長江模擬器，是指以長江流域?yàn)閷ο?，以流域水循環(huán)為紐帶，將自然過程與人文過程相耦合而研發(fā)的流域模擬系統(tǒng)及科學(xué)裝置。長江流域模擬器強(qiáng)調(diào)長江上、中、下游以及湖庫－岸線－城市群的互聯(lián)互動(dòng)，強(qiáng)調(diào)長江洪水防御、水力發(fā)電與水生生物保護(hù)等的聯(lián)合調(diào)度，強(qiáng)調(diào)長江流域保護(hù)與發(fā)展的協(xié)調(diào)，具有“監(jiān)測—模擬—評估—預(yù)警—決策—調(diào)控”一體化功能。長江模擬器已應(yīng)用于水利部、生態(tài)環(huán)境部、自然資源部、應(yīng)急管理部、三峽集團(tuán)、國家發(fā)改委宏觀經(jīng)濟(jì)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。研究成果支撐了生態(tài)環(huán)境部國家長江生態(tài)環(huán)境保護(hù)修復(fù)聯(lián)合研究中心的智慧管理平臺，并已應(yīng)用于自然資源部《長江經(jīng)濟(jì)帶國土空間規(guī)劃》的編制。自2020年以來，流域中長期降水趨勢預(yù)報(bào)成果參與了國家氣候中心/水利部水文局會(huì)商，并向應(yīng)急管理部提交了三個(gè)年度長江主汛期水旱災(zāi)害預(yù)測成果，為應(yīng)急管理部災(zāi)害模擬器規(guī)劃設(shè)計(jì)提供了技術(shù)支撐。長江模擬器首席科學(xué)家夏軍多次被特邀在國際重要水大會(huì)報(bào)告長江模擬器，應(yīng)邀在國際頂尖期刊Nature-Water首刊撰文介紹長江模擬器。2023年9月，基于長江模擬器的研究與應(yīng)用實(shí)踐，夏軍教授提出“流域模擬器研發(fā)與應(yīng)用”，得到國際水科學(xué)界的認(rèn)可，被列入國際水文科學(xué)協(xié)會(huì)（IAHS）新的十年計(jì)劃HELPING工作組。長江模擬器研發(fā)為長江大保護(hù)和長江經(jīng)濟(jì)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(qū)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（中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所）

02

旱區(qū)降水稀少、土壤貧瘠、生態(tài)環(huán)境脆弱，對氣候變化和人類活動(dòng)極為敏感。變化環(huán)境下的干旱生態(tài)系統(tǒng)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(tǒng)在單一環(huán)境壓力（如干旱）驅(qū)動(dòng)下的閾值研究取得了一系列重要成果，但復(fù)合環(huán)境壓力（如干旱和放牧）共同驅(qū)動(dòng)的閾值特征更為復(fù)雜而尚未有科學(xué)定論。傅伯杰院士團(tuán)隊(duì)在國家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目“干旱半干旱地區(qū)生態(tài)-水文過程及其對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響”的支持下，開展了中國北方旱區(qū)近4000公里樣帶調(diào)查，結(jié)合多源遙感數(shù)據(jù)、文獻(xiàn)綜述meta數(shù)據(jù)、生態(tài)系統(tǒng)野外臺站（CERN)監(jiān)測資料分析等，首次開發(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(qū)動(dòng)的中國旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的閾值特征，闡明了不同干旱程度所對應(yīng)的放牧強(qiáng)度的“安全操作空間”，為旱區(qū)應(yīng)對氣候變化和放牧的可持續(xù)管理提供科學(xué)基礎(chǔ)。

研究結(jié)果表明，放牧與干旱多呈現(xiàn)協(xié)同作用，導(dǎo)致旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的干旱閾值提前，使生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能更易發(fā)生非線性突變。干旱和最大允許放牧強(qiáng)度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，干旱度每增加0.01單位導(dǎo)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(xiàn)狀及未來氣候變暖情景下不適宜放牧、減小放牧壓力和放牧強(qiáng)度可增加等關(guān)鍵區(qū)。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(bào)道，受到了廣泛關(guān)注。

