10000个科学难题·地球科学卷

出版时间：2010-12  出版社：科学出版社  作者：“10000个科学难题”地球科学编委会 编  页数：979  字数：1235000  
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内容概要

　　本书是《10000个科学难题》系列丛书的地球科学卷，是由我国工作在地球科学研究与教学第一线的地球科学专家以及一些海外学者撰写的。本着“研究生愿选题，大学生能通读，高中生感兴趣”的原则，《10000个科学难题·地球科学卷》着重介绍地球科学领域科学难题的来龙去脉，阐述这些难题的最新的研究进展，指出这些难题的难点所在及解决这些难题的可能途径。“难题”涉及的内容基本上覆盖了地球科学的主要领域，在一定程度上反映了这些领域国内外的前沿研究水平。“难题”的撰写在保证科学上严谨性的同时，力图深入浅出、图文并茂，以增加趣味性和可读性。
　　本书按地球科学研究领域编排，包括：地理科学、地质学、地球化学、地球物理、大气科学、海洋科学。《10000个科学难题·地球科学卷》可供地球科学及相关学科的大学本科生、研究生和专业研究人员与教师参考，也可供对地球科学感兴趣的高中学生和业余爱好者阅读。

书籍目录

前言
地理科学
　长江与黄河河谷是怎样形成?
　河流河床物质组成沿流程变细过程中为什么存在突变现象?
　如何对于冲积河流河床形态方程进行封闭求解?
　冲积河流为什么会变得弯曲?
　下垫面性质变化对局地气候影响的定量解释
　灰霾天气的形成与演化
　分布式水文模型
　缺资料流域的水文预报
　土壤脱硅富铝化的热、动力学条件是什么?
　种域大小地理梯度的Rapoport法则
　SLOSS自然保育问题中的“独大与数小”争论
　森林-草原过渡带的生态机理
　高山林线的形成机理
　森林植被分布的异常格局
　为什么不同地区生物群会有如此大的差异?
　中国不同植被类型主要植物种类相对花粉产量和花粉源范围
　树轮气候重建中低频信号的提取
　中全新世晚期中国森林植被衰退的原因——气候变化或人类活动？
　农业起源之谜
　史前大洪水之谜
　我国内陆干旱区末次冰期间冰段“大湖期
　亚洲内陆干旱区降水变化的“西风模式
　中世纪暖期和小冰期是全球性的还是区域性的气候异常?
　地理环境演变过程中的尺度效应和尺度转换问题
　环境基准及其赋值问题
　多种污染物的交互作用
　如何定量区分环境污染与其他因素对人体健康的危害
　复杂环境体系中化学污染物的锁定和老化现象及其机理
　新型污染物的环境污染和环境行为
　水环境中纳米颗粒物的环境行为
　水体富营养化发生机理
　超积累植物积累机理及其成因
　自然固氮和脱氮机制
　为什么难以确定可更新资源开发利用的临界值?
　为什么难以制定自然资源开发最优方案?
　灾害链传递机理
　自然灾害的风险与损失评估
　自然灾害周期性
　人地关系地域系统及其在地球表层系统中的地位
　社会经济空间结构的“点一轴系统”形成机制
　如何理解社会经济的空间结构及形成的影响因素
　地域功能生成原理及其主要影响因素
　全球环境变化中文化与制度因子的作用方式与机理
　信息技术因子对区域空间重组的作用机理
　地域文化的尺度间整合过程
　城市化过程与动力机制
　巨型城市的形成机制与发展趋势
　城市蔓延的机理与规律
　半城市化地区的形成机理与识别方法
　产业集群的形成机制与空间效应
　产业空间转移的周期性及其原理
　……
地质学
地球化学
地球物理
大气科学
海洋科学
编后记

