挖掘地下水，随着表土首先变干，相比生产力，土壤碳分解最初会受到干旱的影响。水限制甚至可能抑制温度对呼吸的有效生态系统水平响应。相反，如果土壤持水能力较低，如浅层土壤，植被生产力将受到负水平衡的强烈影响。因此，有研究预测干燥可以通过抑制呼吸作用和降低生产力来降低碳的净损和增加增加固存量。
【 氮 】第二个重要的相互作用因素是可利用的氮，它通常决定了CO2施肥效应的大小，并且如果氮是限制性的，可以完全抑制它[8,99（见第293页）。还有迹象表明水和氮之间存在强烈的相互作用，氮在干燥条件下变得更加有限。
【 光、空气污染、臭氧 】其他需要考虑的因素是光的数量和质量（直接或漫射）的变化，这会改变植被生产力，以及空气污染物和臭氧的增加，以及它们对初级生产的不利影响。
气候变异和极端气候
同样，水分缺乏、风速、空气温度和湿度的时间变化改变了森林火灾的频率和严重程度，以及随之而来的生物圈中碳的快速损失。一场大风暴造成的风灾使树木死亡，从而使以前 "锁定的碳 "受到腐烂和释放二氧化碳的影响。温度的季节性变化也会产生影响；例如，2006/2007年北半球大部分地区的冬季和春季变暖，导致植物提前落叶和开花，从而更容易受到晚霜的影响。我们对这种当地天气状况的预测能力显然受到以下两方面的限制：可以纳入大气-海洋总循环模型的详细程度，以及我们对生态系统的季节性动态及其在各种时间尺度上的适应能力的理解。
生态系统的非线性反馈循环
Figure 3：气候变化引起的地下生态系统碳平衡中的反馈循环。 这里给出的3个例子是生态系统中的关键过程，以简化形式显示。 a ，微生物代谢、永久冻土融化、碳释放之间的潜在相互作用。 b ，'微生物激发效应'。碳和能源的增加可以刺激微生物对“老”土壤碳的分解，特别是在草地土壤中。在气候变化的背景下，这种影响可能对CO2增加和全球变暖产生正反馈效应。 c ，碳和氮循环之间的交互作用可能会改变预期的生态系统碳响应气候变化的主流趋势。粉红色箭头表示陆地生态系统对气候的影响，橙色箭头表示气候变化对陆地生态系统的影响，黑色箭头表示生态系统内的交互作用。背景图像是土壤有机碳的世界地图。
【 微生物代谢、永久冻土融化、碳释放之间的潜在相互作用 】图3a显示了微生物代谢与永久冻土融化和碳释放的物理学之间的潜在相互作用。目前对永久冻土地区深度冷冻储存的碳的估计相当于至少400 petagrams（4 1011吨）的碳（参考文献13），它们相对未被处理和不稳定，因为冷冻状态保护其免受微生物分解。 苔藓和草皮层是对大气非常好的绝缘体 。随着夏季气温上升，这些土壤开始融化，碳被代谢掉，微生物代谢可释放出足够的热量（“粪堆效应”dung-heap effect），以促进进一步融化，提供一个非线性的正反馈机制，以加强永久冻土的融化，并通过甲烷和二氧化碳排放，增加温室效应。模型模拟表明，模型模拟表明，几年之后可能会引起不受控制的动态，但这种反馈机制的强度和这些模拟的真实性仍不清楚。
【 微生物激发效应 】另一个可能调动大量碳的机制是所谓的 "微生物激发效应"。在一些实验系统中显示，向土壤中添加具有现成能量的底物（如葡萄糖和纤维素）会刺激 "老 "土壤碳的分解。Sébastien Fontaine等人15,16表明，仅仅通过向土壤中添加纤维素，他们就可以从草原的底层调动被认为是稳定的碳，而其他因素如温度、加氮或增加氧气浓度则没有影响。与此相反的是，由于土壤中的碳储量很大，添加这种材料甚至会引起土壤样本中碳的净损失。在气候变化的背景下，这种影响可能会引起正反馈效应，特别是在草原土壤中（图3b）。二氧化碳浓度的增加可导致通过根和根系渗出物对易耗碳的地下分配增强，这可提高微生物的活性，促进被认为是稳定的碳物质的分解，但实际上由于微生物不活跃而没有被攻击。此外，如果由于降水的改变或作为一般植被动态的一部分，根系模式发生了变化，碳输入到以前没有生根的深层，可能会通过这一机制引起旧碳的释放。
【 碳、氮循环之间的交互作用 】最后，碳和氮循环的相互作用提供了过多的机制，可以改变预期的生态系统碳响应气候变化的主流趋势。其中一些显示在图3c中。在受氮限制的生态系统中，在二氧化碳水平增加几年后，经常发现氮营养限制了二氧化碳对树冠的同化作用。也有迹象表明，氮的可用性影响着土壤有机物的分解。真菌利用木质素—一种在植物细胞壁中发现的丰富、稳定的有机物质—在氮供应有限的条件下作为氮源。木质素分解的增强可能会导致对大气中二氧化碳含量上升的正反馈反应。然而，在数年的时间尺度上，物种组成的适应或变化，或者例如通过增加对土壤的碳水化合物输入而增加固氮作用，可能会缓解甚至过度补偿氮限制效应。此外，通过更密集和更深的植物根系与微生物 "引发"（见上文）的相互作用也不是不可能的，因为氮供应的减少往往会导致更多的碳分配给根系。
因此，过去认为二氧化碳和温度逐渐升高，对同化作用和呼吸作用的影响是分离的、非交互式的，这种观点需要更新，要更多考虑到多种气候变化因子间的交互作用，需要对环境因素的变化，包括其变异性和极端情况进行更复杂的描述，而且，也许最重要的是，需要对不同组织层次的生态系统过程之间复杂的相互作用进行更有力的综合考虑。这些新出现的特征大多表明，二氧化碳的吸收潜力比目前的模型所估计的要低，并突出了几千年来积累的土壤碳的脆弱性。生态系统碳对气候变化的正反馈可能比目前碳循环-气候耦合模型所预测的更早、更强烈地发生。
未来的方向
显然，未来几十年内对陆地碳循环气候反馈的能力的评估仍存在很大的不确定性。目前的实验给出了模糊的结果，也没有对上述机制的重要性提供明确的结论。总体而言，至少在全球范围内，陆地生态系统可能会在增温的世界中提供正的、放大的反馈，尽管幅度不确定。通过将 长期多因子实验 与 非破坏性生态系统级观测 （如整个生态系统的通量测量）相结合，并将结果与多约束框架下的生态系统模型相结合，我们的认识可能会有一个重要的改进。只要对所涉及的过程没有基本的了解，碳循环-气候耦合模型的模拟就只能说明其重要性，而不能显示出碳循环-气候系统众多可能的反馈的确凿情况。此外，这里描述的自然过程与土地使用、覆盖和管理方面的人为变化之间的强烈互动是可以预期的。
