全球变化对生态脆弱区资源环境承载力的影响研究

我国生态脆弱区占国土面积的一半以上,在全球变化和人类活动双重影响下,其生态服务功能逐渐减弱,资源环境承载力下降,严重威胁着区域生态安全与可持续发展。尽管国内外学者已对资源环境承载力的概念体系、评估方法等开展了大量研究工作,但是对生态脆弱区资源环境承载力形成过程及其对全球变化响应机理的认识还不够深入,致使其理论体系和评估方法还不够完善,关于全球变化对生态脆弱区资源环境承载力影响的评估结果还存在很大不确定性。本项目以我国典型生态脆弱区为对象,采用联网观测、联网控制实验、样带—区域调查等手段,开展关键资源环境要素时空变化特征和过程及其对全球变化的响应机理研究,发展资源环境承载力形成理论和生态系统演变与突变转型理论,构建资源环境承载力与资源环境系统脆弱性评估的指标体系及软件平台,准确评估全球变化对生态脆弱区资源环境承载力的影响,确定全球增暖1.5℃情景下的资源环境系统发生转折的阈值,编制生态脆弱区资源环境承载力和资源环境系统脆弱性高精度分布图,服务于国家对生态脆弱区生态安全与可持续发展的重大需求。     

全新世亚洲季风变异与干旱演变及其驱动机制

近年,热带太平洋地区高分辨率气候记录研究对学界普遍接受的气候突变"高纬驱动说"提出质疑,全新世气候突变事件成为全球变化研究的前沿热点。亚洲季风-干旱环境是地球气候系统的关键组成部分,在全球物质和能量循环中起着重要作用。然而,亚洲季风区和干旱区全新世气候突变事件研究仍十分薄弱,百年-年代际气候变率研究尚未展开。本项目选择湖泊沉积和石笋为研究材料,以亚洲季风区和干旱区高分辨率气候记录的关键空白区为重点研究区,开展全新世气候变化的高分辨率、多指标综合集成研究以及多模式、多尺度数值模拟研究,以期查明亚洲季风区和干旱区全新世气候突变事件的结构特征与空间表现、百年-年代际气候变率的时空特征以及现代增温的自然背景,阐明全新世不同时间尺度亚洲季风变异和干旱演变的动力学过程与驱动机制。本项目有望在全新世气候研究领域取得引领性学术成果,在理论认识层面,为理解全新世气候变化机制提出原创性观点;在国家需求层面,为评估和应对全球变化提供科学支撑。     

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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

生态调度问题及其解决策略初探

在回顾分析国内外生态调度发展状况的基础上，分析了河流生态系统的开放复杂生态网络系统特质、多重胁迫的生态响应关系揭示以及与社会经济系统间的调控机制的建立方面对生态调度发展的制约和挑战。针对我国情况，提出了包括整体战略、调控理论方法、技术保障及长效机制等方面的生态调度总体发展策略的建议。     

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。     

生物链调控富营养化技术与工程示范研究

白洋淀是北方草型湖泊的代表,是海河流域水量调节的重要枢纽,是海河流域生态安全保障体系重要一环。近年来水量的短缺、上游及淀中村污水的排入,造成富营养化程度加剧,沼泽化进程加快,大大降低了白洋淀生态服务功能的发挥,严重影响了白洋淀周边50万人的生活和生产,解决白洋淀富营养化和沼泽化问题,恢复生态系统平衡迫在眉睫。针对因缺水和污染引发的富营养化和沼泽化防控与管理技术的需求,水专项以白洋淀为草型湖泊代表,设置了“白洋淀草型富营养化和沼泽化逐级治理技术与工程示范”课题,通过研究揭示草型湖泊富营养化和沼泽化发生驱动机制、变化规律和防治途径。     

东北地区土地资源动态与生态环境变化研究

土地资源动态与生态环境的变化特征及驱动因素是东北地区人地关系研究的核心科学问题。然而,区域尺度、长时间序列的系统分析比较缺乏。在中国科学院重大项目、国家973计划项目等的支持下,中国科学院东北地理与农业生态研究所王宗明、宋开山、张柏等系统揭示了东北地区土地资源动态及其驱动力、黑土农田土壤碳汇效应、内陆湖泊水质参数变化特征与区域生态环境宏观变化趋势。     

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。     

青藏铁路沙害防治技术研究及应用

青藏高原是全球海拔最高、面积最大的独特地理单元,素有“世界屋脊”之称,也被称为世界的第三极,其独特的自然环境和生态系统在全球占有特殊的地位。青藏高原又是中国及东南亚地区许多河流的发源地,是东南亚地区的“江河源”和“生态源”,它的降水、冰雪、气候、植被,以及资源开发过程的生态环境演变状态,势必引起下游生态环境的变化。     

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,...     

基于图像传感技术的海洋浮游生物及鱼卵现场监测与分析

海洋浮游生物是一个庞大而复杂的生态类群,主要由属初级生产力的浮游植物和属次级生产力的浮游动物组成.海洋浮游动物的生物量、种群结构、群落多样以及生活史在海洋生态系统、海洋生物地球花学循环、海洋环境以及全球气候变化研究中起着重要作用.     

湖滨带生物多样性恢复及缓冲区建设技术及工程示范

洱海是我国富营养化初期湖泊的典型代表,近年洱海水质污染的趋势得到了初步遏制,湖泊生态系统的破坏得到了控制,生态修复工作已逐步展开。但目前洱海初步修复的大规模湖滨带（58km）仍然存在着生物多样性低、稳定性不足、缺乏有效管理的问题;东区陡岸型湖滨带自然岸带受到破坏、生态系统受损,亟待修复;而且洱海周边经济快速发展,污染严重,尚未设立湖泊缓冲带,洱海周边区域的发展对洱海水环境保护构成严重威胁。为此,“十一五”水专项洱海项目设立了“湖滨带生物多样性恢复与缓冲区建设技术及工程示范”课题。课题针对洱海处于富营养化初期湖泊的特征,以湖滨带生物多样性恢复及缓冲带污染控制与绿色发展为思路,提出了整个洱海湖滨缓冲带生态建设方案;研发了湖滨带（缓坡型）生物多样性恢复技术、陡岸湖滨带生态修复技术,并与现有技术相结合,集成形成洱海湖滨带生态修复成套技术;研发集成了缓冲带生态构建技术。     

若干重大地质环境突变的地球生物学过程

地球环境的变化直接关系到人类社会的可持续发展,没有对重大地质环境演变规律的全面认识,难以应对当前变化着的气候和环境。物理、化学与生命运动相互交织的动力学过程共同控制着地球环境的变迁。生命过程如何响应与反馈地球环境的变化,是地球科学领域一个亟待解决的重大科学问题。距今2.52亿年二叠纪—三叠纪之交的动物大灭绝,以及大约6亿年前埃迪卡拉纪一系列生物群的出现均显示,大气环境(如温度、氧气含量)、古海洋水化学条件(如缺氧、硫化等)是重大地质突变期直接影响或控制宏体生物的演化与发展的关键环境因素。重大地质突变期的不同地质微生物功能群不仅灵敏地记录了气候、环境与生态系统的变化乃至太阳活动,而且它们还积极参与地球环境的改造,使地球环境处于一个能够不断自我调节的状态。