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2023年度“中國地理科學(xué)十大研究進(jìn)展”評選揭曉
發(fā)布時(shí)間:2024-6-11 來(lái)源:中國地理學(xué)會(huì )

為全面貫徹黨的二十大精神,面向國家戰略需求和長(cháng)遠發(fā)展,強化國家戰略科技力量,加快實(shí)施國家重大科技項目,加強基礎研究,聚焦科技自立自強,打贏(yíng)關(guān)鍵核心技術(shù)攻堅戰,推動(dòng)我國地理科學(xué)事業(yè)發(fā)展,根據《“中國地理科學(xué)十大研究進(jìn)展”遴選實(shí)施辦法》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“遴選實(shí)施辦法”),中國地理學(xué)會(huì )于2024年1月啟動(dòng)了2023年度“中國地理科學(xué)十大研究進(jìn)展”遴選工作。


根據遴選實(shí)施辦法,經(jīng)中國地理學(xué)會(huì )會(huì )士和常務(wù)理事及本會(huì )所屬分支機構推薦、形式審查、遴選專(zhuān)家組初評和終評,遴選出“長(cháng)江模擬器研發(fā)及其應用”等10項成果為2023年度中國地理科學(xué)十大研究進(jìn)展。最終,經(jīng)中國地理學(xué)會(huì )常務(wù)理事會(huì )審議批準,本會(huì )決定予以發(fā)布。


本次“中國地理科學(xué)十大研究進(jìn)展”代表了2023年度中國地理科學(xué)領(lǐng)域在基礎研究和應用開(kāi)發(fā)方面最新的研究進(jìn)展和重大研究突破,充分體現了多學(xué)科交叉匯聚與多技術(shù)跨界融合的地理學(xué)傳統特質(zhì)和現代科學(xué)范式的革新方向,體現了中國地理科學(xué)面向世界科學(xué)前沿和服務(wù)于國民經(jīng)濟建設相統一的發(fā)展主線(xiàn)。


希望相關(guān)科研團隊珍惜榮譽(yù),再接再厲,并以此次入選為契機,嚴謹治學(xué),鑄造精品,創(chuàng )新?tīng)幭?,為我國地理科學(xué)發(fā)展做出新的貢獻。也希望全國廣大地理科研工作者持續跟蹤學(xué)科發(fā)展前沿,匯聚新智力,在科學(xué)研究中認真做好成果的梳理與總結;激發(fā)新動(dòng)能,使我國地理科學(xué)發(fā)展做到“頂天立地”,與黨和國家事業(yè)發(fā)展要求相適應、同人民群眾期待相契合、同我國綜合國力和國際地位相匹配,進(jìn)而引領(lǐng)世界地理學(xué)發(fā)展。


01

成果名稱(chēng):長(cháng)江模擬器研發(fā)及其應用

主要完成人單位:中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所、武漢大學(xué)、中國科學(xué)院水生生物研究所、中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所、中國科學(xué)院上海天文臺、中國科學(xué)院大氣物理研究所、中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院

成果簡(jiǎn)介:

