2013年国际地球科学前沿

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1、打开全球地学研究新视野2013年国际地球科学领域发展态势概览地球科学是与自然环境演化和社会经济发展密切相关的一门历史悠久的自然学科。地球科学自身的发展和完善不但大大提升了人类认识地球、利用地球和管理地球的能力，同时也为生态学、水文学、环境科学以及全球变化研究等提供了支持。笔者基于对2013年国际地球科学领域的重要科学发现和重要科技文献的整理调研，对2013年国际地球科学研究发展动态进行了系统监测，遴选并总结了2013年国际地球科学领域的主要科学前沿问题和科技发展态势，以供读者参阅。　　固体地球科学研究发展态势　　20

2、13年国际固体地球科学研究更趋于解决与地球演化和人类生存密切相关的重大科学问题，如地球起源、板块运动机理、地震成因、自然资源开发等。与此同时，一些重要的传统基础理论认识受到挑战。《自然：地球科学》杂志在2013年第1期发表特刊文章对2007年以来地球科学领域的研究进展进行回顾，指出当前地球科学研究的热点领域是：气候变化评估、人类世、大气氧之谜、海冰大幅缩减、大型逆冲区地震、海洋酸化、淡水循环、拥挤的太阳系、气候敏感性。2013年1月，英国地质调查局（BGS）、瑞士联邦理工学院（ETH）、德国地球科学研究中心（GFZ）

3、等发布报告《2013~2033年及以后欧洲固体地球科学路线图展望》，提出未来20年欧洲固体地球科学研究将集中在气候变化、自然灾害与风险、资源、地球起源和地球动力学等5大主题领域，并指出了各领域的关键科学问题。　　地球系统科学研究得到加强　　2013年美国国家科学基金会（NSF）再次增加了地球系统科学研究方面的投入。继2010年发起的地球系统动力学前沿（FESD）计划及2011年10月前后批准的7个项目后，2013年9月NSF出资2800万美元，继续资助FESD计划的6个新项目：地球系统的氧化动力学，亚马逊/安第斯森林

4、生物多样性形成及山脉、景观和气候分布的动力学，地球系统动力学及其在非洲人类进化中的作用，火山、海洋、冰川以及碳实验，大陆-岛弧波动，南半球臭氧层空洞对气候的影响。设立这些项目的最终目的是探索地球过程和系统之间的联系。随后NSF又宣布在地球系统动力学的重点发展方向——人与自然耦合研究领域资助21个研究项目，总经费1940万美元，用于促进更好地理解自然过程和循环、人类行为和决策、以及它们如何互相影响和何时互相影响。　　地球动力学研究取得新发现　　2013年6月，地质学家研究发现葡萄牙海岸附近海域有一个新的俯冲带正在形成，

5、即欧洲大陆和美洲大陆越来越靠近，而大西洋正在闭合。这是“大西洋板块的被动边缘正变得活跃”的首个证据，并预示着在伊比利亚区威尔逊循环是一个新阶段的开始。9月，德国科学家对微小地震信号进行直接计算后，获得了浅层地震波速结构的详细的近实时图像，进而在近地表部分识别出了2个小的分支断层，这一直接观测结果为大量发生在帕米尔和天山地区的300千米深度的地震提供了解释。12月9日，《自然》杂志发表题为《地下火山》的文章指出：地震波研究显示夏威夷地幔柱不同于经典模式，呈罕见的膨胀趋势，在地下约110千米～155千米处存在一个暖池，该

6、暖池并非位于夏威夷主岛的正下方，而是在主岛西侧100千米处。这一发现可能意味着夏威夷地幔柱受某种化学界面的影响，到达地表时地幔柱发生转向，或者地幔柱一开始就沿着倾斜的路径上升。　　“地幔羽”假说受到质疑　　板块构造理论从根本上改变了人们对地球内部运动的认识，但是，对板块内部及板块分离边界处的隆起或海山的形成，并没有合理统一的解释。20世纪70年代，JMorgan提出了“地幔羽”假说，认为发起于壳幔边界的温度的局部异常所导致的大规模岩浆涌出地表，形成了代表较厚地壳或洋壳的隆起或海山。2013年，同济大学周怀阳与美国伍兹

7、霍尔海洋研究所（WHOI）的HenryJBDick在《自然》杂志撰文指出，西南印度洋马里安隆起（MarionRise）有约3200平方千米的区域几乎完全缺失洋壳，地幔直接出露于地表，而原“地幔羽”假说对此无法解释。他们认为，地幔的成分异常很可能才是控制洋中脊深度变化的主因。英国剑桥大学教授Maclennan在评论文章中认为，如果这一对印度洋洋中脊的地质观测是正确的话，将对人类深入理解地幔具有重要意义。　　资源科技研究发展态势　　2013年10月31日，国际重要石油与能源新闻专业网站“oilprice”的资深编辑Jam

8、esStafford发表《全球油气工业未来趋势分析》文章，指出未来全球油气工业出现5大趋势：海底油气作业系统将成为研发重点；三次采油技术（CO2-EOR技术）将得到广泛应用；超级计算机系统将成为未来油气勘探所必需的设施；液化天然气相关基础设施投资规模持续扩大；页岩油气革命将彻底改变全球油气供应格局。　　全球对页岩气认识更趋理性　　以页岩气为代表