主要完成人及所在單位：

李長嘉（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

水資源是維持人類和生態(tài)系統(tǒng)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(jì)可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。隨著氣候的持續(xù)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)空格局及未來演變極為不確定，全球水資源問題已發(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(gòu)建了基于水量平衡、彈性系數(shù)法和機(jī)器學(xué)習(xí)等方法的新框架，充分整合了衛(wèi)星遙感、地面觀測、地球系統(tǒng)模型等多源數(shù)據(jù)，系統(tǒng)研究了過去20年水資源可用性和未來30年地表徑流的時(shí)空演變特征。研究發(fā)現(xiàn)，南半球主導(dǎo)了全球陸地水資源可用性近20年的顯著下降趨勢；北半球受區(qū)域間顯著的差異性影響，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(shù)是主控因素，其次是植被變化和人類活動(dòng)等。修正的地球系統(tǒng)模型預(yù)估結(jié)果進(jìn)一步表明，未來30年全球大多數(shù)地區(qū)的地表徑流呈下降趨勢，水資源短缺問題將會(huì)更為嚴(yán)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)于陸地水資源未來演變的認(rèn)識偏差，為全球和區(qū)域水循環(huán)對氣候變化的響應(yīng)機(jī)制研究提供了新認(rèn)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(jì)劃、中國科學(xué)院“率先行動(dòng)”高層次學(xué)術(shù)帥才計(jì)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(qiáng)（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(qiáng)（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

（基于區(qū)域適應(yīng)性的黑土地保護(hù)與利用示范區(qū)分布及核心技術(shù)模式構(gòu)建）

黑土地保護(hù)與利用是國家重大戰(zhàn)略部署，也是地理學(xué)、農(nóng)學(xué)等學(xué)科的前沿和熱點(diǎn)問題。本團(tuán)隊(duì)依托中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（A類）“黑土地保護(hù)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)問題，針對區(qū)域地理環(huán)境、資源和氣候條件差異，研發(fā)區(qū)域適宜性的黑土地保護(hù)利用與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展技術(shù)，形成“用好養(yǎng)好”黑土地的系統(tǒng)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(xiàn)狀本底。構(gòu)建了黑土地天空地一體化監(jiān)測與感知系統(tǒng)，率先完成黑土地10米分辨率土壤有機(jī)質(zhì)遙感制圖及演變速率監(jiān)測，發(fā)布《東北黑土地保護(hù)與利用報(bào)告（2022）》。發(fā)現(xiàn)東北黑土區(qū)約64%的耕地土壤有機(jī)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(jī)質(zhì)下降約為0.065 g/kg，近10年農(nóng)田土壤容重增加0.02 g/cm3；2）揭示了黑土退化過程及土壤有機(jī)質(zhì)周轉(zhuǎn)機(jī)制。闡明了黑土有機(jī)質(zhì)衰減過程中量質(zhì)特征和演變規(guī)律，提出了保護(hù)性耕作下土壤有機(jī)質(zhì)周轉(zhuǎn)和穩(wěn)定的雙源控制機(jī)制，微生物源、植物源組分控制有機(jī)質(zhì)穩(wěn)定性和有效性，豐富了土壤有機(jī)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(qū)溝毀耕地修復(fù)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(jiǎng)一等獎(jiǎng)；研發(fā)了以秸稈、有機(jī)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(hù)與利用系統(tǒng)解決方案。針對東北黑土區(qū)不同自然地理分區(qū)，建成了海倫、長春、沈陽等七個(gè)萬畝示范區(qū)，示范面積17.1 萬畝，輻射推廣面積1.43億畝；打造“龍江模式”“梨樹模式2.0”“大安模式”和“大河灣模式”等區(qū)域適宜性耕作與管理模式，有力支撐黑土地保護(hù)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(dǎo)專項(xiàng)組

