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在现代地球上，板块俯冲改变着对流地幔的化学组成，与之相关的典型地幔源区被广泛研究和论证。然而，在地质历史时期，对流地幔的化学不均一性始于何时，地球动力学演化及关键构造事件是否改变着对流地幔的化学成分，这些关键科学问题的研究程度相对较低。中国科学院海洋研究所孙卫东课题组刘鹤研究员指导博士研究生陈茜采用大数据分析方法对上述问题展开了详细研究，相关成果2024年10月16日发表于国际学术期刊Scienc...
Academy of Mathematics and Systems Science, CAS Colloquia & Seminars：固体地球物理数值计算面临的几个数学难题
固体地球物理 数值计算 金属矿产 深层油气藏
2023/4/17
面向关键金属矿产、深层油气藏等国家需求，地球科学进入跨圈层作用耦合的新范式时代，对地球物理的探测分辨率、计算精度和效率提高了更高的要求。报告总结了固体地球物理数值计算面临的几个数学难题，旨在作为固体地球科学和数学学科未来交叉的潜在方向。
Academy of Mathematics and Systems Science, CAS Colloquia & Seminars：Low Rank Matrix Recovery for Seismic Data Analysis and Blind Superresolution
地震数据分析 盲超分辨率 低秩 矩阵恢复
2023/4/19
Low rank matrix recovery is about reconstructing a low rank matrix from incomplete measurements. It arises frequently in many research areas of science and engineering, for example, machine learning, ...
Science: 迁徙鸟类利用地磁倾角作为到达终点的停止信号（图）
迁徙鸟类 地磁倾角 停止信号
2023/1/14
地球磁场的强度、磁倾角（磁力线与地平线之间的夹角）和磁偏角（地理北与磁北之间的夹角）的组合是地球上不同位置的重要 “地磁特征”。研究表明鸟类可以利用这些地磁特征结合其它线索非常精确地返回到其出生地点几米的范围内（Thorup et al., 2007; Mouritsen, 2018）。即使在迁徙过程中发生很大的偏航，鸟类也能够调整自己的飞行方向，从它们所经历的磁场信号所暗示的位置 “返回”其正确...
发生在白垩纪和古近纪交界（K/Pg界线，～6600万年前）的小行星撞击地球事件，造成了大规模的快速灭绝事件，摧毁了地球上约3/4的生物。南美洲北部距离撞击点Chicxulub大约1500 km，坐落在白垩纪-古近纪的古赤道，K/Pg事件对低纬热带雨林的影响仍然不清楚。
“生物碳泵”（BCP）是指表层海水生成的颗粒有机碳（POC）通过沉降转移到深海的过程，此过程对全球碳循环及海洋生物循环有重要的影响，备受学者关注。由于生物的光合作用和呼吸作用都受温度控制，研究认为BCP对温度变化也非常敏感。近期发表在Science的一项研究，聚焦于距今15 Ma以来全球变冷的过程，应用数值模拟方法研究了全球海洋碳和营养物质的循环速率，发现BCP效率会随着全球海洋变冷而逐渐增加，文...
Science：四万两千年前的全球环境危机（图）
Science 四万两千年前 全球环境危机
2021/4/9
地磁场是地球重要的基本物理场之一，它源自地球外核流体运动，携带了地球内部的重要信息。地磁场阻挡了大量宇宙射线和太阳风高能粒子的侵袭，保护着地球上的生命。地磁漂移是指地球磁场的长期变化中存在的某些“异常”变化，当虚地磁极（VGP）的纬度变化超过45°时，可认为发生了地磁漂移事件。大多数地磁漂移表现为地磁极的反向变化（Roberts, 2008），并伴随地磁场强度的减弱，随后地磁极逐渐回到漂移前的方向...