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長(cháng)江模擬器,是指以長(cháng)江流域為對象,以流域水循環(huán)為紐帶,將自然過(guò)程與人文過(guò)程相耦合而研發(fā)的流域模擬系統及科學(xué)裝置。長(cháng)江流域模擬器強調長(cháng)江上、中、下游以及湖庫-岸線(xiàn)-城市群的互聯(lián)互動(dòng),強調長(cháng)江洪水防御、水力發(fā)電與水生生物保護等的聯(lián)合調度,強調長(cháng)江流域保護與發(fā)展的協(xié)調,具有“監測—模擬—評估—預警—決策—調控”一體化功能。長(cháng)江模擬器已應用于水利部、生態(tài)環(huán)境部、自然資源部、應急管理部、三峽集團、國家發(fā)改委宏觀(guān)經(jīng)濟研究院、重慶市政府、武漢市政府和九江市政府等國家多部委和地方政府部門(mén)。研究成果支撐了生態(tài)環(huán)境部國家長(cháng)江生態(tài)環(huán)境保護修復聯(lián)合研究中心的智慧管理平臺,并已應用于自然資源部《長(cháng)江經(jīng)濟帶國土空間規劃》的編制。自2020年以來(lái),流域中長(cháng)期降水趨勢預報成果參與了國家氣候中心/水利部水文局會(huì )商,并向應急管理部提交了三個(gè)年度長(cháng)江主汛期水旱災害預測成果,為應急管理部災害模擬器規劃設計提供了技術(shù)支撐。長(cháng)江模擬器首席科學(xué)家夏軍多次被特邀在國際重要水大會(huì )報告長(cháng)江模擬器,應邀在國際頂尖期刊Nature-Water首刊撰文介紹長(cháng)江模擬器。2023年9月,基于長(cháng)江模擬器的研究與應用實(shí)踐,夏軍教授提出“流域模擬器研發(fā)與應用”,得到國際水科學(xué)界的認可,被列入國際水文科學(xué)協(xié)會(huì )(IAHS)新的十年計劃HELPING工作組。長(cháng)江模擬器研發(fā)為長(cháng)江大保護和長(cháng)江經(jīng)濟帶高質(zhì)量綠色發(fā)展提供了重要科技支撐,對提升流域管理水平和創(chuàng )新區域綠色發(fā)展模式具有重大的科學(xué)和實(shí)踐意義。


主要完成人及所在單位:

夏   軍(武漢大學(xué))

占車(chē)生(中國科學(xué)院大氣物理研究所)

林忠輝(中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所)

鄒  磊(中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所)

王洪鑄(中國科學(xué)院水生生物研究所)

張永勇(中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所)

朱廣偉(中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所)

金雙根(中國科學(xué)院上海天文臺)

曾思棟(中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院)

佘敦先(武漢大學(xué))

胡  實(shí)(中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所)

王月玲(中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所)

杜朝陽(yáng)(中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所)


02

成果名稱(chēng):干旱和放牧共同驅動(dòng)的中國旱區生態(tài)系統閾值

主要完成人單位:北京師范大學(xué)

成果簡(jiǎn)介:

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旱區降水稀少、土壤貧瘠、生態(tài)環(huán)境脆弱,對氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)極為敏感。變化環(huán)境下的干旱生態(tài)系統閾值是地理學(xué)和生態(tài)學(xué)研究的前沿領(lǐng)域之一。目前關(guān)于干旱生態(tài)系統在單一環(huán)境壓力(如干旱)驅動(dòng)下的閾值研究取得了一系列重要成果,但復合環(huán)境壓力(如干旱和放牧)共同驅動(dòng)的閾值特征更為復雜而尚未有科學(xué)定論。傅伯杰院士團隊在國家自然科學(xué)基金重大項目“干旱半干旱地區生態(tài)-水文過(guò)程及其對生態(tài)系統服務(wù)功能的影響”的支持下,開(kāi)展了中國北方旱區近4000公里樣帶調查,結合多源遙感數據、文獻綜述meta數據、生態(tài)系統野外臺站(CERN)監測資料分析等,首次開(kāi)發(fā)了綜合考慮干旱和放牧共同作用的二維閾值模型,揭示了干旱和放牧共同驅動(dòng)的中國旱區生態(tài)系統的閾值特征,闡明了不同干旱程度所對應的放牧強度的“安全操作空間”,為旱區應對氣候變化和放牧的可持續管理提供科學(xué)基礎。


研究結果表明,放牧與干旱多呈現協(xié)同作用,導致旱區生態(tài)系統的干旱閾值提前,使生態(tài)系統結構、功能更易發(fā)生非線(xiàn)性突變。干旱和最大允許放牧強度呈負相關(guān)關(guān)系,干旱度每增加0.01單位導致最大允許放牧量下降2.4%。由干旱和放牧的關(guān)系確定了放牧的安全操作空間,識別出現狀及未來(lái)氣候變暖情景下不適宜放牧、減小放牧壓力和放牧強度可增加等關(guān)鍵區。相關(guān)研究成果于2023年發(fā)表在Nature Sustainability、Science Bulletin、Global Change Biology、Science of the Total Environment、Environmental Research Letters、Ecological Indicators等期刊。被國家自然科學(xué)基金委員會(huì )官網(wǎng)、科學(xué)網(wǎng)、York Environmental Sustainability Institute官網(wǎng)等報道,受到了廣泛關(guān)注。