章节摘录

插图：10000个科学难题•地球科学卷地理科学长江与黄河河谷是怎样形成？How Did the Valleys of the Yangtze and the Yellow Rivers Form？河流是人类及众多生物赖以生存的基础，也是哺育人类历史文明的摇篮。同时， 作为陆地表层最重要的造貌营力，河流强烈地塑造着各种地表景观，其形成发育记 录着区域地貌和环境演化的过程。长江、黄河是中国的第一和第二大河，也是世界 著名的大河流，都发源于号称“世界屋脊”的青藏高原，跨越了我国三大地形阶梯 而东流入海。她们的孕育和发展，为华夏文明的形成提供了适宜的地理环境。而当今长江、黄河的水系格局是漫长地质历史时期水圈、大气圈和岩石圈相互作用的结果。她们是何时诞生的？又经历了哪些发展阶段？这些已考问了地质地貌学家一个世纪的科学难题，至今仍然没有明确的答案。另外，河流与其周围的环境要素（如植被、土壤、地下水等）构成了一个处于动态平衡条件下的开放系统，在不同的时 空尺度下，河流系统响应构造活动和气候变化的机制和过程目前也不清楚。因此，详细研究长江与黄河水系的形成过程，探讨地表各圈层相互作用机理对于认识我国宏观地貌与环境的形成与演变、青藏高原隆升过程等具有重要的科学意义，对于流域内资源开发与保护、环境治理等方面也具有现实意义。由于长江、黄河自源头到入海口跨越了多个不同的地质构造单元，故其形成历史和演化过程极其复杂。目前，针对长江河谷地貌形成演化的争论主要集中在三峡段和金沙江大拐弯处。关于长江三峡的成因有由溯源侵蚀导致的河流袭夺、先成河、来通过对河流阶地及盆地与河口沉积地层的研究取得一些测年数据，但差别较大，短的只有十几万年，长的有 200 多万年[5.7]。金沙江在石鼓附近由原来的西北-东南流向突然以锐角转折向东北流去，这一奇特弯曲被称为“长江第一弯”，其成因至今仍然是一个悬而未解的问题。近百年来有关学者进行了较多的研究，提出了各自的看法，归纳起来主要有两种观点即河流袭夺说与非袭夺说。前者认为金沙江原来由石鼓经白汉场-九河-剑川这一南南西向纵谷，通过漾濞江注入澜沧江或红河；而金沙江下段的“W”型曲折中多个南北向河段原来都是沿断裂发育的向南流的几条河流，随着云南高原的抬升，因原出流河道被阻塞和几条支流的溯源侵蚀袭夺，最终造成金沙江下段折曲东流[8]。对于河流袭夺贯通的时间则说法不一，远可达始新世[9]，近至晚更新世晚期[10]。非袭夺说认为该区马蹄形的大拐弯完全受构造所控制，与北北西-南南东和北北东-南南西的共轭构造有关，并非河流袭夺的结果[11]。近 20 年来，黄河水系的研究取得了显著进展。地貌学和沉积学的研究揭示黄河的形成是通过袭夺、串联内流水系进行的：更新世之前黄河中上游分布着多个相互独立、缺乏水道沟通的内陆湖泊水系；120 万年前后三门峡被贯通，李家峡以下的黄河出现并东流入海；大约 1 万年前黄河溯源侵蚀连通若尔盖古湖，现代水系格局最终定型[12，13]。其形成演化与青藏高原隆升、气候变化之间的关系也得到了较好的解释[14，15]，即晚新生代期间高原隆升决定着河流的下切幅度，而河流的沉积.侵蚀作用与冰期.间冰期气候变化密切相关。但是其间较细致的发育过程和形成时代仍存在较大的分歧，如更新世之前内流水系格局的展布缺乏详细的图景，过去众多内陆湖泊的形成、消亡的时代及其与黄河演化之间的联系尚不清楚，三门峡贯通的时代也存在不同的认识，如有的学者[16]认为黄河在 40 万年前已部分切开三门峡，完全切穿而东流入海的时间则为 15 万年前。