论文作者：Martin Heimann & MarkusReichstein【Max Planck Institute for Biogeochemistry】，2008-1-16发表于 Nature 。
- END -
生态文明的论文参考文献
从小学、初中、高中到大学乃至工作，大家都不可避免地会接触到论文吧，论文是一种综合性的文体，通过论文可直接看出一个人的综合能力和专业基础。你所见过的论文是什么样的呢？下面是我收集整理的生态文明的论文参考文献，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。
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生态文明建设推动高质量发展探究：
我市生态禀赋优越，当以生态文明建设、构建生态文明体系推动经济社会高质量发展。
一要加强黄河流域生态保护与治理，积极探索黄河流域生态保护和高质量发展新路径、新模式。一方面筑牢沿黄控导工程连接线、黄河大堤、幸福渠及幸福路“三条防线”，大力实施黄河河道与滩区综合修复提升治理工程，实现黄河岁岁安澜，并持续改善黄河流域生态环境质量；另一方面深入挖掘域内黄河文化，建设黄河国家公园，打造黄河文化标志性旅游目的地，以达到确保黄河安全、改善黄河生态环境、提升经济效益共赢目标。
二要持续深化污染防治攻坚，打造碳达峰、碳中和“双碳”示范城市。深入践行提出的“绿水青山就是金山银山”“人与自然和谐共生”理念，加强系统谋划，强化生态保护，聚焦大气、水环境治理、土壤污染防治等重点领域，精准防治大气、水、土壤等污染，统筹推进造林绿化、空气质量、水土环境等全域提升，美化城市环境，将新乡建设为宜居、宜业、宜养、宜游的生态之城。坚持以科技创新推动生态绿色发展，通过构建高端平台，引进尖端人才，掌握核心技术，加强清洁绿色环保能源的开发与利用，积极推进静脉产业园、抽水蓄能电站建设，将新乡建设为国内重要的绿色低碳能源基地。
三要大力推进农业农村生态环境治理，实现乡村振兴与生态文明协调发展。渐次改善农村居住环境，抓好农业农村污染治理工作。同时结合我市各地特色与优势，因地制宜发展无污染、环境友好、可循环利用的特色生态产业，如生态旅游等，持续培育壮大现代农业，打造特色农产品品牌，切实提高农村人民群众收入，让村民共享生态文明建设成果，增强村民的获得感、幸福感。
四要做精、振兴文旅产业，实现文旅产业与生态环境融合有机发展。依托我市独特人文旅游资源，充分挖掘牧野文化、比干文化、书院文化、宰相文化等文化资源，利用我市当地的共工、姜尚、毛遂、张苍、邵雍、孙奇逢等历史名人资源以及史来贺、郑永和、吴金印、裴春亮等先进群体资源，构建新乡文化体系，并将其融入黄河故道、湿地以及南太行山水风光等自然生态资源之中，讲好新乡大地上的“黄河故事”“太行故事”，进行综合深度系统开发，树立我市文旅、生态品牌，培育世界级旅游目的地。
气候变化对陆地生态系统水循环功能的 影响（主要对中国的影响）姓名：罗深学号：291305116专业:生物化学与分子生物学年级：2009级 一 引言 全球气候变化对人类的生存环境造成了极大地影响。最近几年，海啸，台风，地震等自然灾害，在不断的发生。最近几周中国一些大的城市也遭受了洪涝灾害，而前一段时间，中国的大部分地区正经受了严重的干旱灾害，这种极端的气候对大到人类的生存化境小到人民的生活都造成了极大的影响，而这些影响的由来则正是“气候变化”。气候变化同样对陆地水循环产生了一定程度的影响，在此对气候变化对陆地水循环产生的影响做简单叙述。二 气候变化对陆地生态系统调节陆地水分循环功能的影响（一） 气候变化 气候变化是指气候平均状态随时间的变化，即气候平均状态和离差（距平）两者中的一个或两个一起出现了统计意义上的显著变化。离差值越大，表明气候变化的幅度越大，气候状态越不稳定[1]。气候变化（climate change）主要表现为三方面：全球气候变暖（Global Warming）、酸雨（Acid Deposition）、臭氧层破坏（Ozone Depletion），其中全球气候变暖是人类目前最迫切的问题，关乎到人类的未来！本文所说的气候变化默认为全球气候变暖。过去100年间地球气温虽然有波动出现，但总体上上升了℃。北半球地面平均气温上升幅度约在℃，且随着纬度的升高而加大：北纬0°-30°N纬度约上升°，30°-60°N纬度约上升1℃，60°-90°约上升2℃[2]。气候变化对水循环的影响有直接和间接两种方式．直接影响主要来自大气环流变化引起的降水时空分布、强度和总量的变化、雨带的迁移以及气温、空气湿度、风速的变化等．间接的影响主要来自陆面过程，土地利用、地表反照率、粗糙度及界面水汽交换乃至土壤水热特性的变化．这些下垫面因素的变化是气候变化和人类活动综合影响的结果，同时又对气候系统有着反馈作用．因此气候变化引起了不同时空尺度的降水、土壤水、蒸发、地表水及地下水的变化．水循环陆地分支由降水、出入本区的径流、蒸发及土壤水含量的变化组成。陆地水循环是大气环流的重要组成部分，它既受大气环流的支配，又通过陆—气间的水量能量交换对大气进行反馈。 表 一 全球十大受灾人数最多的灾害（1900-2008） [3]国家 灾害类型 年份 受灾人数印度 旱灾 印度 旱灾 中国 水灾 中国 水灾 印度 旱灾 1972 中国 水灾 ．30 中国 水灾 印度 水灾 中国 水灾 中国 水灾 （二） 全球水循环的变化 陆地上因气温升高和灌溉的范围的扩大等增加了蒸发。特别是北半球中高纬地带的内陆与海洋的普遍曾暖，将导致明显的蒸发量的增加。由此导致的高纬温带地区空中的云量增加，以及该地区的降水量也有多增加。