无数科学家穷其一生探索的楼兰消逝未解之谜,到底是怎么回事?科学如何解释?....

2021-10-25 2507

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你是否学过“不破楼兰终不还”这句古诗?你是不是也曾在电视上看到过“楼兰公主”千年女尸的报道?



那么,你知不知道楼兰古城消逝的秘密

有专家推测,楼兰古城是当时的通商要道、兵家必争之地,而连年战争和人口扩增使得植被、树木遭受到巨大破坏。楼兰古城脆弱的水-生态系统不堪一击,水土流失严重,水资源的紧缺,使得城民不得不弃城远走他乡,楼兰文明也就此泯灭在漫漫黄沙之中。



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楼兰人砍掉的每一棵胡杨树都是压死骆驼的最后一根稻草,是自己亲手葬送了自己家园。



两千年前的楼兰古人既不懂胡杨林就是“生态”,也不知地下水就是“水文”,更不能将两者搭上关系。

然而,随着科学的进步,科学家已经认识到了生态与水资源千丝万缕的联系,20世纪90年代生态水文学兴起,全球陆续开展生态工程建设,以改善地球的血液循环系统——水文系统和人类的生存家园



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这些生态工程建设对水文系统产生了重要影响,尤其是在中国。1998年长江流域发生特大洪灾后,中国开展了一些系列生态工程项目如三北防护林建设、退耕还林还草、天然林保护工程等,这些生态工程覆盖了三分之二国土面积,对生态水文环境产生了巨大影响。世界各国不断投入巨大的人力物力财力推进生态工程建设,工程强度持续增加。



伴随着生态工程强度的增加,水文系统将会作何响应,是否也会随之持续增加呢?

对于这个问题,事实上,管理者及相关人员在生态工程实施过程中很大程度上假定二者是线性关系,认为生态工程强度越大,我们取得的成效就越大。

基于这种假设,我们强调增加投入,增大工程实施强度。而这种假设是否正确有待进一步的科学论证。同时,在生态工程评估中,很大程度将水文系统看作一个“黑盒子”,对生态工程影响和水文系统的反馈过程及机理的定量刻画还相当薄弱。




01 研究内容与结果


该研究以长江源区域为实证研究区,首先基于土地利用状况量化生态工程强度,然后收集地形、气象、土地利用、径流等各种数据构建水文模型,进而厘定生态工程强度与水文系统的定量关系,旨在论证生态工程强度是否与水文系统成线性关系,以及阐明水文系统对生态工程的反馈机制。


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图1. 长江源区地理位置与环境


(a)地理位置;(b)环境概况



结果表明,水文成效和生态工程强度是非线性关系,水文响应并非随着生态工程强度的增加而增加



水文系统对生态工程强度增加的响应具有阶段性,具体分为滞后期、过渡期、敏感期和适应期四个阶段。该研究结果表明这种假设是不正确的,生态工程强度需要以合适为标准,而不是越大越好。

同时我们可以看出,选择不同的时段我们获得效果并不一样,这可以解释相同区域不同时段所获得的效果评估结果不一样,甚至相反的原因之一。

这暗示相关部门应该根据评估目的和水文系统的响应规律,选择合适的评估节点和评估时段,而不是以往的简单以生态工程开始时间和结束时间为节点,因为这两个节点是人类主观确定的,并不一定遵循自然规律。

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研究也表明,水文系统对生态工程的响应并不是立刻的,而是有一个滞后期。这要求决策者在工程初期就定论生态工程没有水文效果,甚至放弃生态工程恢复工作。相反,应该继续实施生态工程,加大工程强度,以达到水文可见性效果的临界值。


此外,研究表明,各水文要素对生态工程强度的敏感性是动态的,没有一个水文要素持续保持最敏感或者最不敏感。


但是,在不同阶段有最敏感的水文要素,而它是最需要最优先关注的因子。在长江源区域,在滞后期和过渡期都需要最优先关注实际蒸发, 而敏感期和适应期分别需要最优先关注潜在蒸发和地表径流。


02 作者及文章简介


该文的作者是中国科学院重庆绿色智能技术研究院的罗开盛副研究员。文章发表在《Journal of Environmental Management》上,JEM创刊于1973年,为JCR Q1区期刊,是环境与生态领域的Top期刊,最新影响因子为6.789。该研究得到了国家自然科学基金和中科院重庆院自主部署项目资助。


论文链接 :
https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2021.113173
https://www.researchgate.net/profile/Kaisheng-Luo





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