自然资源部岩岩溶动力学重点实验室

IGCP/SIDA 598项目2012年度工作报告

2013-06-10KDL 7308

IGCP/SIDA 598项目2012年度工作报告

"环境变化与岩溶系统可持续性" (2011-2014)

 

章  程

 

(中国地质科学院岩溶地质研究所/联合国教科文组织国际岩溶研究中心, 桂林 541004)

 

  1. 主要学术进展

根据项目主要目标,IGCP/SIDA 598 项目2012年的主要成果概括如下:

(1)岩溶碳汇潜力与气候变化。研究已将碳酸盐岩溶蚀、水循环、外源水、土地利用和水生植物光合作用结合在一起,即从无机和有机相结合开展综合监测与研究。这方面的成果主要来自中国科学家的报告。如刘再华指出应从碳酸盐岩溶蚀、全球水循环环和水生植物光合作用相结合的角度开展岩溶碳汇估算;蒋忠诚利用地质调查最新数据资料和改进的方法重新估算了我国岩溶碳汇量,结果比15年前IGCP379执行期间的估算量大一倍多,达3700万吨每年;章程研究了岩溶区地表河流中水生植物对碳沉降的影响,发现在水热配套的西南岩溶区夏季由水生植物光合作用产生的重碳酸根丢失量十分显著,典型研究表明,在不到1.5km的河段(由地下河补给)重碳酸根丢失量超过90kg,是岩溶碳汇的重要组成部分,对推动岩溶碳汇建模和估算精度的提高有重要意义。

(2)岩溶含水层系统与水资源过程。Greg HEATH(南非)分析了26亿以来南非古老岩溶的发育与演化阶段,企图利用不同的岩溶地貌与发育特征恢复古海平面升降和古气候特征;在斯洛伐克最东部Jasovská无人居住岩溶高原,Alena Petrvalska等发现大量疑似人类活动产生的岩溶形态――石灰质竖井,但实际上该地区因缺水一般无人居住。这些竖井十分类似于斗林岩溶形态。

(3)岩溶水系统可持续利用保护。利用西南大学荧光素地下水示踪实验室(IGCP513引出的中美合作项目-中国环境健康项目执行期间引进)继续开展地下水保护相关方法研究;Tim Slattery(美国)研究了与城镇化密切相关的岩溶水环境问题及对策; Vitor Moura(巴西)提出了适用于碳酸盐岩和硅酸盐岩洞穴管理与保护的监测技术与方法,并进一步讨论了Serra do Ramalho地区洞穴水生动物。杨睿等系统评估了贵州高坪盆地地表水、泉水及地下水的水文地球化学特征。

(4)岩溶系统中的环境变化记录。 在岩溶记录与古环境重建研究方面:从单一的石笋记录向石笋记录与其他洞穴沉积物记录相结合的综合性研究发展,Jason Polk(美国)利用洞穴沉积物探讨了干旱与暴雨气候事件对加勒比岛岩溶含水层与水资源的影响;Silviu CONSTANTIN(罗马尼亚)利用洞穴沉积物化石和石笋记录试图恢复第四纪古水文环境变化;Oana Teodora MOLDOVAN(罗马尼亚)则强调古脊椎动物化石作为古气候与岩溶演化替代指标的重要性,Matej LIPAR(澳大利亚)研究发现,位于澳大利亚西南部Nambung国家公园内的剑状岩溶特征包含部分有机沉积结构,而一般认为是一种同生岩溶构造,且主要由后期化学风化残留形成。

  1. 会议与考察活动

(1) 学术会议. 

岩溶水资源的可持续利用需要了解水文地质和水资源过程(地下水流域及表层带水循环与调蓄能力)如何响应不同的气候与水文地质条件,尤其是面对极端气候事件频发的全球变化大背景。研讨会与培训班将交流环境变化对岩溶系统的影响与岩溶系统的可持续性。

2012年两次会议在澳大利亚布里斯班第34届国际地质大会和加拿大尼亚加拉第40届国际水文地质学家大会召开期间举行。第34届国际地质大会专门设置了IGCP/SIDA598项目分会场(Theme 36.2)。来自美国、德国、中国、罗马尼亚、澳大利亚、俄罗斯、西班牙、印度尼西亚、越南等国家的50多名科学家参加了讨论会,其中18人做了会议学术报告。各国专家就岩溶碳汇问题、岩溶记录与古环境重建、气候变化与岩溶水资源保护及岩溶地质灾害防治等国际岩溶领域的研究热点问题进行了深入交流和讨论,并就IGCP598项目和国际岩溶研究中心的下一步国际合作及工作安排进行了讨论。会议期间,各国代表积极领取2011年、2012年IGCP598项目Newsletter。

2012年11月26-12月6日在中国重庆参与国际岩溶研究中心(IRCK)岩溶水文地质国际培训班, 来自12个国家的21名学员参加,IGCP/SIDA 598资助四名来自埃塞俄比亚、泰国及匈牙利学员。

(2) 工作组会议.

2012年主要有两次:澳大利亚布里斯班(8月6日, 2012) 和中国桂林(12月10日, 2012)。 评估了2012年项目的主要进展和参与IRCK国际培训班情况(4位co-leader参加授课),尤其是岩溶碳汇与全球变化研究,其中碳汇监测方法与标准、监测网建设、水生植物光合作用的碳汇效应等方面中美科学家贡献较突出。桂林会议有5位co-leader (章程,袁道先,Chris Groves, Andreo Novarro及Martin Knez) 及来自美国、斯洛文尼亚、中国、巴西、斯洛伐克、西班牙代表参加讨论。讨论了2013年工作计划。2013年的活动将主要安排在捷克国际洞穴大会和桂林岩溶水与全球变化国际研讨会期间,并将继续参与IRCK国际培训班和猛犸洞野外研究计划。

 (3) 野外考察.

