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。     

北半球千年尺度气候高分辨率数据集研制及可靠性研究

过去千年半球尺度高质量气候环境数据是揭示全球增暖机理、预测预估未来情景及影响的重要基础;利用代用指标,研制北半球千年尺度气候高分辨率数据集,评估其可靠性一直是全球变化研究关注的核心内容之一。本文简述了开展北半球千年尺度气候高分辨率数据集研制及可靠性研究的必要性、紧迫性和发展动向;分析了其研究现状和存在问题;阐述了下一步的研究目标、思路和需解决的关键科学与技术问题,以及主要研究内容,包括:代用指标物理意义诊断与数据挖掘技术研发、气候与海平面、冰雪、土地利用与动植物分布变化数据集研制等4个方面;并对预期产出及意义进行了简要展望。     

海洋环境变化关键参数观测数据处理方法和产品研制

海洋是地球系统的重要组成部分,对全球变化的贡献和调控作用越来越受到重视。目前用于全球变化研究的海洋环境数据产品普遍存在近海和深海数据量少、时空分辨率低、可靠性和信噪比差以及生物化学参数更加稀少、缺乏成熟产品等问题。针对这些问题本研究提出了以数据准备、数据加工、产品制作为核心工作内容的海洋环境变化关键参数数据产品研制方案。提出研究的首要任务是开展数据融合技术研发,进行多源数据整合和数据源建设;进而进行数据处理的共性技术以及不同参数的差异化技术研发,开展海洋水体物理要素数据产品、海面环境参数数据产品、生化环境参数数据产品研发;同时针对不同环境参数的数据特点,设计共性功能和差异化功能兼备的数据管理系统,拓展数据管理能力和数据产品影响力。最终发展具有区域优势、性能指标优势、技术方法先进且具有普适性的海洋环境参数数据产品,为全球变化研究提供技术和数据支撑。     

亚洲风尘循环的过程、机制和环境效应研究进展

亚洲风尘是全球风尘循环中的重要组成部分,其对东亚乃至北半球的气候、生态系统和人居环境产生深远的影响。鉴于亚洲风尘循环在气候环境变化研究中的重要性,国家重点研发计划"全球变化及应对"重点专项于2016年7月正式设立"亚洲风尘循环的过程、机制和环境效应"项目开展相关研究。自启动以来,项目针对亚洲风尘的源汇模式、时空特征及其与全球变化的相互作用等关键科学问题,开展了大量的野外调查与实验分析以及数值模拟工作,在现代和地质时期亚洲(中亚-东亚-北太平洋)风尘排放、迁移和沉降的时空变化特征及其影响机制、亚洲风尘源区风沙活动的生态环境效应以及大气环流对亚洲气溶胶分布及亚洲干旱和季风区降水变化的影响等方面,取得了一系列阶段性进展,本文就此进行了概括和总结,在简要描述亚洲风尘研究背景的基础上对已经取得的主要阶段性成果进行了重点介绍。     

冰冻圈和极地环境变化关键参数观测与反演

在影响气候系统的5大圈层(大气、水、冰冻、岩石、生物)中,冰冻圈被认为是气候系统多圈层相互作用的核心纽带和关键因素之一。冰冻圈和极地环境变化的关键参数是开展全球变化机理、影响和模拟研究,极地研究和海洋航道设计的基础数据。如何综合遥感与实地考察等数据,构建多源数据融合、校准技术方法体系,突破关键参数动态监测难题,研制反演方法和数据产品,成为当前国际上冰冻圈和全球变化研究的重点研究领域。针对全球变化背景下冰冻圈和极地环境变化关键参数观测与反演的机理问题,在综合冰冻圈和极地不同类型区域卫星遥感与地面观测技术等基础上,完善现有星—空—地基观测体系,实现对全球冻土、冰川分布、冰盖物质平衡、季节性积雪、海冰、反照率变化等关键参数动态监测和数据产品研制。提出的5大研究内容包括:冰冻圈关键参数多尺度观测与数据产品研制、极地冰盖关键参数监测、反演与数据产品研制、全球山地冰川物质平衡及要素的观测与反演、极地海冰及其反照率变化的反演方法和产品研制、冰冻圈和极地数据产品集系列。     

年代际气候事件的归因及预估研究进展

年代际气候变化对人类生存环境具有重要的影响,会引发一系列重大灾害事件,造成严重的生命财产损失,危及人类粮食和水资源安全。因此,研究年代际气候变化的规律,预知年代际重大气候事件,是人类社会可持续发展的迫切需求。基于此,国家重点研发计划全球变化及应对重点专项项目"气候多尺度变化与年代际重大事件的归因及预估"于2016年7月正式立项。该项目旨在:(1)厘清全球气候多尺度变化的时空格局及年代际气候变化的规律;(2)揭示人类活动和多尺度气候变率对气候整体变化的作用及不同尺度气候变化的主控因子;(3)认识人类活动对年代际气候变化的调制作用,诊断年代际重大气候事件的早期信号。本文将对该项目2016～2018年取得的主要进展进行总结。     