主要完成人及所在單位:

李長(cháng)嘉(北京師范大學(xué))

傅伯杰(北京師范大學(xué))

王  帥(北京師范大學(xué))

周文心(北京師范大學(xué))

任灼冰(北京師范大學(xué))

劉焱序(北京師范大學(xué))

李  琰(北京師范大學(xué))

趙文武(北京師范大學(xué))


03

成果名稱(chēng):氣候變化背景下全球陸地水資源的時(shí)空響應格局及其歸因

主要完成人單位:中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所

成果簡(jiǎn)介:

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水資源是維持人類(lèi)和生態(tài)系統生存和發(fā)展的首要條件,對于保障我國糧食安全和社會(huì )經(jīng)濟可持續發(fā)展至關(guān)重要。隨著(zhù)氣候的持續增暖、人口的急劇增加、環(huán)境的日趨惡化,水資源匱乏與需求矛盾變得愈加尖銳,以至于水資源可利用性的時(shí)空格局及未來(lái)演變極為不確定,全球水資源問(wèn)題已發(fā)生了深刻變化,成為各國重點(diǎn)關(guān)注和亟待解決的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。為了解決這一難題,該研究構建了基于水量平衡、彈性系數法和機器學(xué)習等方法的新框架,充分整合了衛星遙感、地面觀(guān)測、地球系統模型等多源數據,系統研究了過(guò)去20年水資源可用性和未來(lái)30年地表徑流的時(shí)空演變特征。研究發(fā)現,南半球主導了全球陸地水資源可用性近20年的顯著(zhù)下降趨勢;北半球受區域間顯著(zhù)的差異性影響,其水資源可用性變化趨勢微弱。歸因分析表明,氣候模態(tài)如厄爾尼諾-南方濤動(dòng)指數是主控因素,其次是植被變化和人類(lèi)活動(dòng)等。修正的地球系統模型預估結果進(jìn)一步表明,未來(lái)30年全球大多數地區的地表徑流呈下降趨勢,水資源短缺問(wèn)題將會(huì )更為嚴峻。研究成果揭示了近20年全球陸地水資源可利用性的基本演變特征,修正了關(guān)于陸地水資源未來(lái)演變的認識偏差,為全球和區域水循環(huán)對氣候變化的響應機制研究提供了新認知。研究成果于2023年以Research Article形式發(fā)表在《Science》和《Nature Water》等雜志上,入選《Science》官網(wǎng)頭條新聞。研究獲得國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、中國科學(xué)院“率先行動(dòng)”高層次學(xué)術(shù)帥才計劃、第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究及國家自然科學(xué)基金等資助。


主要完成人及所在單位:

張永強(中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所)

李聰聰(中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所)

張選澤(中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所)

馬  寧(中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所)

田  靜(中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所)

于  強(中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所)

劉昌明(中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所)


04

成果名稱(chēng):黑土地保護與利用理論技術(shù)創(chuàng )新及示范應用

主要完成人單位:中國科學(xué)院東北地理與農業(yè)生態(tài)研究所、中國科學(xué)院南京土壤研究所、中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所、中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所、中國科學(xué)院上海微小衛星創(chuàng )新院、中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所、中國科學(xué)院沈陽(yáng)應用生態(tài)研究所

成果簡(jiǎn)介:

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(基于區域適應性的黑土地保護與利用示范區分布及核心技術(shù)模式構建)