在我国，全球温度变化与我国各地降水变化趋势不仅存在成片的正相关区与负相关区，而且其空间分布特征也相当清晰，在我国西北，内蒙古至东北北部的夏季风边缘地区，即在北方干旱带中轴线以北以西的地区，当全球变暖时降水同步增加，变冷时降水同步减少。而在半干旱带以南以东一夏季风盛行的潮湿区，除了长江中下游干流区和东南沿海等区域外，大部分地区在全球变暖时降水有所减少，全球变冷时降水有所增加[4]。Hardy认为，全球平均年降水量将会增加10%以上，但有季节性和区域性差异[5]。随着全球气温上升，水循环加快，21世纪全球的的降水液将有增加的趋势。（三） 中国水循环的变化1 云南高原上的降水变化 大陆近地面的增暖，产生陆地上升气流的增强，一则造成地球表层区域性大气环流的增高，特别是自海洋向陆地气流活动的增强；二则产生陆地上空水汽凝结高度及降落的变化。中国云南省受地理位置及山地高原地形复杂的影响，云南省也比较复杂，云南高原绝大部分地区成为雨季，具体表现为云多，湿度大，日照时间短而降水集中。 表 二 云南省行政分区多年平均降水量长短系列对比 （据金德山，2004）行政区 雨量站点数 年平均降水量 长短系列偏差/% 1956-1979年 1956-2000年 昆明 44 856．7 曲靖 48 玉溪 32 昭通 36 楚雄 35 红河 47 文山 34 思茅 30 版纳 13 大理 30 保山 23 德宏 20 丽江 27 怒江 10 迪庆 14 临沧 36 通过上表可知云南高原，大部分地区长系列多年平均年降水量明显的减少，但是原来降水比较丰富的西侧山地区，近二十年来降水明显的增多。2 西北干旱地区的对气候变化的响应 中国西北干旱地区深居亚欧大陆的中部，本来是十分典型的温带大陆性气候，气温年变幅与日变幅大，降水稀少，区内高山与盆地，内补水平方向与垂直方向的气候差异也相当明显。该地区对全球变化的响应自然是全球最关注的问题之一。西北干旱区平均气温呈升高趋势，近五十年西北干旱区得气温平均上升率为℃/10a表 三 西北干旱区各年代降水量距平百分率/%年代 全年 春季 夏季 秋季 冬季1956-1960 2．1 由上表可知，西北干旱区年降水量增加趋势明显。春季降水量变化趋势不大，夏季降水量又增加趋势，秋季略有增加趋势而冬季增加趋势明显。西北干旱区除了河西内陆河径流量变化不大外，其他内陆河流都又增加的趋势。气候变化对径流有明显的影响，对于以降水为主要补给源的山区，径流变化主要取决于降水的变化，气温升高的影响其次。对于以冰川积雪融化为径流主要补给源的山区，气温升高将使冰川积雪消融，短期可以使山区径流量增加，但随着冰川变薄后退及小冰川的消失，冰川对年经流的调节作用将减弱。3 长江流域的影响 对温室气体增加导致的全球变暖，长江流域的升温显得滞后而较弱，各个地区有着不同的区域响应。20世纪80年代以来，长江中下游地区升温为℃，长江上游地区降温℃左右，长江流域增温℃值主要出现在长江三角洲地区[6]。随着全球变暖，水循环加快，长江流域的降水也发生了变化。从1951年以来，长江流域年降水在中下游地区呈不显著意义的微上升趋势，上游地区呈现下降趋势[7]。表 四 20世纪后50年长江流域各区各年代平均降水量距平变化特征表/mm年代 1950 1960 1970 1980 1990宜昌以上 汉口以上 大通以上 34．1 对长江流域1950-2000年107各气象站20cm蒸发皿蒸发量进行计算分析，表明长江流域年蒸发在全域上中下游均呈现显著下降的趋势，而且中下游是下游趋势最显著的区域。汛期5-9月蒸发在全流域各个区域也都呈现下降趋势，但在上游不明显。从季节蒸发趋势来看，上游地区蒸发季节变化不大，各季节没有明显的变化趋势，而全流域与中下游变化趋势较一致，夏秋季均呈现下降趋势尤以夏季下降趋势更加明显。长江流域降水充沛，径流丰富。年际变率小，加上长江流域集水面积广阔，因此长江流域径流的年际变化也较小。 三 总结与展望 全球气候变化给人类带来的影响是全方位的，多尺度和多层次的，对灾害频率和强度生态环境等造成了重大影响。例如最近最近几年世界各地频繁发生大的海啸和洪水灾难等，同时中国在这半年来先后在一些省份遭受了旱灾和洪涝灾害，这些事件与全球气候变暖导致的降雨变化有着密切关系。 （一） 为实现对全球气候变化的适应，至少需要在两个关键科学问题上开展工作:要认识多面临的全球环境变化问题。全球环境变化本身是一种自然现象，然而在其身后可能存在人类的驱动作用;要认识到全球环境变化可能造成的后果及规避风险的可能途径。 （二） 面对气候变化带来的影响，我们应采取的应对措施:推行适应气候变化的对策，把气候变化及其影响纳入社会经济发展规划;控制温室气体的排放，减少其在大气中的含量;加强气候变化的监测和研究;加强森林和植被保护，加快流域水土流失治理;重视气候变化问题的宣传，教育这一点尤为重要[8]。参考文献 [1] 国家气候变化对策协调小组办公室：全球气温变化——人类面临的挑战.17页，北京，商务印书馆，2004[2] 郑国光.正确认识并应对全球气候变暖.中国环境观察，2007（1）[3] 胡鞍钢，管清友.中国应对全球气候变化，北京：清华大学出版社，2009:62[4] 张素琴，任振球，李松琴.全球温度变化对我够降水的影响.应用气象学报，1994,5（3）：333-339[5] Hardy J T. Climate Change .England :John Wiley & Sons Ltd, 2003,240[6] 沙万英，邵雪梅，黄玫。20世纪80年代以来中国的气候变暖及其对自然区域界限的影响.中国科学，2002,32（4）：317-326[7] 苏布达，姜彤，施雅风等.1990年长江流域降水趋势分析.湖泊科学，2003,15（增刊）：38-48[9] 杨达源，姜彤.全球变化与区域响应，北京：化学工业出版社，2005:184-185
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曹银贵1，2 王静1 程烨1，2 郝银3 许宁1，2
