地球表层过程

1 / 10

2013年研究生课程《地球表层系统》作业

说明：

（1）本作业包括5题，每题20分；

（2）下期开学一月内交纸质版。

一、翻译：

本文探讨美国牧场、作物土地利用以及放养率可能适应气候变化。利用农业普查和统计模型的气候数据，我们发现，随着温度和降水增加，农业商品生产者则减少耕地、增加牧场。

此外，牛的放养率随着夏季温湿度指数（THI）的增加和夏季降水减少而下降。使用带有四个环流模式（GCM ）的气候数据的统计模型，我们预计，土地利用的变化是从种植到放牧和放牧率下降，而在控制了其他农业生产变量时，这些适应在美国中部和东南地区是更加明显的，从基线起，耕地减少了6％，牧草地增加33％。与此相对应，基于这些适应的相关经济影响大约为-14和29万美元，分别属于本世纪末作物生产商和牧草生产商。全国性和区域性的结果对农业项目和补贴政策均有影响。

二、翻译：

生态系统作为生物圈的重要组成部分，它在维持生命的支持系统和环境的动态平衡方面起着的不可取代的重要作用，其提供的各项服务功能已得到世界的公认。开展陆地生态系统服务的研究也已成为生态系统恢复、生态功能区划和建立生态补偿机制、保障国家生态安全的重大战略需求。近30年以来，国际和国内基于各种时空尺度的自然资源价值评估工作从生态系统服务、自然资本、生态资产、生物多样性等角度大量展开，在相关理论、方法和应用的广度和深度上取得了前所未有的进展，尽管在具体的价值核算方法上还存在较大分歧，但该方面研究的思路和框架已逐渐清晰，尤其是近些年来更侧重于生态系统“结构-过程-服务功能”关系的耦合研究和作为人类活动主导下的城市生态系统服务功能方面的研究，这些反过来也都为陆地生态系统服务功能的进一步深入研究提供了强有力的支持。

2 / 10

三、论述遥感技术的发展趋势。

随着人类社会的不断发展，科学技术的不断进步，资源问题已成为当今世界面临的严重问题。在面对全球资源如何继续支撑人类社会的生存与发展，以及人类如何尽快地掌握和利用它们等问题上，遥感技术是当今解决它们最有效的技术手段之一。遥感技术作为一种信息获取手段，已经广泛地应用到林业、农业、地质、矿产、水文和水资源、海洋、环境监测等方面，为全球经济、社会的发展，以及资源的可持续发展做出了巨大贡献。

1 / 7

1.

地球表层指与人类直接有关的一部分地球环境，其范畴大致上始大气对流层顶，下至岩石圈上部，包括大气、水、岩石、生物在内的特殊圈层。地球表层的各圈层之间有着千丝万缕的联系，它们是相互关联、互相渗透的。岩石圈承载着河流、湖泊，人类和一切生命系统也活跃在这里。在各圈层之间有非常广泛的物质和能量的传输和交换。海洋和大气之间的相互作用就是非常明显的例证。大气和水圈海洋的相互作用，可以影响到全世界的天气变化。同时，它们承受变化而不产生灾难的能力是有限的。

岩石圈

地壳是地球表面一层薄薄的、由岩石组成的固体外壳，地球固体圈层的最外层，岩石圈的重要组成部分，其底界为莫霍洛维契奇不连续面（简称莫霍面）。整个地壳均匀厚度约17千米，其中大陆地壳厚度较大，均匀为33千米。高山、高原地区地壳更厚，最高可达70千米；平原、盆地地壳相对较薄。大洋地壳则远比大陆地壳薄，厚度只有几千米。

大气圈

大气圈是地球外圈中最外部的气体圈层，它包围着海洋和陆地。大气圈没有确切的上界，在2000～公里高空仍有淡薄的气体和基本粒子。在地下，土壤和某些岩石中也会有少量空气，它们也可以为是大气圈的一个组成部分。由于地心引力作用，几乎全部的气体集中在离地面100公里的高度范围内，其中75％的大气又集中在地面至10公里高度的对流层范围内。对流层的气温随高度的增加而降低，空气对流运动明显，是与人类关系最密切的一层，由于云、雨、雾、雪等天气现象都发生在这一层。平流层大气以水平运动为主，气流平稳，适合飞机飞行。气温随着高度的增加而升高，由于平流层的臭氧层吸收了大量的紫外线。高层大气空气密度很小，含有电离层，能够反射无线电波，对人类的无线电通讯活动有重要作用。