黑土地保護與利用是國家重大戰略部署,也是地理學(xué)、農學(xué)等學(xué)科的前沿和熱點(diǎn)問(wèn)題。本團隊依托中國科學(xué)院戰略性先導科技專(zhuān)項(A類(lèi))“黑土地保護與利用科技創(chuàng )新工程(黑土糧倉)”,聚焦東北黑土地“變薄、變瘦、變硬”背后的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題,針對區域地理環(huán)境、資源和氣候條件差異,研發(fā)區域適宜性的黑土地保護利用與現代農業(yè)發(fā)展技術(shù),形成“用好養好”黑土地的系統解決方案,科技支撐國家糧食安全,取得了系列創(chuàng )新性成果:1)摸清了東北黑土地退化現狀本底。構建了黑土地天空地一體化監測與感知系統,率先完成黑土地10米分辨率土壤有機質(zhì)遙感制圖及演變速率監測,發(fā)布《東北黑土地保護與利用報告(2022)》。發(fā)現東北黑土區約64%的耕地土壤有機質(zhì)呈下降趨勢,近40年旱地黑土層下降速率約為0.19 cm/年,土壤有機質(zhì)下降約為0.065 g/kg,近10年農田土壤容重增加0.02 g/cm3;2)揭示了黑土退化過(guò)程及土壤有機質(zhì)周轉機制。闡明了黑土有機質(zhì)衰減過(guò)程中量質(zhì)特征和演變規律,提出了保護性耕作下土壤有機質(zhì)周轉和穩定的雙源控制機制,微生物源、植物源組分控制有機質(zhì)穩定性和有效性,豐富了土壤有機質(zhì)的微生物碳泵理論;3)研發(fā)了黑土地退化阻控及健康培育新技術(shù)。研發(fā)了黑土區溝毀耕地修復技術(shù),支撐國家侵蝕溝治理重大任務(wù),獲2023年吉林省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎一等獎;研發(fā)了以秸稈、有機肥、天然腐殖質(zhì)材料等施用為核心的黑土健康培育技術(shù),提升了黑土耕地地力,減少了化肥施用;4)初步形成了黑土地保護與利用系統解決方案。針對東北黑土區不同自然地理分區,建成了海倫、長(cháng)春、沈陽(yáng)等七個(gè)萬(wàn)畝示范區,示范面積17.1 萬(wàn)畝,輻射推廣面積1.43億畝;打造“龍江模式”“梨樹(shù)模式2.0”“大安模式”和“大河灣模式”等區域適宜性耕作與管理模式,有力支撐黑土地保護利用國家重大工程和任務(wù)。


主要完成人及所在單位:

“黑土糧倉”先導專(zhuān)項組


05

成果名稱(chēng):量子地理計算技術(shù)、軟件及應用


主要完成人單位:南京師范大學(xué)、北京雁棲湖應用數學(xué)研究院、南京郵電大學(xué)、本源量子計算科技(合肥)股份有限公司、國網(wǎng)安徽省電力有限公司經(jīng)濟技術(shù)研究院、中國移動(dòng)通信集團江蘇有限公司泰州分公司

成果簡(jiǎn)介:

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量子計算是一種遵循量子力學(xué)規律進(jìn)行計算的新型計算模式,在網(wǎng)絡(luò )信息安全、大數據和人工智能等領(lǐng)域具有巨大的潛在優(yōu)勢。本團隊將量子計算引入到信息地理學(xué)領(lǐng)域,在地理場(chǎng)景建模和泛在信息處理方面取得了系列原創(chuàng )性成果:①建立了面向量子計算的時(shí)空數據組織方法,創(chuàng )建了量子計算適配的可計算時(shí)空數據模型和數據結構,解決了空間數據向量子模型的映射問(wèn)題。②發(fā)展了多尺度時(shí)空數據分解、時(shí)空流畫(huà)像、行為模擬預測等模型,提出了量子空間優(yōu)化和時(shí)空分析方法,提升了時(shí)空流多尺度動(dòng)態(tài)演化模擬和預測能力;③建立了復雜時(shí)空約束下地理數據多尺度量子模擬技術(shù),首次實(shí)現了基于超導量子計算機的光伏發(fā)電功率預測模型真機實(shí)驗,應用量子計算算法,在大科學(xué)裝置上成功實(shí)施了海岸帶模型和陸面模式的優(yōu)化模擬;④研制了大規模地理空間優(yōu)化量子模型技術(shù),驗證了基于國產(chǎn)光量子、超導量子計算平臺以及模擬量子計算平臺的服務(wù)地理計算的可行性,應用于電力、交通、通信等領(lǐng)域;⑤研發(fā)了基于量子游走的開(kāi)源時(shí)空數據分析軟件包QWDAP,設計了普通PC-超算集群-量子真機適應的一體化量子計算模型,簡(jiǎn)化了量子地理模型開(kāi)發(fā)與應用分析難度。累計已發(fā)表相關(guān)論文12篇,授權國內外發(fā)明專(zhuān)利18件,進(jìn)入美日德澳等11國,形成了自主知識產(chǎn)權體系,獲第八屆伊斯坦布爾國際發(fā)明博覽會(huì )金獎。項目研究構建了量子地理計算模型并進(jìn)行了典型應用場(chǎng)景示范,展示量子計算的地理學(xué)科適用性,為大數據時(shí)代復雜地理問(wèn)題求解和大規模數據分析提供了新的技術(shù)路徑。