（1.中国土地勘测规划院土地利用重点实验室，北京，100035；2.中国地质大学土地科学技术系，北京，100083；3.湖北省荆州市土地整理中心）
摘要：综合叙述土地利用/覆被变化研究20 多年来的研究进展，总结了在土地利用数量变化研究、驱动力研究、土地利用变化模拟研究方面取得的丰硕成果。一方面是驱动力因子的多样性；另一方面是土地利用变化模拟方法的交叉性，从数量模拟研究转向空间模拟研究，从单方法模拟研究转向多种方法结合的模拟研究，从生物物理驱动力的建模方式转向生物物理驱动力与社会经济驱动力相结合的建模方式，未来研究则要加强精度的要求，使其研究成果能真正引导土地利用规划。
关键词：土地利用/土地覆被变化；驱动力；土地利用变化模拟
土地利用/覆被变化（LUCC）研究于1995年启动。10余年间，LUCC 研究始终是全球变化研究的热点之一，并取得了丰硕的研究成果［1］。除了体现在 LUCC 监测技术、驱动力、生态环境效应和建模研究等不同方面外，LUCC 研究在理论上也取得了非常大的突破。土地利用/覆被变化研究之所以能够取得重大突破，一方面是因为土地利用/覆被变化是引起其他全球变化问题的主要原因，因而在全球环境变化与可持续发展研究中占有重要地位；另一方面是因为地球系统科学、全球环境变化以及可持续发展涉及到自然和人文多方面的问题，而在全球环境变化问题中，土地利用/覆被变化可以说是自然和人文过程交叉最为密切的问题［2］。LUCC 的研究起初是从全球变化研究入手，发展到现在，开始重视典型区的研究；从简单的数量研究发展到空间变化上的研究；从简单的土地利用转换的研究发展到生态足迹、能流与物流的转换研究。总的来看，LUCC 的研究是越来越微观，在此简要回顾一下 LUCC 研究的进展。
土地覆被是指存在于地表的植被（自然的或者是种植的）以及人工建筑，例如水体、冰面、裸露的岩石、沙地都可以认为是具体的一种土地覆被形式［3］，土地利用则定义为同时包括改变土地生物物理属性的利用方式和产生这种利用方式的目的［5］。土地利用的形式是多种多样的，耕地、林地、园地等都是土地利用的类型。从土地覆被与土地利用二者的含义来看：土地覆被主要是指自然的地表形态，而土地利用重在突出人类的社会经济活动对土地资源的作用，体现出了土地的使用状况或土地的社会、经济属性；因此土地利用和土地覆被构成了土地的两种属性［2］。通常情况下，土地覆被的变化会影响土地利用决策，土地利用变化则会导致土地覆被变化，再影响到土地利用决策，从而产生新一轮的土地利用变化［4，5］。由于当代的土地覆被变化主要是人类对土地利用影响造成的，所以认识土地利用变化，是了解土地覆被变化的首要条件。
自20世纪90年代以来，全球环境变化研究领域逐渐加强了对土地利用/覆被变化的研究。“国际地圈与生物圈计划”（IGBP）和“全球环境变化人文计划”（IHDP）于1995年共同发起了“土地利用/覆被变化”（LUCC）研究计划，并于1996年提出了5个关于土地利用/覆被问题及3个焦点［6］。5个框架问题是：①过去的300年中人类的活动是如何改变土地覆盖的？②在不同的历史阶段、不同地理单元，土地利用变化的主要人为因素是什么？③在今后50～100年中土地利用变化将如何影响土地覆盖？④直接的人文和生物物理过程是如何影响特定土地利用类型的承载力的？⑤气候和全球生物地球化学作用怎样影响土地利用和土地覆盖？反之又如何？3个焦点是：①土地利用动态变化——典型对比分析研究；②土地覆被动态变化——直接观察和诊断模型；③区域的与全球的模式——综合评价的框架。总的来看，土地利用变化研究主要是理解土地利用变化的原因和结果，同时模拟土地转换的时空类型［7］。
1 土地利用数量变化研究
区域土地利用变化包括土地利用类型的面积变化、空间变化和质量变化［8］。面积变化首先反映在不同类型的总量变化上，通过分析土地利用类型的总量变化，可了解土地利用变化总的态势和土地利用结构的变化［9］。目前土地利用的数量变化指标有：土地利用变化的幅度、土地利用变化的速度和土地变化的区域差异。通过各地类之间的转化，得出土地利用的转化矩阵。
2 驱动力研究
有关 LUCC 驱动力的研究是探索 LUCC 驱动机制的核心问题［10］。Riebsame 认为土地利用变化的预测研究是很艰难的，因为它需要了解土地利用变化的根本性的驱动力［11］，而土地利用预测模拟研究的先决条件是要确认最重要的驱动力［12］。纵观国际上土地利用/覆被变化的驱动机制研究，目前主要是通过大量的案例与比较，探讨土地利用/覆被变化的动力学机制［13］。Fu Congbin 认为土地利用/覆被变化的驱动力是：气候变化和人类活动［14］，由此可见驱动力研究指标的选取一方面与自然状况有关；另一方面与人类活动有关。因此驱动力通常分为生物物理（bio-physical）和社会经济（socio-economic）两大类。生物物理驱动力包括自然环境的特征和过程，例如气候变化、地形、火山爆发、植物演替、土壤类型和过程、自然资源的有效性等［15］；而社会经济驱动力则包括人口变化、贫富状况、技术进步、经济增长、政治经济结构以及价值观念等［6，16，17］。有的时候驱动力与被观察的土地利用变化在空间或时间上相差甚远，经常涉及宏观经济政策的转变和政策的变化，这些都是很难预测的［18］。由于不同区域土地利用的驱动机制存在一定的差异，因此驱动力方面的研究都是以单一的区域为研究对象。 认为土地利用变化的驱动力因子随着比例尺的不同而发生变化：在农田比例尺的情况下，主要是由社会性的和易近性的驱动因子在起作用；在景观研究尺度内，主要考虑的是地形和农业气候条件；在区域和国家尺度下，气候、人口和宏观经济政策将共同作用［12］。
生物物理驱动力