22人参加2012年8月11日34届国际地质大会会后布里斯班至Tweed Shield地质考察:澳大利亚最大的新生代火山;8个国家的20余人参加了39届IAH大会会间岩溶地质路线考察(Karst of Niagara Peninsula)。

Tweed Shield火山延伸100km,形成于25-23百万年前后,该地区拥有冈瓦纳大陆雨林世界遗产。Niagara Peninsula岩溶分布在Ontario湖和Erie湖之间,代表们参观了白云岩地质剖面、落水洞和泉水,现场讨论了年轻岩溶发育条件和岩溶水库的帷幕灌浆等问题。

  1. 2013年工作计划

岩溶水资源的可持续利用需要了解水文地质和水资源过程(地下水流域及表层带水循环与调蓄能力)如何响应不同的气候与水文地质条件,尤其是面对极端气候事件频发的全球变化大背景。研讨会与培训班将交流环境变化对岩溶系统的影响与岩溶系统的可持续性。

(1) 16届国际洞穴大会

2013年7月21-28日在捷克Brno举行,期间召开IGCP598工作组会议并参加野外考察。大会网址Web: http://www.speleo2013.com

(2) 桂林,中国,201341115

2013年4月11-15日将在桂林举行岩溶水与全球变化国际研讨会,由IAH岩溶专业委员会,国际岩溶研究中心和IGCP598联合举办。会议网址http://iskw.karst.edu.cn/.

(3) 桂林,中国,11月17-30日, 2013

2013年国际岩溶研究中心(IRCK)岩溶水文地质国际培训班,计划招收20名发展中国家年轻岩溶工作者,IGCP/SIDA 598将资助部分学员。

(4) 肯塔基,美国,6月,2013

岩溶野外研究计划:由西肯塔基大学和猛犸洞国家公园联合举办。设置与岩溶资源相关的5个课程,约50人参加。

  1. 主要出版物
  2. Groves, C., C. Zhang, and D. Yuan, 2012, IGCP 299, 379, 448, 513, and 598: Global Efforts to Understand the Nature of Karst Systems: over two Decades with the IGCP.  in Derbyshire E. (Editor), Tales Set in Stone – 40 Years of the International Geoscience Programme.  Paris: UNESCO, pp. 80-87.
  3. Junhua Yan, Y. P. Wang, Guoyi Zhou et al. Carbon uptake by karsts in the Houzhai Basin, southwest China.Journal of Geophysical Research, 116 , G04012, doi:10.1029/2011JG001686
  4. T. Blondel, C. Emblanch, C. Batiot-Guilhe et al. Punctual and continuous estimation of transit time from dissolved organic matter fluorescence properties in karst aquifers, application to groundwaters of 'Fontaine de Vaucluse' experimental basin (SE France). Environmental Earth Sciences, 2012, 65:2299–2309
  5. Zhang Cheng, Wang Jinliang, Pu Junbing, Yan Jun. Bicarbonate daily variations in a karst river: the carbon sink effect of subaquatic vegetation photosynthesis. Acta Geologica Sinica. 2012. 86(4): 973-979
  6. Katsanou, G. Siavalas, N. Lambrakis. The thermal and mineral springs of Aitoloakarnania Prefecture: function mechanism and origin of groundwater. Environmental Earth Sciences, 2012, 65:2351–2364
  7. Peter Malík,  Silvia Vojtkova. Use of recession-curve analysis for estimation of karstification degree and its application in assessing overflow/underflow conditions in closely spaced karstic springs. Environmental Earth Sciences, 2012, 65:2245–2257
  8. D. Chinarro, J. L. Villarroel, J. A. Cuchí. Wavelet analysis of Fuenmayor karst spring, San Julián de Banzo, Huesca, Spain. Environmental Earth Sciences, 2012, 65:2231–2243
  9. Jiménez-Madrid, F. Carrasco-Cantos, C. Martínez-Navarrete. Protection of groundwater intended for human consumption: a proposed methodology for defining safeguard zones. Environmental Earth Sciences, 2012,65:2391–2406
  10. Junbing Pu, Daoxian Yuan, Cheng Zhang, Heping Zhao. Hydrogeochemistry and possible sulfate sources in karst groundwater in Chongqing, China. Environmental Earth Sciences, 2012, DOI 10.1007/s12665-012-1726-8
  11. Cao, J., D. Yuan Daoxian, C. Groves. Carbon Fluxes and Sinks: the Consumption of Atmospheric and Soil CO2 by Carbonate Rock Dissolution.  Acta Geologica Sinica (English Edition), 2012, 86(4): 963–972.
  12. Andreas Hartmann, Martin Kralik, Franko Humer. Identification of a karst system's intrinsic hydrodynamic parameters: upscaling from single springs to the whole aquifer. Environmental Earth Sciences, 2012, 65:2377–2389
  13. Line Kong A Siou, Anne Johannet, Borrell Estupina Valérie. Optimization of the generalization capability for rainfall–runoff modeling by neural networks: the case of the Lez aquifer (southern France). Environmental Earth Sciences, 2012, 65:2365–2375