 

主要完成人及所在單位:

袁林旺(南京師范大學(xué))

俞肇元(南京師范大學(xué))

劉  熠(北京雁棲湖應用數學(xué)研究院)

樂(lè )松山(南京師范大學(xué))

智  勇(中國移動(dòng)通信集團江蘇有限公司泰州分公司)

潘  東(國網(wǎng)安徽省電力有限公司經(jīng)濟技術(shù)研究院)

竇猛漢(本源量子計算科技(合肥)股份有限公司)

胡  旭(南京師范大學(xué))

周鑫鑫(南京郵電大學(xué))

李冬雙(南京師范大學(xué))

仲  騰(南京師范大學(xué))

潘炳煌(南京師范大學(xué))

吳明光(南京師范大學(xué))

周良辰(南京師范大學(xué))

羅  文(南京師范大學(xué))

譚駱堅(南京師范大學(xué))

閭國年(南京師范大學(xué))


06

成果名稱(chēng):社會(huì )感知理論和方法研究

主要完成人單位:北京大學(xué)

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隨著(zhù)信息技術(shù)的快速發(fā)展,基于手機信令、社交媒體等地理大數據的分析方法和應用層出不窮。劉瑜研究團隊創(chuàng )新性地提出了社會(huì )感知理論,它是指基于多源地理大數據挖掘人的時(shí)空間行為模式,并揭示其背后社會(huì )經(jīng)濟特征的研究方法,從而提供了一條“由人及地”的研究路徑。


該成果基于團隊多年研究工作,全面梳理了社會(huì )感知的基本理論、相關(guān)分析方法及應用。主要學(xué)術(shù)貢獻如下:1)形成了完整的社會(huì )感知理論和方法體系,包括對人感知、對地感知,進(jìn)而從場(chǎng)所語(yǔ)義、空間交互、地理過(guò)程三個(gè)感知維度,構建了技術(shù)框架,并提出了融合遙感和社會(huì )感知的技術(shù)路線(xiàn),為地理大數據研究提供了指導。2)研發(fā)了包括基于時(shí)譜曲線(xiàn)周期識別、混合活動(dòng)分解、多尺度異常發(fā)現、基于Levy飛行和探索返回機制的移動(dòng)性模型、流的空間自相關(guān)度量與聚類(lèi)、城市空間隱性邊界識別、基于圖卷積人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的場(chǎng)所屬性預測等一系列地理大數據分析技術(shù)。3)與自然資源部、新華社等部門(mén),北京、深圳等城市,以及華為、高德等企業(yè)開(kāi)展合作,實(shí)現了成果的應用落地。


社會(huì )感知為多源地理大數據應用提供了指導,彌補了高時(shí)空分辨率社會(huì )經(jīng)濟要素感知能力不足的缺憾,成為信息地理學(xué)領(lǐng)域一個(gè)重要研究方向。


主要完成人及所在單位:

劉  瑜(北京大學(xué))


