区域生态承载力与生态安全评估预警技术研究

该项成果是沈渭寿研究员及其所带领的研究团队近十余年来在区域生态承载力与生态安全方面的研究结晶。研究提出了我国区域生态承载力与生态安全基本理论框架;针对区域经济社会发展需求和资源环境禀赋,构建了适合我国国情和区域特征的不同类型区生态承载力与生态安全评估预警技术体系。     

中国海岸带和沿海地区全球变化综合风险研究

全球变化综合风险取决于致灾因子的危险性与承灾体的暴露度和脆弱性的相互作用。鉴于我国海岸带和沿海地区的全球变化综合风险格局存在极大不确定性,包括多致灾因子的叠加影响、多承灾体的暴露度和脆弱性的动态变化等,亟需深入开展全球变化综合风险研究。研究气候变化背景下海平面变化与台风和风暴潮等极端气候事件的演变规律、区域性特征、叠加放大效应和未来变化趋势,阐明我国海岸带和沿海地区致灾因子的危险性分布特征及其对生态系统、渔业资源、港口建设和社会经济等承灾体的影响机理与成灾机制,以及承灾体脆弱性的量化及等级划分;研发多致灾因子—多承灾体综合风险评估及空间区划等关键技术,评估海岸带和沿海地区全球变化综合风险,编制高分辨的海岸带和沿海地区致灾因子的危险性、承灾体的脆弱性及综合风险多尺度分布图。研究成果的应用与推广,将满足我国沿海地区应对气候变化、防灾减灾和社会安全的迫切需求,对维护我国沿海地区社会和谐稳定、保障国家安全具有重大意义。     

相对海平面上升：21世纪中国沿海地区重大战略问题

沿海地区为中国政治、经济、科技、文化的重要区域,但由于地势低平,生态环境极其敏感和脆弱,是中国自然灾害的高风险区.由全球海平面上升和区域地面沉降叠加所致的相对海平面上升已成为21世纪中国沿海地区实现可持续发展面临的重大战略问题.控制温室气体排放,进行地下水资源优化采灌和地面沉降系统防治,提高城市抗灾能力,对相对海平面上升进行战略和政策研究,可以有效地实现21世纪中国沿海地区资源、环境、经济和社会的可持续发展.     

城市化进程中生态环境监测与决策支持——以济南市为例

党的“十八大”报告中将生态文明建设和城镇化建设作为未来一段时间我国各项工作的重点。针对如何实现城市人口资源环境相均衡、经济社会生态效益相统一的科学重大问题,本文在区域经济学、地理学、生态学、可持续发展等相关理论指导下,以济南市为典型研究区,综合应用地理信息系统、遥感等现代信息技术手段,逐步开展了城市化进程中土地利用／土地覆被变化（LUCC）动态监测及空间格局分析、城市空间扩展与热环境耦合遥感分析与模拟、城镇化进程中的经济时空差异解析、城市生态安全与生态承载力评价,以及城市化与经济社会、生态环境协调发展对策与建议研究,为城市化进程中典型生态环境问题监测提供技术手段与解决方案,为城市绿色发展、循环发展、低碳发展,实现资源环境空间格局、产业结构、生产方式、生活方式的优化与提升提供决策支持与科学依据。     

我国季风区湖泊生态系统长期演变机理与生态安全

定量刻画湖泊生态系统结构变化及其对全球变化的线性和非线性响应过程特征,深入揭示湖泊生态系统演变和突变机制是全球变化研究的前沿领域。我国季风区湖泊生态系统长期演变机理与生态安全的研究瞄准这一国际前沿,针对我国季风区湖泊生态系统显著退化、增温导致的湖泊生态系统突变风险加大的态势,以及湖泊生态修复理论依据不足的现状开展工作。将通过现代湖泊调查、古湖沼学手段、多种数理统计方法以及模型模拟手段相结合,拟以生态系统结构变化为核心,研究气候和人类活动双重驱动下,季风区湖泊生态系统的响应,揭示不同时空尺度湖泊生态系统弹性变化和临界转换特征,基于弹性理论评估全球增暖背景下湖泊生态系统服务功能和生态安全。     