对于区域性的土地利用/覆被变化研究而言，生物物理方面的驱动力对土地变化的影响在一个比较短的时间段内是比较小的，通常也是不显著的。石瑞香的研究表明，自然（气候）因素并未构成样带上近年来土地利用（尤其是耕地）变化的主要驱动力［19］，但是并不是没有影响的。邹亚荣在中国农牧交错区土地利用变化的研究中表明，青藏高原的上升是晚新生代北半球气候变化的重要驱动力，引起了我国北方气候的干旱，对我国农牧交错区的形成，特别是对东部草地变化产生了影响［20］。叶宝莹在嫩江中上游地区的土地利用变化研究中选取了高程、坡度作为土地利用变化驱动力的指标，结果表明二者与土地利用变化的线性关系明显［21］。地貌类型也会影响土地利用的变化，草地受地貌条件的影响与控制较耕地小［22］；城市的边缘区的土地利用会受到地形的影响，北京城乡过渡区的土地利用变化的发展趋向，在地域上深受西北部山地的阻力作用，可能会形成不对称发展［23］。袁俊在湖北省土地利用变化的研究表明，湖北省土地利用年变化率较低，主要是由特殊的地形限制的［24］。赵庚星认为50年前黄河三角洲地区的土地利用变化主要是受气候因素、风暴潮和黄河改道等自然因素驱动［25］。
社会经济驱动力
土地利用是社会的一面镜子［26］，土地利用变化能够很好地反映社会经济发展的历程。土地资源条件虽是土地利用结构形成的决定性因素（基础因素），但是对于人类活动而言，这种变化是缓慢的，Elena 认为人类活动是引起土地利用变化的一个主要成分［7］，因此分析社会经济因素对土地利用变化的作用摆在首要的位置［27］。陈百明认为在社会经济驱动力方面，土地利用变化与人口增长之间有明显的联系，但同时这一变化与技术进步、富裕程度、经济状况，以至文化、宗教、军事等之间也能找到一定的相关关系［28］。并且大部分的案例研究都突出了政策对土地利用变化的重要作用，例如京都草案这一国际性的环境政策将对未来的土地利用变化产生深远的影响［29］。龙花楼研究表明几年或几十年的土地利用变化主要是由人类的社会经济活动影响所导致［30］。袁俊认为城镇人口的迅速增长、第二产业的发展、对土地产品的需求变化和交通条件及政府政策等社会经济驱动力导致了湖北省的土地利用变化［24］。周青在农地利用变化驱动机制的理论分析的基础上，构建了农地利用变化强度的指标体系，在指标体系中特别引入了邻近城市的辐射和耕地保护政策对土地利用变化的影响［31］。陈百明为深入分析和认识耕地占用与 GDP增长的关系，运用了 Decoupling （脱钩）理论，开展我国耕地占用与 GDP 增长的脱钩研究，揭示了我国各类区域耕地占用与 GDP增长的相互关系的典型模式［32］。王秀兰认为随着人口数量的变化，供人类生活、生存所需的耕地资源数量在不断地变化，因而，耕地的生态环境背景质量发生着相应的变化［33］。对于城市土地利用而言，交通条件对土地利用类型的转变起到了内因作用，转化为城镇用地的土地利用类型与距交通干线的距离有一定关系［13］。
3 土地利用变化驱动力模拟
土地利用系统的复杂性需要多学科的分析［34］。 认为土地利用模型应该代表土地利用系统部分的复杂性；能够检验社会和生态系统结合的稳定性［12］。土地利用变化模拟是为了明确土地利用变化的原因，定量地证明多个因素对某一个因素的关系和影响，不同的模拟方法已经在土地利用变化中得到广泛应用。起初，土地利用变化模拟的研究重在生物物理因子方面的模拟研究，例如海拔、坡度、土壤类型等。后来根据研究的需要，土地利用变化社会经济驱动力方面的数据整合到模型中［35］。但是社会经济指标缺少空间上的简化数据，这样将很难将社会和自然数据结合起来。 认为生物物理过程的空间单元和行为组织者决策的空间单元是不一样的［12］。
在土地利用变化模拟研究的开始阶段，基本上都是从数量上进行研究，后来由于遥感技术、空间地理信息系统技术的发展，从空间上实现了土地利用变化的模拟。同时研究的方法也有很大的提升，从单一方法的模拟研究发展到多种方法的结合。
土地利用变化的数量模拟
土地利用变化的数量模拟是从数量的角度来分析模拟土地利用变化的过程。彭文甫首先利用因子分析的方法，确定了影响土地利用变化的相关因子，然后采用多元线性回归分析的方法，预测了土地利用的变化［36］。王波利用多元相关分析的方法对经济管理体制对土地利用变化进行了模拟，用具体的产值代替了无法量化的经济管理体制［37］。张海龙利用马尔柯夫模型，确定了渭河盆地各土地利用类型之间相互转化的初始转移概率矩阵，从数量上预测了该研究区土地利用变化［38］。虽然马尔柯夫模型在土地利用变化数量研究上表现出较好的应用性，但是由于这种预测是以末期和基期的时间间隔为预测单位，所以只能预测时间间隔整数倍的特定时期的情况，其灵活性和适用性受到限制［39］。由于灰色预报模型克服了统计回归分析方法需要大样本序列的弊端，吴素霞利用该方法预测了石家庄地区未来15年内耕地面积的变化趋势［40］。吴普特采用 BP 神经网络的方法对耕地减少进行了预测，将影响耕地变化的各驱动因子作为神经网络的输入层神经元，将耕地面积作为输出层神经元，经过反复的训练模拟，表明采用 BP 神经网络的方法在预测耕地资源减少量时精度较高，可靠性较好［41］。另外还有利用元胞自动机的方法研究土地利用变化，重在空间上的变化模拟。
土地利用变化的空间模拟