07


成果名稱(chēng):亞洲粉塵驅動(dòng)太平洋生態(tài)系統和全球變化

主要完成人單位:中國科學(xué)院青藏高原研究所、蘭州大學(xué)、中國科學(xué)院青海鹽湖研究所

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粉塵“鐵假說(shuō)”被認為是調控地球系統碳循環(huán)和全球變化的關(guān)鍵機制之一。亞洲中緯度干旱區是全球重要的粉塵源區。然而,“鐵假說(shuō)”至今仍未得到關(guān)鍵亞洲粉塵記錄的直接印證。項目團隊歷時(shí)多年,在西昆侖山前海拔3300米的最高黃土臺地中心,通過(guò)黃土鉆探,成功獲取了厚達671米的連續黃土巖芯,是目前已知的亞洲內陸也是全世界最厚的粉塵堆積序列。經(jīng)過(guò)團隊10多年研究,首次獲取了360萬(wàn)年以來(lái)連續高分辨率粉塵通量和營(yíng)養元素鐵(Fe)等的記錄,發(fā)現亞洲中緯度干旱區的粉塵釋放和營(yíng)養物質(zhì)含量,自晚上新世以來(lái)呈現出階段性增加趨勢,對北太平洋和南海生物地球化學(xué)循環(huán)產(chǎn)生重要影響。尤其在約80萬(wàn)年中更新世氣候轉型期,亞洲內陸干旱區輸送至北太平洋的Fe元素以及Fe2+通量分別增加了約70%和120%,促進(jìn)了北太平洋生物繁盛,并導致浮游植物種群由顆石藻轉型為固碳作用更強的硅藻,消耗了大量大氣CO2,加劇了全球氣候變冷。全球變冷又促使亞洲內陸氣候進(jìn)一步變干和冰凍圈物理風(fēng)化過(guò)程增強,導致內陸粉塵釋放以及太平洋Fe2+輸入顯著(zhù)增加,對海洋生物固碳產(chǎn)生顯著(zhù)促進(jìn)作用。


該成果提供了亞洲粉塵營(yíng)養物質(zhì)演化驅動(dòng)大洋生物活動(dòng)、生物多樣性和全球氣候變化的“鐵假說(shuō)”的直接證據,闡明了“青藏高原巖石圈物理風(fēng)化加劇—亞洲粉塵活動(dòng)和營(yíng)養物質(zhì)增加—海洋生物固碳以及大氣CO2吸收增強—全球氣候變冷”的碳循環(huán)工作模型,揭示出了青藏高原巖石圈/冰凍圈-大氣圈-太平洋生物圈通過(guò)鏈式響應驅動(dòng)地球碳循環(huán)和環(huán)境變化的過(guò)程與機制,深化并發(fā)展了“鐵假說(shuō)”的模型內容。


主要完成人及所在單位:

昝金波(中國科學(xué)院青藏高原研究所)

方小敏(中國科學(xué)院青藏高原研究所)

楊勝利(蘭州大學(xué))

韓文霞(中國科學(xué)院青海鹽湖研究所)

寧文曉(中國科學(xué)院青藏高原研究所)

康 ?。ㄖ袊茖W(xué)院青藏高原研究所)

胡 喆(中國科學(xué)院青藏高原研究所)


08

成果名稱(chēng):過(guò)去千年高亞洲水塔對東南亞文明演化影響

主要完成人單位:云南大學(xué)、中國科學(xué)院大氣物理研究所、中國氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所、中國科學(xué)院植物研究所

成果簡(jiǎn)介:

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源于青藏高原的大江大河對全球一半以上人口的福祉至關(guān)重要。準確量化氣候變化背景下青藏高原水資源變化,科學(xué)研判未來(lái)河流徑流量變化趨勢,是水資源有效利用的基礎與前提。然而,由于青藏高原氣候和地形復雜,觀(guān)測和模型結果不確定性大,長(cháng)期以來(lái)限制了該問(wèn)題的深入研究,進(jìn)而限制了水資源變化對流域人類(lèi)文明興衰的認識。在國家自然科學(xué)基金“青藏高原地球系統基礎科學(xué)中心項目”(41988101)、第二次青藏科考項目(2019QZKK010206)和國家自然科學(xué)基金“西南河流源區徑流變化和適應性利用”重大研究計劃(91547115)等項目的支持下,云南大學(xué)陳峰研究員聯(lián)合國內外團隊,基于青藏高原南部樹(shù)木年輪寬度數據,重建了過(guò)去千年來(lái)雅魯藏布江、湄公河和薩爾溫江的總徑流量變化,并結合相關(guān)模式預測了未來(lái)徑流量的變化趨勢。結果表明,(1)青藏高原徑流量與流域下游旱季植被生產(chǎn)力顯著(zhù)正相關(guān),指示青藏高原徑流量對東南亞生態(tài)和社會(huì )系統功能的重要性;(2)青藏高原徑流量在流域文明演化進(jìn)程中扮演了重要角色,中世紀暖期豐沛的河流水資源促進(jìn)了蒲甘王朝崛起和吳哥窟修建,而小冰期水資源較少與緬甸衰弱和吳哥窟廢棄相對應,這為東南亞文明演化研究提供了新的視角;(3)研究還發(fā)現北大西洋多年代際變率和太平洋十年濤動(dòng)是引起過(guò)去千年徑流量變化的重要氣候系統內部變率,考慮驅動(dòng)因素影響的預測模型結果顯示,未來(lái)青藏高原流入東南亞和南亞的徑流量可能達到甚至超過(guò)中世紀暖期豐沛水資源的水平。該研究通過(guò)打通學(xué)科界限,推動(dòng)了對“全球變化和區域人類(lèi)活動(dòng)驅動(dòng)下青藏高原地球系統鏈式響應”這一科學(xué)問(wèn)題的理解。相關(guān)成果發(fā)布在Nature Geoscience等國際權威期刊。