地球大气圈是一个保护层，使人类免受有害射线的照射，同时提供了人类生存所必须的氧气。

2 / 7

人类天天都在呼吸新鲜空气，吸进氧气，排出二氧化碳。空气与阳光、水分一样是不可缺少的。没有大气圈，人类乃至生物界将不能生存。

地球表层化学元素丰度

一、丰度的概念：

即为该元素在自然体中的丰富程度abundance of elements），是指一种化学元素在某个自然体中的重量占这个自然体总重量的相对份额（如百分数）。丰度表示方法主要分为重量丰度、原子丰度和相对丰度。

二、定义：同位素在自然界中的丰度，又称天然存在比，指的是该同位素在这种元素的所有天然同位素中所占的比例。丰度的大小一般以百分数表示；人造同位素的丰度为零。

周期表上所列的原子量实际上是各种同位素按丰度加权的平均值，这是因为各种同位素在自然界中往往分布的比较均匀，取平均值计算比较准确。

一种化学元素在某个自然体中的重量占这个自然体总重量的相对份额（如百分数），称为该元素在自然体中的丰度。

三、研究地球表层化学元素丰度的意义

研究元素丰度是研究地球化学基础理论问题的重要素材之一。

宇宙天体是怎样起源的？地球又是如何形成的？地壳与地幔中的主要元素有什么不一样？生命体是怎么产生和演化的？这些研究都离不开地球化学体系中元素丰度分布特征和规律。

元素丰度是每一个地球化学体系的基本数据，可在同一或不同体系中用元素的含量值来进行比较，通过纵向（时间）、横向（空间）上的比较，了解元素动态情况，从而建立起元素集中、分散、迁移活动等一些地球化学概念。从某种意义上来说，也就是在探索和了解丰度这一课题的过程中，逐渐建立起近代地球化学。

四、发现历史

自从1889年F.W.克拉克发表元素在地壳中的平均含量的资料以来，人们已经积累了大量有关陨石、太阳、恒星、星云等各种天体中元素及其同位素分布的资料。1937年，戈尔德施米特首次绘制出太阳系的元素丰度曲线。1956年，修斯和尤里根据地球、陨石和太阳的资料绘制出更详细、更准确的元素丰度曲线。1957年，伯比奇夫妇、福勒和霍伊尔就是以该丰度曲线为基础，提出他们的核合成假说的。四十年代，人们只知道大多数恒星的化学组成与太阳相似，因而就认为分布在整个宇宙的元素丰度可能是一样的。但是，后来的研究发现，在不同类型的恒星上，元素的分布有很大的差异。有关元素丰度的资料，主要是太阳系内的天体的，但也有一些其他天体的。1973年，卡梅伦综合了许多人的工作，绘制了一个更广泛的太阳系的元素丰度分布图。

地球表层过程

地球表层是指地球的外部物质层，主要包括地壳、海水和大气层。这些层在地球上发挥着至关重要的作用，不仅维持着生物的生存环境，也影响着地球的气候、地质变化和生物多样性。在长时间的演化过程中，地球表层一直不断发生变化，形成了现在我们所熟知的地貌和环境。

首先是地壳。地壳是地球最外层的固体壳层，由岩石和矿物组成。地壳的厚度在不同的地方有所差异，海洋地壳一般较薄，陆地地壳较厚。地壳的变化是由于地球的地质活动，如板块运动、火山喷发和地震等。这些活动会使地壳发生断裂、隆起、沉降和折叠等现象，从而形成各种地形和构造。地壳的变化也会导致地理环境的变化，如山脉的形成和河流的改道。

其次是海水。海水是地球上主要的水体之一，占据了地球表层的大部分。海洋是地球上最大的生态系统，不仅具有丰富的生物资源，也对地球的气候起着重要的调节作用。海水的变化主要受到温度、盐度和流动等因素的影响。温度的变化会引起海水的密度变化，从而影响海洋的循环。盐度的变化会影响海水的密度和成分，对海洋生物的生长和繁殖有着直接的影响。流动的变化不仅会影响海水中的溶解物质和氧气的分布，也会影响海洋生物的分布和迁徙。

最后是大气层。大气层是地球表层的气体包围层，由氮气、氧气、水蒸气和其他微量气体组成。大气层对地球的生物和环境起着关键的影响。大气层的变化会导致气候和天气的变化，形成不同的气候带和季风系统。太阳辐射的变化会引起大气层的温度变化，从而影响地球的能量平衡。大气层的污染和气候变化是当前全球所关注的问题，需要采取措施减少污染和应对气候变化的挑战。

总的来说，地球表层是地球的生命之源，也是人类赖以生存的环境。地壳、海水和大气层的变化会直接影响地球上的生态系统和人类社会。为了维护地球的生态平衡和人类的可持续发展，我们应该加强对地球表层过程的研究，制定科学的环境保护政策，共同建设美丽的地球家园。