土地利用变化的空间模拟主要是从土地利用/覆被在时间序列上的变化过程进行模拟预测，另外还包括从主要的驱动力入手进行空间上的模拟预测。土地利用变化的空间模拟主要是在一些空间变量间建立关系函数，并模拟预测土地利用变化［42］。众多学者在高度集聚尺度下进行土地利用变化的空间简化模型研究，例如单个的景观元胞。同时利用遥感影像获得空间研究数据，使与土地利用变化相关的基本地理单元和环境过程概念化［7］。Kasper Kok提出了土地利用转换及效应（CLUE）模型框架，这是一个合理的少见的空间简化土地利用模型，该模型用来分析复合比例尺条件下的土地利用变化问题［43］。摆万奇利用Logistic逐步回归模型，从空间上确定了主要的驱动因素及其定量关系［10］。叶宝莹在GIS的支持下，利用空间相关分析筛选出影响土地利用变化的主要因子，并利用空间多元线性回归函数求得研究区土地利用程度变化模型［21］，目前应用较多的是将多种研究方法综合起来运用。Bryan 将 GIS 和神经网络结合起来研究土地利用转换模型（LTM），从空间上来模拟土地利用变化的复杂过程，这一模型把社会经济、政策和环境等变量作为输入，并建立起了土地利用变化与公路、高速公路、居民点道路、河流、湖岸线之间的空间函数关系［42］。现阶段土地利用变化的模拟主要是针对单一的土地利用类型的变化模拟，例如国际上许多学者利用元胞自动机（Cellular Automata）开展城市增长的模拟研究［44，45，46］。有研究者利用神经网络的元胞自动机来模拟复杂的土地利用，整个模型的结构十分简单，用户不用自己定义转换规则及参数，该模型是在ARC/INFO GRID环境下利用AML宏语言写成［47］。侯西勇运用马尔柯夫的元胞自动机模型模拟研究区2010年土地利用的数量和空间分布，结果比较可信［48］。
4 土地利用模型的精度分析
土地利用模型的精度分析又叫模型的不确定性评价，反映数据输入及模型本身存在的不确定性和产生的结果［49］。模型的不确定性包含输入数据的不确定性和模型结构的不确定，遥感数据的获取会存在不确定性，例如在其纠正时采用的地面控制点的误差是不可能消除的，纠正过的遥感数据或图像产品也始终不能与地面实况完全一致，不同程度上存在着残余误差［50］。同时在影像解译的过程中也会出现适当的误差而产生不确定性。另外在数据转换的过程中，比如矢量到栅格的转换，就会产生新的不确定性。由于模型的结构是基于数学方法，用简化的数学模型来模拟复杂的行为，这也是一种非常重要的不确定性。为了减小不确定性，应该避开矢量—栅格数据的转换过程，同时使用高分辨率的土地利用数据，在模拟分析的过程中，分类型单独预测模拟，然后再综合分析［48］。
为了增强土地利用变化科学的研究，必须从三个方面入手。首先是数据方面的准确性，其次是方法的先进性；再次是理论的新颖性，这三个方面是相互联系的。在土地利用变化研究的过程中，要重点突出决策层思想，在空间上体现人类活动对土地利用变化的影响。要更好地发展土地利用变化的经济模型，这需要比较成熟的空间经济理论作为支撑，这样才能解释移民、雇用增长、政府行为的时空类型，这些都会影响到土地利用变化。利用相关模型分析土地利用的环境影响评价、政府决策和政策形成。同时在土地利用变化研究的过程中，应该注重多种方法的结合，选择精度最优的方法来提高研究成果的可信度与参考性。
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王联军余振国
（中国国土资源经济研究院，河北三河，101149）
摘要本文采用环境指数评价法，构建出武汉市基于土地利用的地质环境敏感性综合指数，并据此对武汉市进行基于城市土地利用的地质环境敏感性综合区划，最后对武汉市土地利用规划布局提出方向性建议。
关键词土地利用地质环境敏感性武汉市
基于土地利用的武汉市地质环境质量现状综合评价的研究是武汉市土地利用总体规划修编前期研究项目中的重要内容之一，其主要任务是研究武汉市地质环境现状对武汉市各种土地利用方式的适宜性，为武汉市土地利用的规划布局提供指导性建议，避免规划出现重大失误而诱发重大地质环境问题。本次采用环境指数评价法进行评价。根据土地利用的环境影响特点，结合实际占有资料情况，构建出武汉市基于土地利用的地质环境敏感性综合指数，并据此对武汉市进行基于土地利用的地质环境敏感性综合区划，最后对武汉市土地利用规划布局提出方向性建议。
1土地利用的地质环境敏感性评价及其在规划中的作用
土地利用的地质环境敏感性就是地质环境系统对不同土地利用方式和布局的适宜性。土地利用的地质环境敏感性评价，是以地质环境系统为研究对象，考察不同土地利用方式对地质环境系统的相互作用，最终确定地质环境系统对不同土地利用方式的适宜程度的过程。
土地利用的地质环境敏感性评价对土地利用规划具有重要意义，表现在如下3个方面：首先，土地利用的地质环境敏感性评价是在充分研究以往土地利用情况对地质环境的相互作用的基础上进行的，因而具有较强的针对性；其次，由于土地利用的地质环境敏感性评价工作是土地利用规划的前置性基础研究工作，所以研究结果能够直接利用于土地利用规划工作中，从而直接参与了规划的制定过程，在规划的制定阶段就可以有效地避免规划方案中一些可能的重大失误，也可以减少规划环评工作对规划方案大规模修订的可能性，为规划的制定实施节省了大量的时间和工作量；最后，土地利用的地质环境敏感性评价也给规划方案出台后的规划环评提供了基础依据。
2评价因子及参数的选择
确定评价环境要素及其评价因子的依据是：①所选择的评价要素及评价因子应能满足预定的目的和要求；②已开展的地质调查和评价所确定的地质环境问题及其诱因；③尽可能选择环境质量标准所规定的因子；④评价单位可能提供的监测和测试条件。根据上述条件的要求，最后筛选出武汉市土地利用对地质环境系统最重要的三个环境影响因子为：地下水、地质灾害和工程地质性状。
地下水不仅是一种宝贵的资源，还是当地生态环境的重要支撑系统，而且地下水—经污染，极难恢复，其后果的严重性难于估量，因此，将地下水污染风险作为重要评价参数之一。
武汉市地处江汉平原，地质灾害主要是岩溶塌陷。武汉市分布有大面积的潜伏碳酸盐岩，并且已经有过8次岩溶塌陷的历史记载，因此，今后发生岩溶塌陷的风险也还是相当高的。岩溶塌陷对土地利用方式的限制是易见的，如果建设用地安排不当，塌陷一旦发生，将造成严重的生命和财产的损失，并形成恶劣的社会影响，所以，岩溶塌陷风险也是必须重点考虑的评价参数之一。
武汉市岩土体的地基承载力一般，另外，武汉市地势低平，易受洪涝灾害威胁，因此，岩土体的工程地质脆弱性也是又一个必须重点考虑的评价参数之一。
矿产资源是地质环境系统中重要因素之一，但因为：①缺乏详实资料；②武汉市的矿产并不丰富，矿产资源对土地利用的限制可以忽略。因此，本次评价未将其纳入评价体系当中。
