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第三部分 国家杰出青年科学基金获得者及创新研究群体学术带头人选介

  张经教授是1995年度国家杰出青年科学基金获得者,教育部“长江学者奖励计划”首批特聘教授,其主要研究方向是化学海洋学和海洋生物地球化学。在国家杰出青年科学基金及多项相关基金的资助下,取得了以下主要成果:

  (1)提出了高浑浊河口中生物地球化学模式和痕量元素的限制理论。生物地球化学过程改造了河口生源要素之间的比值和通量,且对近海生态系统结构和功能具有重要影响;痕量元素的分配和赋存形式的转化影响到其生物有效性与海洋环境健康,相关研究是国际研究计划SCOR-GEOTRACES和IGBP-LOICZ的重要内容。但国际上由于缺乏对高浑浊河口系统的研究,相应的理论存在缺陷,也使得国家对高浑浊近海环境的管理缺乏翔实的科学依据。

  张经教授对中国与欧洲20多个河口、海湾进行了系统研究,提出了高浑浊河口的生物地球化学模式:对营养盐限制转化研究进行了系统地总结提升,阐明了高浑浊河口生源要素的再生导致实际入海的溶解态通量显著变化的机制;发现了高浑浊水体中生源要素的非保守行为与河口动态变化过程和流域盆地人文活动之间的响应关系。本世纪初又进一步发展了在生源要素通量计算中引入非保守因素的理念,解决了泥沙含量变化导致河口生源要素通量不确定性的难题。

  (2)在系统研究痕量元素的迁移机制以及各种因素对元素的赋存形式与分配制约的基础上,张经教授提出了痕量元素的限制理论:铁与其他痕量元素对高浑浊河口和富营养化近海的初级生产过程的限制作用如同在开阔海洋的寡营养水域一样有效;揭示了胶体与有机大分子对高浑浊河口痕量元素生物地球化学的制约机制。

  (3)发现了气源生源要素与边缘海中初级生产过程之间的内在联系。与大气干、湿沉降相伴的痕量元素成分和通量对开阔陆架乃至深海的化学海洋学具有重要意义,也是IGBP- SOLAS关注的焦点,但国际上相关的研究在边缘海还比较薄弱。

  张经教授利用陆基、岛屿和走航船只等准同步观测研究东亚风沙与近海大气干、湿沉降的化学成分,准确刻画了中国海上空气溶胶的时、空变化,阐明了内陆沙漠与海洋气溶胶之间的相关性与差异,发现它们与北太平洋深海沉积物在痕量元素成份上的关联,提出了判别不同气溶胶成份和来源的计算方法。研究成果为诊断大气沉降对西北太平洋边缘海的影响提供了重要的参比体系,从而使相关的研究与国际海-气相互作用领域的前沿接轨。

  (4)张经教授通过现场观测和受控模拟实验,揭示了气源物质在陆架上能够明显地改变海洋表层中限制性营养与痕量元素的含量和比值、并由此引起浮游生物的现存量和生产力显著增加的规律,发现了气源物质同海洋水华之间的内在联系,后者反过来影响到生源与痕量元素的循环。在此基础上,阐明了气源营养盐沉降与海洋初级生产力之间耦合关系,实现了就世界范围海洋浮游植物的生物量对气源物质输运变化响应的定量表达。

  发展了渤、黄、东海生源要素的收支模式。生物地球化学过程对海洋生态系统的食物产出具有支持功能,生源要素收支的研究则是认知支持功能不可或缺的,成为化学海洋学朝整合和定量化发展的重要环节,也是IGBP-IMBER的关键内容,相应的研究成果为国家的可持续发展和环境与资源安全提供决策依据。

  张经教授自20世纪90年代中期开始丰富和完善渤海、黄海与东海的生源要素收支理论并提出了改进的计算模式,在同位素测量与数值模拟的耦合研究中发展了新的示踪技术,使得化学海洋学的测量数据可被用于进行参数化和检验物质输运的模拟结果。其创新性贡献包括:将生源要素的输运通量和体系内部的现存量的观测提升到准同步水平;根据观测与模拟结果导出沉积物-水、大气的干/湿沉降等界面交换的参数化格式;将生源要素的气体形态和赋存形式引入收支的计算之中;在空间尺度上将渤、黄、东海分别处理,时间尺度上提高到季节的精度。

  他发表研究论文300余篇,撰写、主编中英文专著、研究生教材7部;成果中近百篇为SCI收录,被他人引用逾700次。目前在IGBP-IMBER(Integrated Marine Biogeochemistry and Ecosystem Research)中担任科学指导委员会成员;在联合国教科文组织(UNESCO)政府间海洋委员会中任基础建设咨询委员会(UNESCO/IOC-CGCB)成员;在SCOR(国际海洋科学指导委员会)中担任第128工作组“近海缺氧问题”的负责人等。

  2007年,由张经教授领衔的研究组入选国家自然科学创新研究群体,研究方向为高浑浊河口及其邻近海域的陆-海相互作用。

 

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