主要完成人及所在單位:

陳 峰(云南大學(xué))

滿(mǎn)文敏(中國科學(xué)院大氣物理研究所)

何大明(云南大學(xué))

王世杰(云南大學(xué))

袁玉江 (中國氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所)

胡 茂(云南大學(xué))

趙曉恩(云南大學(xué))

陳友平(云南大學(xué))

張合理(中國氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所)

羅 賢(云南大學(xué))

尚華明(中國氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所)

喻樹(shù)龍(中國氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所)

方歐婭(中國科學(xué)院植物研究所)


09

成果名稱(chēng):鄉村地域系統類(lèi)型識別與轉型診斷研究

主要完成人單位:中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所、武漢大學(xué)

成果簡(jiǎn)介:

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鄉村地域系統類(lèi)型識別及其轉型發(fā)展規律研究,是新時(shí)期全面推進(jìn)鄉村振興戰略亟需解決的重大理論難題,也是國際鄉村地理前沿研究的重要科學(xué)命題。2023年,本團隊啟動(dòng)實(shí)施國家自然科學(xué)基金重大項目“鄉村地域系統協(xié)同觀(guān)測與轉型機理及模擬”,系統梳理了鄉村地域系統研究進(jìn)展及其關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題,創(chuàng )新開(kāi)展了鄉村地域系統類(lèi)型識別與轉型過(guò)程診斷,初步探明了鄉村轉型發(fā)展基本規律及其未來(lái)趨向,取得了突破性進(jìn)展和創(chuàng )新性成果:①率先構建了“自上而下”的人地系統功能分區-類(lèi)型分類(lèi)-強度分級探測的理論與方法體系,研制了人地系統生活-生產(chǎn)-生態(tài)功能分區方案,識別出城市型-村鎮型-農業(yè)型-生態(tài)型等主導類(lèi)型,評析了人類(lèi)足跡強度,系統揭示了2000~2020年中國鄉村人地系統分布、類(lèi)型和等級變化趨勢;②自主研發(fā)了一套面向鄉村聚落科學(xué)探測的高效遙感制圖模型,顯著(zhù)提高了對長(cháng)時(shí)序大范圍條件下鄉村聚落變化自動(dòng)化監測水平,發(fā)展了面向鄉村道路識別的形態(tài)學(xué)軟閾值動(dòng)力學(xué)模型,實(shí)現了鄉村聚落、道路、作物等復雜場(chǎng)景的智能化精細識別,破解了鄉村系列數據短缺的現實(shí)問(wèn)題及其探測技術(shù)難題;③創(chuàng )新研制了鄉村地域系統轉型的NATURE多層級響應敏感性測度模型,提出了鄉村地域系統轉型拐點(diǎn)識別及過(guò)程狀態(tài)診斷智能模型架構,實(shí)現了對鄉村地域系統自然氣候、地域環(huán)境、資源稟賦、社會(huì )經(jīng)濟等要素轉型趨勢的智能化診斷;④初步搭建了鄉村地域系統轉型診斷-探測-模擬綜合技術(shù)平臺,解決了多粒度、多層次、多應用的異構模型集成問(wèn)題,建立了可共享、高內聚、松耦合的鄉村地域系統轉型信息服務(wù)集成模式,并發(fā)布可持續減貧與發(fā)展大數據系統,為鄉村地域系統轉型診斷與鄉村振興決策提供了信息化平臺技術(shù)支撐。