3各评价因子权重的确定
各评价因子的权重系数（即各分项指标相对于土地利用地质环境系统影响敏感性综合指数的重要性）可通过层次分析法来确定，方法如下：
本次权重层次结构模型最顶层相邻的上、下两层分别为A、B，其中A层次为目标层，代表土地利用的地质环境敏感性综合指数，B层次为主因素层，有3个元素Bi（i=1,2,3），分别为：土地利用影响下工程地质脆弱性指数、土地利用影响下地质灾害风险度和土地利用影响下地下水资源污染风险度。以A为目标的有3个元素的判断矩阵为：
地质环境经济论文集.第2辑
式中元素bij表示对于评价目标A而言，要素Bi对于Bj的相对重要性。即：
地质环境经济论文集.第2辑
Wi是针对评价对象给出的每个因素Bi相对应于A的分值，由聘请的专家打分得到，一般采用1～9级标度判断尺度（表1）。如果相对重要度取值为偶数，则表示两个评价指标的相对重要性介于两个奇数取值之间。
表11—9级标度判断尺度表
矩阵A中的元素满足bij=1/bji。
A中每行所有元素的几何平均值得到向量M=[m1,m2，…，mn]T，其中
地质环境经济论文集.第2辑
对M作归一化处理，求相对权重向量
地质环境经济论文集.第2辑
式中： ，为评价因素bi在总评定因素中所起作用大小和所占地位轻重的量度，称为权重。一般规定：
地质环境经济论文集.第2辑
引入衡量判断矩阵完全一致性指标CI，矩阵A的特征值的近似公式为：
地质环境经济论文集.第2辑
lmax=max（li），（i=1,2，…，n）。完全一致性检验指数CI
地质环境经济论文集.第2辑
一般认为CI≤，判断矩阵A有满意的一致性，否则需要重新调整。经计算，最后得出三个参数的权重系数如表2所示。
表2各参数在地质环境敏感性综合指数构成中的权重
4各因子评价参数的等标化
地下水资源污染风险度的等标化
一般认为，地下水天然资源补给模数大的区域，其地下水资源受到污染的风险也较高，因此，地下水资源污染风险度以武汉市地下水天然资源补给模数K[单位：104m3/（a·km2）]为基础，计算方法为：H=K/，其中，H为地下水资源污染风险度；K为地下水天然资源补给模数；则为等标化常数。等标化常数值的设定依据为武汉市地下水天然资源补给模数值的大小分布情况，设定等标化常数值的目的在于将地下水资源污染风险度的参数值归一化到0～10之间，参数值出现大于10的情况也按10计算。
工程地质脆弱性指数的等标化
工程地质脆弱性指数以工程地质承载力为基础，并以汛期是否被淹没作为补充。其计算方法为：E=1/，其中E为工程地质脆弱性指数；M为工程地质承载力（单位：MPa）；则为根据武汉市工程地质承载力实际数据分布情况确定的等标化常数。汛期淹没区域则直接赋值为10。
地质灾害风险度的等标化
地质灾害风险度由于缺乏相关定量化数据，因而以定性判断为基础，并根据经验对其进行赋值（表3）。
表3地质灾害风险度赋值情况及依据
5土地利用的地质环境敏感度评价分区
各参数通过加权平均来转成地质环境质量综合指数。如式（8）所示：
地质环境经济论文集.第2辑
式中：
I——基于土地利用的武汉市地质环境综合指数；
Fi——第i个参数的值；
Wi——第i个参数的权重系数；
n——为参数的个数。
式中Wi为第i个环境因子环境影响的重要性程度；Fi为第i个环境因子环境影响的严重性程度。其中，Wi通过层次分析法确定；Fi则根据各因素的严重程度，以判断为基础，按10分制予以赋值。
确定各参数的权重和分值之后，即可计算得出基于土地利用的地质环境敏感性综合指数值，根据地质环境敏感性综合指数值的离散分布情况，可以划分出武汉市基于土地利用的地质环境敏感度的4级综合分区（表4）。
表4土地利用地质环境系敏感度综合分区标准
6各分区土地利用方式布局建议
地质环境重度敏感区的土地利用方式、布局建议
地质环境重度敏感区是区内的岩溶塌陷高风险区，作为建设用地需要做好地质灾害调查评价及地基处理工作，安排为农业用地、生态建设用地、园地、林地、牧草地，这些土地利用成本要低一些。
地质环境中度敏感区的土地利用方式、布局建议
地质环境中度敏感区是区内的岩溶塌陷较高风险区，在作为建设用地时，应充分做好地质勘查、进行严谨的地质灾害危险性评估，作为重要设施的建设用地特别要注意处理好软弱地基和岩溶塌陷问题，应尽可能安排为一般建设用地、农业用地、生态建设用地、园地、林地、牧草地。
地质环境轻微敏感区的土地利用方式、布局建议
地质环境轻微敏感区总体上来说可以满足一般用地类型的需求，但对于区内不同性质的亚区，存在相应的一些限制，分述如下。
地下水污染高风险亚区
本亚区的主要特征是：地下水污染风险指数值≥10，即本亚区是武汉市地下水资源最重要的补给区。所以，本亚区内的，安排可能造成严重污染的土地利用方式如工矿仓储用地和公共基础设施用地时，应严格按环境要求，三废尽可能达到零排放；作为生态建设用地、生态农业用地最好；若安排其他用地类型，应充分论证对地下水环境的影响。
软弱地基亚区
本亚区特征为：工程地质条件一般或较差，修建建筑物时应作基础处理。因此，建议本亚区以低层建筑用地、农业用地和生态建设用地为主；用作高层建筑用地时，应充分考虑基础处理成本。
隐伏碳酸盐岩分布亚区
本亚区特点为：地下分布有隐伏碳酸盐岩，存在一定的岩溶塌陷风险。因此，在本亚区安排重要建筑时，应对地基进行详细的地质勘查。
地质环境非敏感区的土地利用方式、布局建议
地质环境非敏感区是区内地质环境条件最好的区，工程地质条件良好，不存在岩溶陷风险，地下水污染风险极低，从地质环境条件上来讲，在达到环境质量标准的情况下，可以作为任何类型的用地。