【前沿论坛+Science】海底光纤地球物理学研究（图）
海底光纤 地球物理学 研究
2021/3/22
占地表面积70%的海洋是地球内部结构和震源研究的空区。美国加州理工学院詹中文等利用现有海底通信光缆，在不添加新设备、不影响正常光纤通讯的情况下，发展了探测地震和海浪运动的新方法。该方法的提出有望填补海洋地球物理观测的空缺，推动建立更经济、更广泛的全球海底地球物理监测网，助力地球物理学和海洋学学科发展。
Science：预测耀斑的新物理模型（图）
Science 预测 耀斑 物理模型
2021/1/25
耀斑是太阳上最壮观的爆发活动现象，可以导致剧烈的空间天气扰动，对宇航员和天基地基的技术系统带来巨大危害。太阳耀斑会产生剧增的电磁辐射和高能粒子，而电磁辐射约8分钟就可以到达地球，如此短的时间使得我们来不及做相应的防御措施。因此更早的预测耀斑发生特别是大耀斑的发生，显得尤为重要。然而，受日冕磁场无法直接测量的限制，对于可靠预测耀斑发生所必需的物理条件仍处在争论中。
Science：“排序”地震记录揭示核幔边界的散射全景图（图）
Science “排序”地震 核幔边界 散射全景图
2020/12/16
核幔边界(Core mantle boundary, 简称CMB)位于地下2900 km深度处，将体积巨大的硅酸盐地幔和液态铁核分隔开来，是地球内部速度、密度跳变最为剧烈的界面，也是地球内部动力学过程中重要的热化学边界层。
铁是地球上最为丰富的金属元素之一，且相比于其他金属元素，具有较高的氧化还原敏感度，因而沉积物中的铁组分可准确地记录地球历史上大气、海洋和陆地的氧化状态及转变历程 （Raiswell and Canfield, 2012）。
Science：“慵懒”的太阳 ——新研究发现太阳比其它类太阳恒星更不活跃（图）
太阳 恒星 活跃
2020/11/11
太阳活动水平代表了太阳输出磁场能量的变化，也代表了太阳对地球/行星系统的影响力，探究太阳活动水平的演化，是理解太阳系各行星空间圈层演化的重要一环。由于太阳演化本身观测资料和地球保存的资料有限，我们最多可以获得其在全新世的演化，对于更长时间尺度上的演化，只能借助于其它类太阳恒星来推演。
Science：地震波测量深海温度（图）
Science 地震波 测量 深海温度
2020/10/13
全球变暖是人类实现可持续发展所面临的最为紧迫的挑战之一。大气中二氧化碳等温室气体浓度的上升，打破了气候系统中的能量平衡，在地球系统中产生了额外热量，导致温度上升。海洋的容积巨大，比热容高，存储和吸收了全球变暖90%以上的热量。作为地球气候系统的调节器，海洋很大程度上决定了全球变暖的步调。因此，准确测量全球海洋温度变化成为认识全球变暖及其影响的关键。
Science: 三维断层结构控制震群的动态发展（图）
三维断层结构 震群 动态发展
2020/8/26
理解一个地震如何发生及为何开始发生是地震科学的最大挑战之一。考虑到大地震和小地震的发生频度不同，理解断层带地震的发生发展过程可以通过对破坏性大地震的时空破裂过程研究，以及中小地震序列的时空演化过程开展高分辨率探测等途径加以实现。通常认为，断层的结构会控制地震破裂的起始、传播和停止，且断层形态在地下浅部比深部更复杂。
2020年6月12日，《科学》（Science）杂志刊发文章《序列地震图：核幔边界区域散射的全景图》称，马里兰大学研究人员使用了一种称为序列器（Sequencer）的机器学习算法，分析了数千地震波沿着核幔边界的地震回波（echoes）特征，获得了整个太平洋区域地震波回波的全景视图，并且发现地球核幔边界存在比以前已知更广泛的异质结构，即存在异常密集的热岩区域。这些成果对于未来地球深部探测、板块构造运...