本項目2023年在Science Bulletin和《科學(xué)通報》等期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文33篇,出版著(zhù)作3部,授權發(fā)明專(zhuān)利6項,構建了鄉村地域系統協(xié)同觀(guān)測數據集及技術(shù)平臺,多份咨詢(xún)報告被省部委多部門(mén)采納,項目負責人劉彥隨研究員因其突出貢獻被授予第三屆全國創(chuàng )新?tīng)幭泉?,項目成員劉彥隨、李裕瑞、李玉恒等入選全球高被引科學(xué)家。


主要完成人及所在單位:

劉彥隨(中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所)

王黎明(中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所)

何建華(武漢大學(xué))

王介勇(中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所)

李裕瑞(中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所)

趙  娜(中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所)

范澤孟(中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所)

李玉恒(中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所)

王永生(中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所)

劉正佳(中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所)

曹  智(中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所)

郭遠智(中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所)

陳宗峰(中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所)

馮巍侖(中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所)


10

成果名稱(chēng):內亞山地廊道史前東西方交流及人地關(guān)系演變過(guò)程與機制

主要完成人單位:蘭州大學(xué)

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距今6000至3000年前,歐亞大陸的長(cháng)距離跨區域交流不僅首次溝通起了東西方兩大文明體系,重塑了世界早期文明的地理格局,也為當今族群和文化的分布奠定了基礎。包括天山和阿爾泰山在內的內亞山地廊道是早期東西交流的重要通道,該地區史前人地關(guān)系演變的過(guò)程與動(dòng)力受到國內外學(xué)者的廣泛關(guān)注。已有研究大多聚焦于史前跨大陸交流與農業(yè)傳播的時(shí)空過(guò)程,其背后的驅動(dòng)因素與發(fā)生機制尚不清楚。針對上述問(wèn)題,蘭州大學(xué)環(huán)境考古團隊與國內外機構、學(xué)者合作,在內亞山地廊道開(kāi)展了系統研究。成果包括:1)發(fā)現以阿爾泰山為核心的廊道北部距今6500至3600年氣候溫暖,尤其在距今4800至4300年,區域生產(chǎn)力的提高為東西方人群向草原地區的遷徙創(chuàng )造了條件,促進(jìn)了史前跨大陸交流的出現;2)發(fā)現該區域距今約3600年前的降溫事件導致的植被退化激發(fā)了人類(lèi)對新能源的迫切需求,煙煤成為薪柴之后天山中部吉仁臺溝口遺址先民的燃料新選擇,將人類(lèi)最早系統開(kāi)發(fā)煤炭資源的認識提前了至少一千年;3)構建了闡釋古人地關(guān)系演變機制的概念模型,提出區域尺度技術(shù)與社會(huì )革新促進(jìn)人口快速增長(cháng)及人群與技術(shù)的廣泛擴散,大陸尺度資源與社會(huì )格局的契合度深刻影響文化地理格局,指出內亞山地廊道青銅文化發(fā)展得益于豐富草場(chǎng)、綠洲資源與新傳入農牧業(yè)的高度契合。


本研究立足但不局限于內亞山地廊道,研究團隊更多關(guān)注了氣候環(huán)境變化背景下普適性的人類(lèi)適應行為,以及宏大時(shí)代背景下不同尺度空間范圍內各類(lèi)自然和人文因素的互動(dòng)模式,為深入理解早期跨大陸交流背景下人地關(guān)系演變的過(guò)程與機制提供了關(guān)鍵科學(xué)證據和新的理論闡釋。相關(guān)成果于2023年在Science Advances、Nature Communications、The Innovation Geoscience等國際高水平期刊上發(fā)表,引起國內外學(xué)者、媒體和公眾的廣泛關(guān)注,對推動(dòng)地理學(xué)和相關(guān)學(xué)科的發(fā)展做出了貢獻。


主要完成人及所在單位:

董廣輝(蘭州大學(xué))

仇夢(mèng)晗(蘭州大學(xué))

向麗雄(蘭州大學(xué))

杜琳垚(蘭州大學(xué))

黃小忠(蘭州大學(xué))


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