2005年度中国基础研究十大新闻成果简介：2005年珠穆朗玛峰地区科学考察概况

珠峰北坡地区人类活动一直较少,其环境被认为相对接近地球的“本底状态”.但近年来,这种“本底状态”越来越多地受到全球变化的影响和人类活动的干扰.由于这里多样而独特的自然条件、脆弱而敏感的环境,使其成为研究全球变化条件下生态、大气、冰川等及其变化的理想场所.珠峰地区的科学研究不仅能够深刻理解该地区独特地域单元对全球变化的响应,也是揭示人类活动与环境相互作用过程的重要途径.这次由中国科学院组织的珠穆朗玛峰地区综合科学考察活动,以“珠峰地区对全球变化的响应”为主题,目的是揭示珠穆朗玛峰地区近几十年来的自然环境变化特征、规律及其对全球变化的响应.     

全球变化对区域水土资源与环境质量的影响

水土资源是人类赖以生存的物质基础,是保障国家水安全和粮食安全的根本;水土资源的优化配置已成为全球生态环境保护和经济发展共生的有效途径。在全球变化背景下,水资源的水质水量以及土地资源的格局和土壤环境质量都将发生深刻的变化。因此揭示全球变化对区域水土资源和环境质量的影响,预估全球变化背景下区域水土资源和环境质量的变化趋势,并将这种影响纳入水土资源优化配置模型中,建立全球变化背景下规避生态环境风险的水土资源优化配置模型是当前国际研究的重大热点和前沿命题,是我国亟需解决的国家重大需求。未来相关研究需以全球变化背景下大气—陆面—水文—环境过程演变为主线,需重点研究4项内容:水土界面物质能量迁移传输和相互作用过程及规律分析、区域水土资源空间网络系统变化特征和驱动机制、气候变化对区域水土资源和环境质量的影响评价、全球增暖1.5℃/2℃区域水土资源优化配置模式设计。解决3大科学问题:气候变化背景下水土界面物质/能量迁移转化过程及规律、区域水土资源空间网络系统对全球变化的响应过程及机理、全球变化背景下水土资源优化配置原理及环境风险规避机制。     

工业生态学的研究视角

工业生态学是门新的边缘学科，其概念和原理来源于生物生态学。该学科为工业的可持续发展提供了全新的环境管理观念２。研究工业生态学有以下五个视角：地球的长期可居住性、全球区域、自然系统的控制和脆弱性、质量流动分析和节约能源的新方法。     

全球变化对生态系统服务的影响

全球变化通过改变生态系统结构和功能,显著影响了全球生态系统服务的提供,严重威胁了人类的生存环境及社会经济的可持续发展。在综述全球变化对生态系统服务研究的基础上,研究以"压力—状态—响应"框架为主线,主要内容包括:(1)通过对过去30年全球变化背景下主要生态系统的变化及驱动机制分析,揭示全球气候变化对生态系统的影响与作用机理;(2)发展和完善多因子、多元素耦合的生态系统机理模型和全球尺度的生态系统服务评估方法,揭示气候变化对生态系统生产力与碳固持、水源涵养、土壤保持等生态系统主要调节服务的影响机制和效应;(3)在此基础上综合分析全球变化背景下的环境要素特征与生态系统功能和服务,形成面向全球变化的生态功能区划方案,并根据未来气候变化情景下的生态系统服务提供能力,提出适应性管理对策。研究结果对于我国减缓和适应全球气候变化以及提高国际学术影响力具有重要意义。     

全球变化下的跨境水资源科学调控与利益共享研究

全球变化影响下,跨境水安全与生态安全问题突出,是地球系统科学的重要研究内容。选择澜沧江-湄公河为核心,兼顾其他国际河流,开展全球变化下的跨境水资源科学调控与利益共享研究,在跨境流域尺度上,主要取得了以下进展:(1)跨境水资源利益共享及安全调控科学基础的构建。判识了季风交汇区域气候变化对流域降水的影响;明晰了径流变化的归因、跨境影响及生态效应;完善了跨境水资源多级权属的理论和方法体系;构建了水生态经济价值评估指标体系;筛选出跨境水资源分配指标并进行了多目标分配;研究了水利益共享评估方法以及生态补偿机制。(2)跨境水资源利益共享与安全调控模拟技术的研发。建立了跨境流域水资源利用效应的量化评估模型;系统评估了气候变化和水库调度的水文及生态效应;构建了水-能-粮食-生态关联关系模型。(3)跨境水资源利益共享与安全调控的法理基础及权益保障机制的建立。提出了对《跨境水道非航行使用法公约》的互惠性解释;确定了国际水法规则量化表达的方法与路径,明确了促进利益平衡共享的关键因素及法理基础;厘清现行国际水法体系应对全球变化的不足;提出一套空间均衡的跨境水资源水权分配理论和方法。     