综合交通运输与智能交通重点专项总体部署与进展

阐述"十三五"国家重点研发计划"综合交通运输与智能交通"重点专项的研究背景及总体目标,论述专项总体布局思路和任务设置,对专项实施进展进行概要性描述,并结合交通强国重大战略部署,分析提出未来综合交通运输与智能交通技术的研发方向和研究重点。     

香山科学会议第552～561次学术谈论会简述

2015年12月21日~2016年5月18日,香山科学会议陆续召开了主题为"合成生物学发展战略""自旋波电子学物理、材料与器件""医学分子探针关键技术""深层地热能系统理论与系统工程的集成创新""光合作用、光能利用与生物质能源——前沿科技重要问题""生物大数据和精准医学时代的生物信息学核心问题与理论体系""聚集诱导发光""土木工程可持续发展面临的挑战和应对技术路径""丝绸之路经济带自然灾害与重大工程风险"和"空间辐射生物交叉学科研究"的第552~561次学术讨论会。     

美国生物医药研发投入及创新趋势分析

美国高度重视生物医药创新发展,政府、医药企业和风险投资机构等对生物医学和新药研发进行了长期大量的投入,在医学研究、药物研发、新药批准等方面位居世界前列,其医药创新与研发趋势是全球医药行业发展的风向标.本文总结美国联邦政府、地方政府、企业及风险投资机构对生物医药研究的研发投入、支持方式和重点领域,分析美国生物医药创新发展...     

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。     

陆地生态系统变化观测的关键技术及其系统应用

1立项背景 本项目面向牛态系统变化评估和生态环境建设的重大国家需求、生态系统与环境变化研究的科技发展需要,历时10年,通过生态要素观测技术的自主研发、引进与系统集成,生态要素空间化技术与多源一多尺度数据融合技术研究,生态信息共享技术与数据产品研发,     

基于多源卫星遥感的高分辨率全球碳同化系统研究进展

大气中CO_2浓度上升是全球气候变暖的重要原因,陆地生态系统碳汇显著减缓了大气中CO_2浓度上升和全球变暖的速度,但具有明显的时空变异性。全球碳同化系统是精确监测全球不同地区陆地生态系统碳汇的有效技术手段。本文将介绍全球碳同化系统的发展动态,国家重点研发计划项目"基于多源卫星遥感的高分辨率全球碳同化系统研究"的目标和主要研究内容,以及已经取得的主要进展,并展望了未来应用前景。     

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。     

高分辨率气候系统模式的研制与评估

高分辨率气候系统模式是全球变化研究的重要研究工具,对于提升我国应对气候变化问题的整体实力有重要的应用价值。全球变化研究国家重大科学研究计划"高分辨率气候系统模式的研制与评估"项目通过5年的努力,成功研制和发展了我国高分辨率气候模式系统和其评估系统,建立了通量集合耦合平台,取得的主要成果有:(1)成功研发了全球高分辨率气候系统模式BCC_CSM2,其大气水平分辨为50km,海洋水平分辨为30km,它改进了模式中一些重要物理过程的参数化方案,使模式性能得到明显提高,对当今气候基本态的模拟与国际上现有模式性能相当,对东亚气候的模拟有部分优势,增强了对热带气旋、台风等中小尺度过程的模拟能力;(2)成功解决了与模式高分辨率有关的部分科学问题,如东亚地形问题和经纬度网格极地问题、与高分辨率相适应的模式动力框架问题、中国东部独特的冷季层云与青藏高原地形相关问题等;(3)自主研制了全球0.5°×0.5°网格的格点模式动力框架,具有良好稳定性和物理守恒性,建立了全球高分辨率格点大气环流模式,实现了"云-气溶胶-辐射数值集合系统"(CAR)与全球格点大气环流模式IAP4的耦合,揭示了云的次网格尺度结构是造成辐射计算差异最主要原因的物理机制;(4)建立了多大气模式交互集合耦合平台,集成了包括本项目支持研发的格点和谱模式在内的15个国内外知名的分量模式,成为研究海-气相互作用、噪音对气候影响的一种创新分析工具;(5)建立了包括东亚地区云与辐射、东亚-西北太平洋季风、热带偏差机理、云辐射反馈过程与ENSO模拟改进等的耦合气候系统模式评估体系,为评估、改进项目研制的高分辨率模式提供了重要参考和方向。所研发高分辨率气候系统模式的阶段性中低分辨率模式参与了第五阶段耦合模式国际比较计划(CMIP5),建立了业务气候预测系统,为国内外开展气候及气候变化科学研究提供了大量宝贵的模拟数据,为IPCC AR5的编写提供了科学参考依据,提升了我国在气候变化领域的影响力和气候预测能力。     

