南京大学朱鸿鹄教授等撰写的“Ground-breathing effect of the Loess Plateau: Insights from the Chinese 72 pentads”（黄土高原的大地呼吸效应：来自中国七十二候的启示）一文发表在JRMGE期刊2026年第18卷第4期，该文入选本期封面论文。欢迎各位老师和同学们下载阅读！
https://doi.org/10.1016/j.jrmge.2025.05.001
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在全球气候变暖加剧与极端气候事件频发的双重压力下，由气象因素驱动的岩土地基周期性膨胀与收缩，即“大地呼吸”效应，正显著影响着区域地表稳定性，并加剧滑坡、地面沉降和地裂缝等地质灾害的风险。黄土高原作为全球规模最大、分布最集中的黄土覆盖区，其土体结构疏松、孔隙发育，对气候变化表现出极高的敏感性。如何精准捕捉黄土-大气相互作用过程，揭示大地呼吸的演化规律，已成为提升黄土高原地质灾害识别与趋势研判能力的重要科学命题。然而，现有研究多局限于温度变化、干湿循环或冻融过程等单一维度，对于气候变化背景下，黄土高原-大气系统之间的长期物质与能量交换如何协同驱动地面变形演化，仍缺乏系统性的认识。
针对上述科学问题，南京大学朱鸿鹄教授团队依托国家杰出青年科学基金和国家重点研发计划支持，研发了高时空分辨率的光电联合多元感测技术，并在甘肃会宁等地开展了长期的野外监测研究。团队基于监测数据，创新性地引入拥有千年历史的中国传统历法“七十二候”作为时间标尺，提出了一种解析黄土-大气物质与能量交换动力学的新范式。野外监测站自2020年12月起持续运行，实现了对黄土温度、水分及变形等参量的连续监测。通过对长期监测数据的分析，团队首次发现，黄土高原地面变形在年际与日尺度上呈现出一种不同于传统认知的“热缩冷胀”大地呼吸模式。研究显示，地面变形由可逆与不可逆两部分组成，其中不可逆变形的累计贡献率约为28.4%，对区域长期地面沉降趋势具有决定性作用。进一步地，团队将“七十二候”作为刻画黄土-大气能量与水分周期性变化的精细时间标尺，并结合长短期记忆网络（LSTM）模型，成功反演重建了过去60年黄土高原地面变形的历史趋势。研究结果证实，相较于基于公历日尺度的传统模型，基于“七十二候”构建的模型在捕捉气候驱动的非线性变形周期方面表现出更优的拟合精度与预测能力。该研究将现代光电感测技术、人工智能算法与中国传统物候智慧深度融合，不仅从全新的时间视角深化了对黄土高原“大地呼吸”效应及长期变形机制的理解，也为全球气候敏感地区的地面变形监测、长期趋势分析及地质灾害风险预测提供了具有中国物候智慧的方法论支持。
论文第一作者为南京大学吴冰博士，通讯作者为朱鸿鹄教授，合作者包括南京大学张巍副教授、王德洋博士、博士生王翠，以及意大利国家研究委员会地质水文综合保护研究所Alessandro Pasuto教授、帕多瓦大学Filippo Catani教授。特别感谢南京大学施斌教授在项目构思与执行过程中给予的宝贵指导，感谢中山大学曹鼎峰副教授在野外监测站部署方面提供的大力支持。
朱鸿鹄，南京大学至诚特聘教授、博士生导师，南京大学人力资源处副处长、人才工作办公室副主任，大地探测与感知研究院院长，江苏省大地感知与控灾工程研究中心常务副主任，国家杰青、优青基金获得者，国家重点研发计划项目负责人，长期从事地质与岩土工程界面效应、地质灾害稳定性评价、地下空间多源多场智能感测等领域的科研工作。近年来出版专著2部，在国内外权威期刊上发表学术论文150余篇，其中SCI收录90余篇，获授权国家发明专利23项。相关研究成果应用于三峡库区滑坡监测、汶川震区泥石流预警、长三角城市地下空间安全监控、珠三角水资源配置工程健康评估、黄土高原季节性冻土监测等重大工程，取得了显著的经济与社会效益；获得江苏省科技进步一等奖（排名第1）、国家科技进步一等奖（排名第6）、中国地质学会青年科技奖、谷德振奖及中国岩石力学与工程学会钱七虎奖等。
吴冰，南京大学博士，现任安徽建筑大学博士后。从事季节性冻土多参量原位监测、水-热-力耦合过程与变形演化机制分析等研究工作。博士期间荣获中国国际大学生创新大赛全国银奖（排名第1）、研究生国家奖学金及南京大学优秀毕业生等荣誉。以第一作者在Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering、Engineering Geology、Catena等学术期刊发表论文10余篇，授权国家发明专利4项。
图1. 七十二候对黄土高原地球圈层与地质灾害的影响：（a）七十二候对太阳高度角、气温与降雨的作用；（b）气候变化下五大圈层与地质灾害的相互作用示意图
图2. 2021–2023年七十二候尺度下气象因子与土体热储量、水储量与位移的时序变化
图3. 黄土高原“大地呼吸”效应的驱动机制与不可逆沉降累积过程示意图：（a）水-热-力驱动下的呼吸效应机制；（b）能量-物质转化驱动的变形周期性变化及长期沉降累积趋势
图4. 基于“七十二候”的黄土变形预测效果对比及历史变化重建：（a）实测变形与公历日尺度模型、“七十二候”模型预测结果对比；（b）历史地面变形反演重建结果
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