海洋生态系统储碳过程的多尺度调控及其对全球变化的响应研究进展

海洋储碳机制及其对全球变化的响应是当前全球变化研究领域的重大科学问题,也是薄弱环节和难点所在,如何阐明典型海洋生态系统固碳过程和储碳机制,评估全球变化的影响,并进一步探寻古海洋沉积记录及其与现代过程的关联,建立海洋典型生态系统沉积碳库变动与全球变化联系仍是当前全球变化研究的核心问题。针对这一重要科学问题,国家重点研发计划"全球变化及应对"重点专项"海洋生态系统储碳过程的多尺度调控及其对全球变化的响应"项目,围绕核心主题"固碳过程-储碳机制-酸化影响-碳库变动"开展了系统的研究。近两三年来研究工作取得若干显著进展,较系统地阐明了西太平洋中低纬度边缘海浮游植物群落的时空格局、多样性特征与演变机制,深入揭示了海洋酸化抑制固氮束毛藻固氮和生长及其机理,揭示了南海珊瑚钙化对气候变化和海洋酸化的响应,为进一步深入阐明海洋生态系统储碳的调控机制及其对全球变化的响应这一科学问题奠定了良好的基础。     

全球变化对北半球木本植物多样性的影响研究

物种多样性的形成和维持机制是20世纪亟待解决的25个重大科学问题之一,其研究是生物多样性保护和利用的基石。北半球木本植物具有极其重要的生态价值,在东亚的多样性最高,尤其是中国具有丰富的森林类型、大量的木本特有种和孑遗种,对全球变化敏感。晚新近纪以来的全球气候震荡,特别是人类世以来的全球变化不断重塑物种的分布和多样性格局,亟需深入认识植物多样性的形成与维持机制及其对全球变化的响应,并据此制定科学的保护策略。本项目针对北半球木本植物多样性格局是如何形成的、生态多样性如何响应全球变化、未来全球变化情景下如何保护中国的植物多样性等3个问题开展研究,阐明北半球木本植物多样性格局的成因和响应全球变化的机理,揭示东亚地带性森林群落多样性与生态功能维持和响应气候变化的机制;建立北半球木本植物及其生态信息平台,预测未来中国珍稀濒危木本植物分布与适应性变化趋势,提出保护对策。     

拓展“环境与可持续发展”的科学外延——记中国科学院生态环境研究中心研究员吕永龙

在人类跨入21世纪之际，面临不断恶化的生存环境和资源的匮乏，人类清醒地认识到必须走可持续发展的道路。上世纪80年代末，“可持续发展”这个名词离我们的生活还很遥远时，吕永龙博士就已经开始从事人与生态环境的关系和对策研究。吕永龙是我国著名的环境生态学家，长期从事区域生态风险与环境管理、持久性有毒污染物的生态效应与调控对策、系统生态与可持续发展等方面的研究工作。     

中国陆地碳收支评估的生态系统碳通量联网观测与模型模拟系统

1 立项背景 减缓和适应气候变化是人类社会面临的重大挑战.陆地生态系统碳通量及其过程观测研究是陆地生态系统碳收支定量评估和有效碳管理的科学基础.针对我国区域陆地生态系统碳收支评估和气候变化研究的重大需求,解决碳通量观测技术和区域碳评估方法的系列技术难题,在中国科学院重大项目"中国陆地和近海生态系统碳收支"、国家973计划课题"典型陆地生态系统碳通量/储量的对比研究"、国家自然科学基金重大项目"我国陆地生态系统对全球变化的响应与适应性样带研究"、国家自然科学基金对外合作与交流项目"基于通量观测网络的生态系统碳循环过程与模型综合研究"等的支持下,在国内率先创建了服务区域碳收支评估的陆地生态系统碳通量联网观测与模型模拟系统.     