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其实，如果我们没有亲身去观察过那位郭校长的实验就不可能有客观的评价，只要让她重复实验，成功就认可她，她重复实验不成功再批判她，是不是对她更公平？这个人体特异功能现象不是不存在，可参考钱学森钱老编著《论人体科学与现代科技》生鸡蛋变为熟鸡蛋本质上是化学变化，理论上如果能找到逆反应条件这个所谓的熟鸡蛋返生还是真有可能实现，比如电解水可以获得氢和氧，燃烧氢又可以得到水，他们只是反应条件不一样。虽然说这个论文看起来有点玄幻，但这事儿还真不好说，毕竟大千世界无奇不有，就像日心说在当时是异端邪说，还被强行定义为伪科学。毕竟科学的本质是探索和改造客观世界的实践活动，要不断的发展和再认识。
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你好，这是一想象作文，建议你还是自己写，想象几百年之后土地变成沙漠的样子，什么原因造成的，具体的概念的东西从网上查些。
1.沙漠化的成因沙漠化的成因沙漠化的成因沙漠化的成因 （1）气候变化异常 有关研究表明，近百年来全球气候变化最突出的特征是温度的显著升高我国近百年来的温度变化与世界的平均情况基本相似。据研究，1951-1999年中国北方地区最低气温显著升高，暖冬年份连续出现，近50～100年有明显的干旱化趋势；20世纪70年代开始干旱化趋势加快。 我国沙化土地集中分布的西北地区，由于深居大陆腹地，是全球同纬度地区降水量最少、蒸发量最大、最为干旱的地带。气候变暖、降水减少加剧了该区气候和土壤的干旱化。这使得该区的植被盖度降低，土壤结构变的更加松散，加速了土地的沙漠化。另外气候增暖，大范围气候持续干旱，给各种水资源（冰川、湖泊、河流等）带来严重的影响，使冰川退缩、河流水量减少或断流、湖泊萎缩或干涸，地下水位下降。大面积的植被因缺水而死亡，失去了保护地表土壤功能，加速了河道及其两侧沙化土地的扩展及沙漠边缘沙丘的活动，使沙漠化面积不断扩大。 （2）不合理的开荒 在沙漠化相对集中的西部地区，曾今有大量草地和林地被开垦为耕地。自1995～2000年，其中因开垦草地增加的耕地面积占，因开垦林地增加的耕地面积占。由于该区属干旱、半干旱地区，草地和林地被开垦为耕地后，在农闲季节土壤失去了植被的保护，加之技术、社会经济条件限制，造成耕地沙化面积不断扩大。 （3）过度放牧 目前西北地区超载过牧日趋严重，其中新疆、广西、宁夏、内蒙古超载率较高，超载率分别达到了121%、81%、72%及66%。过渡放牧造成了对草地地表的过度践踏，草原地表土壤结构破坏严重，经风吹蚀，大量出现风蚀缺口，牲畜放牧越多的草地，土壤裸露的也越多，形成的沙漠化面积也越大。 （4）不合理的挖采和树木砍伐 近些年来，生态环境相对脆弱的西北地区大规模滥挖发菜、干草和麻黄等野生中药材的事件时有发生。亿亩的草场面积遭到严重破坏，约占内蒙古全部草原面积的18%，有相当部分正处于沙漠化的过程中。其中约亿亩的草场面积被完全破坏且已沙化。由于亿亩草地遭到严重破坏而不能放牧，被迫到它草场超载放牧的草地要远远大于亿亩，草原负担过重，加速了沙漠化的扩展。滥樵造成植被严重破坏，仅内蒙古伊克昭盟从20世纪60年代到80年代的20多年中，因滥樵而沙化的草场面积就达2000多平方公里。 5）水资源的浪费 西部地区农业灌溉比重大，农业、林业用地面积持续增加，导致水资源需求量增长，水资源短缺矛盾加剧，特别是造成下游地区水资源匮乏。加之该区对地下水的持续超采利用，导致西部地区地下水位不断下降，如陕西关中地区各水源地年均地下水位下降速率达2米多。地下水位下降直接引起地表植被衰亡，土地沙化加快。 2.沙漠化的危害沙漠化的危害沙漠化的危害沙漠化的危害 （1）生态环境恶化，影响人民生活，威胁人类健康。 沙漠化过程中所产生的大量沙尘物质在强劲风力作用下随风而起，甚至发生沙尘暴，对环境造成严重污染，其导致的沙尘天气，影响交通安全，造成飞机不能正常起飞或降落，使汽车、火车车厢玻璃破损、停运，还可能损害通讯和输电线路从而造成通讯与输电线路中断等，严重影响了人们的日常生活甚至威胁生命安全，并且出现沙尘暴天气时沙石、浮尘到处弥漫，凡是经过地区空气浑浊，呛鼻迷眼，造成呼吸道、皮肤等疾病人数增加，此时的沙尘成为疾病传播的一种媒介。 （2）直接影响农业，危及生产、生活。 土地沙漠化对区内的农业生产会造成多种危害。在沙化过程中，风吹走土壤中细小的土粒和营养物质，恶化了土壤物理化学性质和水分情况，使土壤失去农、牧生产能力，造成土壤肥力降低，耕地面积缩小。每年4到5月正是春播季节，在沙漠化地区，往往种子、幼苗被吹走吹露，造成缺苗断垄，同时覆盖在叶面上的沙尘亦影响作物正常的光合作用，产量降低。并且沙漠化会引起草场退化，使适于牲畜食用的优势草种逐渐减少，甚至完全丧失。牧草变得低矮、稀疏，产量明显降低，草场载畜能力大为下降。部分村庄、定居点等往往因风沙危害严重不宜于继续生活居住而不得不被迫废弃迁居，在 40 年内因受沙漠化严重危害被三次搬迁的仲巴县县城就是一个十分典型的例证。 （3）造成重大的经济损失，阻碍经济发展。 可造成房屋倒塌、交通供电受阻或中断、火灾、人畜伤亡等，污染自然环境，破坏作物生长，给国民经济建设和人民生命财产安全造成严重的损失和极大的危害。 4）加剧贫困程度。 沙漠化的最终经济结果就是贫困化。土地沙漠化所造成的农业减产往往使得区内农牧民生活比较贫困，如国家级贫困县定日县。 据调查，全国农村人口的1/4生活在沙漠化地区，其人均农业产值仅为全国平均水平的，是东部地区的1/5。沙漠化地区贫困程度加剧，发展差距扩大，有的地方已经喊出“要生存就要治沙”的口号。 3.沙漠化现况沙漠化现况沙漠化现况沙漠化现况 世界世界世界世界 沙漠化是一个世界性的生态环境问题。 全球受沙漠化影响的国家有100多个，有12多亿人受到沙漠化的直接威胁，其中有亿人在短期内有失去土地的危险。尽管各国人民都在进行着同沙漠化的抗争，但沙漠化却以每年5～7万平方公里的速度扩大，全球沙漠化的土地已达到3600万平方公里，占到整个地球陆地面积的1/4，相当于俄罗斯、加拿大、中国和美国国土面积的总和。全球每年因土地沙漠化造成的经济损失超过420亿美元