冬奥会交通与安保协同管控体系研究进展

减少重大活动期间安全保障措施对交通的影响、发现复杂交通系统中的潜在安全风险是国内外城市管理工作面临的难题。在国家重点研发计划资助下,开展"冬奥会交通与安保协同管控体系"的研究,以全新的双向视角探索交通系统运行与城市安全保障的协同优化机制,重点解决大范围、异常天气下的城市安全风险感知与评估、应急响应与协同管控等关键技术难题。本文在概述国内外研究发展现状的基础上,重点探讨了多源数据融合关键技术与隐患感知体系、区域交通与城市安全的风险动态感知和协同管控、多态化物流在途风险研判及联合应对机制、新兴交通形态应用边界与协同管控、公共安全事件风险协同辨识及管控预案快速生成,为冬奥会及大型活动场景下的交通与安保协同防控水平、风险预测预警和应急指挥能力提升提供技术支撑。     

森林结构和功能性状精准监测及其对全球变化的响应机制研究

我国森林生态系统正面临着全球气候变化和人类活动等多重威胁,其结构与功能性状是反映森林生态系统碳固存等功能与状况的关键要素。受观测手段的限制,森林结构和功能性状调控森林生态系统碳循环过程对全球变化的响应与适应机制仍不清晰,影响全球变化下我国森林生态系统固碳能力预测的精度。针对上述科学问题,通过遥感观测系统研发、野外联网观测、数据采集分析、模型构建与情景模拟,在建立森林结构和功能性状数据集、解析其耦合机制对森林生产力调控作用的基础上,优化生态系统模型、预测未来气候变化情境下我国典型森林生态系统的固碳能力。研究结果既能够为我国森林生态系统联网监测与研究提供技术支撑,也能够为制定固碳减排政策提供科学依据。     

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。     

公共机构高效用能关键技术的研究

针对公共机构低品位热能回收效率低、特殊区域余热利用集成度差、余热利用率低;采光照明耦合设计理论缺失、控制系统可调度低;用能设备管理平台兼容性差、监控分离、数据分析弱;围护结构整体节能性及防火安全性差;公共机构节能标准体系不完善等关键技术问题和瓶颈,"十三五"国家重点研发计划项目"公共机构高效用能系统及智能调控技术研发与示范"面向公共机构节能和节约型公共机构建设需求特点,在实际的研究中,形成了以下公共机构节能关键技术:用能设备余热的高效低阻强化传热技术,服务类区域低品位余热梯级利用集成系统技术,空调通风系统余热回收技术等;智能照明控制技术,新型高效采光技术;数据驱动的供热与空调系统前馈控制技术,基于能耗监测、环境监测、机电系统监测智能管理以及调控的"四位一体"监测管控系统平台技术;新型高效整体式复合外墙集成技术,新型高效智能外窗调控技术,高效围护结构装配集成与施工安装技术;节约型公共机构评价标准等关键技术。通过以上关键技术的研究与示范,以减少公共机构建筑能耗,并实现在现有国家标准GB50189的基础上节能25%的目标。     

大数据应用之道

最早提出"大数据时代"到来的是全球知名咨询公司麦肯锡。麦肯锡称:"数据,已经渗透到当今每一个行业和业务职能领域,成为重要的生产因素。人们对于海量数据的挖掘和运用,预示着新一波生产率增长和消费者盈余浪潮的到来。""大数据"在物理学、生物学、环境生态学等领域以及军事、金融、通讯等行业存在已有时日,却因为近年来互联网和信息行业的发展而引起人们关注。进入2012年,大数据一词越来越多地被提及,人们用     

软件定义的云际计算基础理论和方法研究进展

云计算生态中云服务提供者的独立性是天然存在的,但由此带来的单一云服务商边际效益下降、云服务用户平台锁定等痛点问题已严重制约云产业的健康发展。为解决云计算发展新时期的瓶颈性问题,云际计算作为一种前瞻性研究对象,应运而生。云际计算支持传统云各个层面(如IaaS、PaaS、SaaS、DaaS等)的各类云参与者(例如提供者、消费者、代理者、监管者等)之间以互利互惠方式进行双边或多边协作,以应对当前云计算发展所面临的重大挑战。本文首先系统介绍了国家重点研发计划项目"软件定义的云际计算基础理论和方法"的提出动机和研究价值;然后,深刻揭示了云际计算模型机理及其背后的设计哲学,进而详细阐释了3项关键支撑技术和1项综合定制技术的核心思想及所取得的研究进展;最后,紧扣云计算和大数据重点专项任务使命,从云计算和大数据两个维度对未来研究重点进行了展望。