高影响天气气候事件对江西生态系统影响评估和适应技术研究

在全球气候变化和人类高强度活动的双重影响下,江西省面临的生态安全问题日益突出.为了保障江西省生态文明建设,实现区域可持续发展,项目组紧密结合江西省生态文明建设的需求,大力开展生态气象服务技术研究.基于多源卫星遥感监测技术,对江西省森林、湿地和农田等典型生态系统质量开展长期监测.利用气溶胶激光雷达和温室气体在线监测技术,...     

海洋科学研究回顾与展望

1．国家重大需求分析 海洋是地球系统的重要一环,与全球气候变化、人类生存与可持续发展等方面休戚相关。海洋也是我国国民经济社会发展的重要空间和战略性后备资源宝库,对保障国家安全、缓解资源和环境的瓶颈制约起着至关紧要的作用。国民经济与社会的快速发展以及全球变化的加剧,在海洋研究方面提出了一系列的重大需求。     

大尺度土地利用变化对全球气候的影响

全球变化研究国家重大科学研究计划"大尺度土地利用变化对全球气候的影响"项目集中了国内外土地利用、气候、生态等领域的高水平研究机构,从"全球视角"出发,通过国际对比揭示与评估局地、区域和全球尺度土地利用/土地覆盖变化(Land-Use and Land-Cover Change,LUCC)过程对气候变化与生态系统的影响,不仅可以为全球变化与地球系统模式研究提供理论基础,而且对于科学调控人类土地利用行为,缓减与适应全球气候变化具有重要意义。本文简要介绍了该项目近5年取得的重要研究成果。     

高影响海-气环境事件预报模式的高分辨率海洋资料同化系统研发

由于国家安全与社会经济可持续发展的迫切需求,MJO、ENSO、IOD和PDO等高影响海-气环境事件的预测一直是一个重要的研究领域。多尺度、多过程的复杂性使这些海气环境事件的预测至今仍然是气候科学最具挑战性的问题之一。由于海洋成分的长期记忆能力,耦合模式海洋成分的预报初始化对它们的预报有非常重要的作用。然而,国内现有的气候预测系统缺乏耦合模式框架下先进的海洋资料同化系统,同化的海洋资料种类也亟待增加。而针对MJO等季节内尺度和PDO等年代际尺度气候变率,现有气候预测系统的研究水平和业务能力更处于薄弱或空白状态,滞后于国际发展水平。针对全球变化的背景,需着重开展耦合模式的海洋资料同化研究,发展全球耦合模式的海洋资料同化系统,从而提高气候预测能力,增强我国气候防灾减灾的手段,提升我国全球变化研究的竞争力和国际地位。基于我国自主研发的海气耦合模式,项目将开展全球和区域多源海洋观测资料同化技术研究,突破耦合资料同化中海洋和大气之间的动力、热力平衡的关键技术问题,发展耦合模式框架下的参数估计和约束系统,研制具有业务化前景的高分辨率海洋模式的耦合同化系统,并开展MJO、IOD、ENSO和PDO等高影响海-气环境事件的综合评估和预测示范应用。     

中国北方及其毗邻地区综合科学考察

1项目立项背景 中国北方及其毗邻俄罗斯西伯利亚和远东地区和蒙古、中亚地区在地理环境上是一个整体，生态环境格局复杂多样，气候条件和生态环境相互影响和制约，是全球变化的敏感响应区域，具有南北向以温度、热量变化，东西向以水分变化为核心的自然、人文系列梯度；该区域直接影响我国北方地区的气候变化与生态安全；同时我国北方地区同俄、蒙等国家有很强的资源、经济和社会发展互补关系。     

全球变化驱动下陆表自然和人文要素相互作用及区域表现

全球变化是自然与人文要素共同作用的结果,也会改变陆表关键要素的变化趋势、周期及空间格局。评价和预估陆表关键要素的相互作用机制及其对全球变化的响应与反馈,对认识和应对全球变化具有重要意义。然而,当前的研究受到高精度陆表要素数据集缺乏、人文要素和自然要素相互作用机制研究薄弱、多要素空间叠加效应认识不足等限制。本专项拟发展气候、水文观测结果的成因分析及精度校准方法,构建高质量陆表气候水文数据集;构建高分辨率人文要素的历史数据集和未来社会经济情景;阐明陆表关键要素的相互作用机制及其空间分异规律,揭示其对全球变化的响应机理,预估陆表系统格局的转折点,评估中国典型区域空间质量变化,为国家经济、人口与自然要素的协调发展和应对气候变化提供科学决策服务。