研究中心

构造-地貌-气候-生态系统科学研究中心

大量的科学事实证明,构造运动、地貌演变、气候变化及其生态系统响应等过程和要素共同构成了一个密切联系、相互反馈的地球动力学系统(图1),直接影响着人类赖以生存的表层地球环境。构造-地貌-气候-生态系统科学研究已成为当今表层地球系统动力学与全球变化之间的关系研究中具有最重要科学意义的核心科学主题。构造-地貌-气候系统的研究为我们理解地貌形成演化与气候变化和全球碳循环之间的关系提供了很好的科学证据;大尺度地貌景观和生态系统对各种扰动(自然和人为)和气候变化的响应机制的研究促进了我们对水文驱动、景观形态和生物过程之间的相互作用和反馈有了更深入的机制理解;地表过程与构造和气候之间的联系研究,尤其在人类活动时间尺度上的沉积、侵蚀和活动断层的分布和位移等研究有助于我们对人类活动引起的各种地质灾害发生和演化的理解。因此,从宏观空间和不同时间(人类和地质时间)尺度对表层地球系统各宏观要素之间相互作用的过程机制和宏观效应研究是推进表层地球系统科学研究的关键。

 

图1. 构造、气候和侵蚀之间相互作用的关联过程
(部分改自Willett et al., 2006, Tectonics,

climate and landscape evolution. Boulder, USA: Geological Society of America 398: vii-xi)

 

青藏高原是全球海拔最高、规模最大的造山带高原。新生代以来,青藏高原的隆升不仅改变了地形地貌,而且对亚洲和全球的气候产生了重要影响,这些作用的具体过程与机制是目前争论激烈的科学问题。因此,青藏高原隆升的时代、过程、方式、机制以及资源与环境效应,一直是国际地球科学领域的学术前沿和研究热点。高原隆升对区域地貌、水系格局、气候环境产生了关键性影响,这一系列地表过程最终塑造了复杂的区域宏观自然地理景观,为区域生物多样性的形成和演化提供了根本条件,构成了表层地球系统科学领域的重大科学前沿。因此,在地球系统科学思想的指导下,“构造-地貌-气候-生态系统科学研究中心”将以青藏高原南缘和东南缘为研究对象,利用地球物理、地球化学、地震学、地貌学等学科领域的理论基础和技术手段,开展地球各圈层(岩石圈、土壤圈、生物圈、水圈、大气圈)相互作用研究,探讨构造地貌-气候环境-生物多样性协同演化的历史、过程和机制,研究深部地质过程和浅表过程的耦合作用,探讨构造、气候和侵蚀过程的相互关系。

表层地球系统中,构造-气候-地表过程之间的作用在人类时间尺度上可以表现为对人类社会发展构成威胁的各种自然地质灾害。不同地貌景观和沉积物保存着过去诸如地震和表层活动变形的记录,这些记录的研究可以评估活动断层、滑坡和地震重现的危险性。在人类时间尺度上,自然灾害的危害范围在蔓延扩大,加之活跃的人类活动导致的环境灾害不断显现,自然、气候、环境和人为导致的各种灾害之间的界限日趋模糊。所以,从表层地球系统构造-气候-地表过程以及结合人类活动的影响的研究出发,认识不同类型灾害的发生和发展规律、并有效预防或遏制灾害的发生,是人类社会可持续发展的重要保证。因此,“构造-地貌-气候-生态科学研究中心”将立足国家和地方需求,开展自然过程和人为活动导致的地震、滑坡、泥石流等灾害发生和发展规律的研究以及监测,为政府决策、防灾减灾提供科学依据。

水文-地貌-生态系统对自然和人为变化的响应也是近代表层地球科学研究的重要内容之一。水文驱动、景观形态和生物过程之间的相互作用和反馈的深入理解是研究大规模景观和生态系统对扰动和气候变化响应的基础。推进这一科学需要更好的理论、观测和模型,将景观驱动因素(地形、水文、地质)的空间模式和时间变异性与生物群落的动态联系起来,包括识别景观和生态系统状态变化的水文和形态主导指标。这将需要对景观过程进行综合监测,并开发新的仪器和数据库来支持和测试模型。这些结果将为地表景观的历史重建工作提供对照模型,从而获得水文-地貌-生态系统相互协同演变规律及其对自然和人为活动的响应机制。

发展定位

将构造-地貌-气候-生态系统作为一个相互作用的整体系统,充分融合多学科理论,重点研究构造地貌演化动力学、地貌-生态系统协同演化和地貌-气候-水文相互作用规律,为表层地球系统科学、全球变化科学和可持续发展科学的进步提供理论支撑。

组织结构

主任:徐胜(地球化学)

副主任:刘静(构造地貌学)

成员:张茂亮(岩石学)、崔丽峰(地球化学)

研究方向

       1. 构造-地貌-气候演化动力学

主要研究构造-地貌-气候系统及其演化动力学,其中包括地质构造与地貌空间格局变化、地貌形成演化速率及其控制因素、构造-地貌形成演化与全球碳循环和气候变化之间的关系、地貌格局演化与地表过程(如水土流失、沉积、活断层、滑坡等)关系及其与地表地质灾害发生机制的研究。

 

       2. 地球关键带形成结构演化动力学

综合利用核素地球化学手段研究地球关键带形成速率;通过地貌演化记录,研究过去构造活动、气候变化与地貌演化的相互作用;研究制约地貌变化的地表作用过程及其与全球碳循环之间的关系;研究地貌-水文结构协同演化特征。

 

       3. 地貌-生态系统协同演化动力学

研究地貌格局与生态系统的演化,研究地貌格局控制下的生态系统过程与功能,研究生态系统过程对地貌演化的影响。


相关链接 天津大学 天津大学办公网 天津大学科技信息系统