另外，流域内局部地段的研究表明构造隆升是河流阶地形成的主要原因，而与气候变化无关[17，18]。无论是在宽广的河谷中还是在广阔的冲积平原上，都会看到蜿蜒曲折的河流，能在很长距离上保持顺直的河道极为少见。即使是分叉河流，就单个河道而言，也常常是弯曲的。这表明，冲积河流总是倾向于向弯曲发展。弯曲系数（河道长度与河谷长度之比）大于某一数值（如1.5 ）的河道在地貌上称为曲流，或具有弯曲河型的河道。冲积河流为什么会变得弯曲？这一问题看似十分简单，深究起来，却包含着深奥的道理。对弯曲河型的形成原因，地貌学家已经进行了100余年的研究，虽然提出的假说达数十种，但至今未能得到满意的解释。隐藏在曲流成因背后的奥秘，是地貌学中悬而未决的难题之一。在曲流形成的理论中，很多是基于“河流系统能耗率达到最小”这一假说而提出来的。河流是一个处于动态平衡状态下的开放系统，这种平衡表现为力的平衡和输沙平衡。如果河流所消耗的能量，恰好等于克服水流阻力和搬运泥沙，则其能耗率将达到最小，此时河流处于输沙平衡状态，河床既不发生侵蚀，也不发生堆积。著名自然地理学家李希霍芬早在1886年就提出，河流为了减少侵蚀做功，就“力图改变自己的比降，因而形成曲流”…。近代的研究认为，由于冲积河流具有自动调整的功能，当来自流域的泥沙量超过河流的挟沙能力时，为了达到平衡，河流倾向于通过增加河长来减小比降，从而降低挟沙能力，因而变得弯曲12，引。这一假说流传甚广。然而，一些新的发现对于上述解释提出了挑战。学者发现，广义的“曲流”可以不依赖于河流泥沙的存在。在冰川表面上，由于阳光照射，冰川消融，常常会发育弯曲的小河，以排泄冰川融水。值得注意的是，很多这样的小河是弯曲的，具有和发育在冲积物中的曲流相似的几何形态。同时，人们观察到，大洋中的洋流通常不是沿直线前进的，而是形成近似于正弦曲线的平面形态，这与典型的冲积性曲流河床的弯曲形态极为相似。研究者发现，曲流河床的河湾跨度与两个河湾之间的过渡段的河宽之间有很好的线性关系，即前者为后者的12倍。建立这一关系时涉及了很大的样本，既包括携带泥沙的天然冲积性曲流和室内模型小河，也包括不携带泥沙的大洋洋流和冰川表面的小河，尽管所涉及河流、洋流的尺度相差达6个数量级之多，均服从这一关系。人们甚至发现，下暴雨时沿着干净玻璃窗流下的水流，也常常不会沿直线流动，而会采取类似于正弦曲线的弯曲流路。

编辑推荐

《10000个科学难题·地球科学卷》：“十一五”国家重点图书出版规划项目。

用户评论 (总计6条)

•   非常好的书典,开展研究可参考
•   书本的印刷质量还不错，
•   给老板买的，翻看了标题，有时间的话，值得一看。10000个科学系列书籍，我曾有幸参与信息科学卷中仪器与科学技术组文章的整个征集、筛选、校稿、定稿过程，书籍中的撰稿都是各领域中有名的专家撰写并经几次评审筛选出来的。
•   包装完整，外面包着气泡塑料纸。一打开书，一股久违的油墨香扑面而来。大致浏览了一遍，发现很多小文章都是我感兴趣的，有时间要坐下来安静的读一读。
•   书包装不错，卖家很用心，给力！
•   本来打算买个十一二岁的孩子的，买回来发现是一本很不错的书，但是适合高中及以上学历的人来看的，所以想购买者一定要仔细看好了！内容是很多大学教授级研究人员的论文，很深。可以用来培养孩子的科学兴趣！