近日，美国国家科学基金会（NSF）批准建立3个地球临界带观测站，希望通过新一轮的地表全面观测来研究地球演化分水岭。

 

NSF已经为3个观测站选好了区域，从树尖到风化的岩石——我们赖以生存的环境以及这些环境对气候和土壤变迁的响应。根据NSF的计划，地球临界带观测站将首次为科学家提供一个以系统方式致力于地球表面演化监测的基地。

 

在每个观测站，科学家们将调查综合的和耦合的地表演化过程，以及流出的和现存的淡水对这些演化过程的影响。在研究手段上，观测站将使用野外实践和理论分析相结合的研究方法，并配合空间遥感技术。

 

据NSF透露，这3个观测站将建立在内华达山脉的分水岭、科罗拉多落基山脉的分水岭以及阿巴拉契亚山脉的丘陵地带。美国加利福尼亚州立大学蒙西德分校、科罗拉多州立大学波德分校以及宾夕法尼亚州立大学分别获得授权建立这3个观测站。

 

内华达山脉位于美国加利福尼亚州东部，是北美洲科迪勒拉山系西缘山地的组成部分，与喀斯喀特山、太平洋沿岸的山地相连。山势自东向西倾斜，东坡断崖陡峻，东邻大盆地，植被稀疏，多为灌木草类；西坡平缓倾向加利福尼亚中央谷地，多河流切割成的深邃峡谷，森林茂密，迎太平洋湿润气流而雨雪丰沛，河流、湖泊众多，水力资源丰富，使中央谷地成为富饶的农业区。落基山脉是北美洲西部主要山脉，北连马更些山脉和布鲁克斯山，南接东马德雷山脉，纵贯加拿大和美国西部。山脉主要形成于白垩纪末至第三纪初的拉拉米造山运动，之后经抬升及旺盛的侵蚀，构造地形比较复杂。阿巴拉契亚山脉是美国东部一条古老的山脉，由一系列为深谷所分隔的块状山和山岭组成。阿巴拉契亚山脉可分为东北与西南两部分。东北部为加里东褶皱带，以山麓台地延续部分、波状起伏的新英格兰高地为主体；东北区冰川地貌分布普遍。西南区自东向西依次排列着山麓台地、蓝岭、岭谷区和高原几个地貌单元。因新生代造山运动产生的隆起，该山脉古褶曲的底盘完全露出，结晶质的岩石裸露于地表，整座山脉由东北到西南被分割成许多平行山脉。

 

所有这些项目，连同环境监测设备（EarthScope）、国家生态观测网(NEON)和海洋观测项目(OOI)等一起被纳入了NSF规划和领导的环境传感器网络计划。

 

NSF的地球科学部资助了这3个观测站的建立，该学部主任Art Goldstein说：“在很长一段时期内，科学家已经知道临界带是一个复杂的系统，在不同的空间以及时段里，系统内的各种组成部分，受到自然界各种因素的交互影响。但到目前为止，我们还是就系统内的单个的组成部分进行分领域研究。令人兴奋的是，地球临界观测站的建立，将使我们从调查临界带入手，对系统内的各组成部分作一个整体研究。”

 

有关专家指出，在临界圈，科学家可以观测到环境交互演化的复杂产物：水的循环周期、岩石的风化期、土壤的构成以及土壤的地球化学和物理侵蚀、河流和山谷的演化、植被的形成、地球的形成以及演变规律等。

 

加利福尼亚州立大学蒙西德分校在内华达山脉分水岭观测站工作的科学家Roger Bales说：“水、植被和地球化学息息相关，每个单元之间都会相互影响。”他和其他研究人员相信，水、土壤、陆地、河流对人类的重要性已经被社会公认，但是只有将这些单元作为一个整体研究，才能使这些元素成为人类永远的福祉。

 

科罗拉多落基山脉观测站的Suzanne Anderson说：“通过整合各单元的研究，我们会得出更系统的科学问题，观测站的建立有助于我们对整个地表系统的全面了解。”

 

宾夕法尼亚州立大学阿巴拉契亚山脉丘陵观测站首席分析师Chris Duffy说：“观测站的建立，将使我们预知气候和人类活动的变化对临界带演化和功能的影响，特别是对我们赖以生存的水资源的影响。”

 

Goldstein说：“岩石的风化、土壤的形成、地形地貌的构成如何受到水温、物理、地球化学以及生物学影响是非常重要的地球科学和社会科学问题。NSF和新建立的观测站的科学家们，将努力寻找解决这些科学问题的答案。”