量子計(jì)算是一種遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行計(jì)算的新型計(jì)算模式，在網(wǎng)絡(luò)信息安全、大數(shù)據(jù)和人工智能等領(lǐng)域具有巨大的潛在優(yōu)勢。本團(tuán)隊(duì)將量子計(jì)算引入到信息地理學(xué)領(lǐng)域，在地理場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(jì)算的時(shí)空數(shù)據(jù)組織方法，創(chuàng)建了量子計(jì)算適配的可計(jì)算時(shí)空數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，解決了空間數(shù)據(jù)向量子模型的映射問題。②發(fā)展了多尺度時(shí)空數(shù)據(jù)分解、時(shí)空流畫像、行為模擬預(yù)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(yù)測能力；③建立了復(fù)雜時(shí)空約束下地理數(shù)據(jù)多尺度量子模擬技術(shù)，首次實(shí)現(xiàn)了基于超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)的光伏發(fā)電功率預(yù)測模型真機(jī)實(shí)驗(yàn)，應(yīng)用量子計(jì)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(guī)模地理空間優(yōu)化量子模型技術(shù)，驗(yàn)證了基于國產(chǎn)光量子、超導(dǎo)量子計(jì)算平臺以及模擬量子計(jì)算平臺的服務(wù)地理計(jì)算的可行性，應(yīng)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源時(shí)空數(shù)據(jù)分析軟件包QWDAP，設(shè)計(jì)了普通PC-超算集群-量子真機(jī)適應(yīng)的一體化量子計(jì)算模型，簡化了量子地理模型開發(fā)與應(yīng)用分析難度。累計(jì)已發(fā)表相關(guān)論文12篇，授權(quán)國內(nèi)外發(fā)明專利18件，進(jìn)入美日德澳等11國，形成了自主知識產(chǎn)權(quán)體系，獲第八屆伊斯坦布爾國際發(fā)明博覽會(huì)金獎(jiǎng)。項(xiàng)目研究構(gòu)建了量子地理計(jì)算模型并進(jìn)行了典型應(yīng)用場景示范，展示量子計(jì)算的地理學(xué)科適用性，為大數(shù)據(jù)時(shí)代復(fù)雜地理問題求解和大規(guī)模數(shù)據(jù)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(yīng)用數(shù)學(xué)研究院）

樂松山（南京師范大學(xué)）

智  勇（中國移動(dòng)通信集團(tuán)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(jì)技術(shù)研究院）

竇猛漢（本源量子計(jì)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(jiān)（南京師范大學(xué)）

閭國年（南京師范大學(xué)）

06

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，基于手機(jī)信令、社交媒體等地理大數(shù)據(jù)的分析方法和應(yīng)用層出不窮。劉瑜研究團(tuán)隊(duì)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(shù)據(jù)挖掘人的時(shí)空間行為模式，并揭示其背后社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(tuán)隊(duì)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(yīng)用。主要學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)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)而從場所語義、空間交互、地理過程三個(gè)感知維度，構(gòu)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，為地理大數(shù)據(jù)研究提供了指導(dǎo)。2）研發(fā)了包括基于時(shí)譜曲線周期識別、混合活動(dòng)分解、多尺度異常發(fā)現(xiàn)、基于Levy飛行和探索返回機(jī)制的移動(dòng)性模型、流的空間自相關(guān)度量與聚類、城市空間隱性邊界識別、基于圖卷積人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的場所屬性預(yù)測等一系列地理大數(shù)據(jù)分析技術(shù)。3）與自然資源部、新華社等部門，北京、深圳等城市，以及華為、高德等企業(yè)開展合作，實(shí)現(xiàn)了成果的應(yīng)用落地。

社會(huì)感知為多源地理大數(shù)據(jù)應(yīng)用提供了指導(dǎo)，彌補(bǔ)了高時(shí)空分辨率社會(huì)經(jīng)濟(jì)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

粉塵“鐵假說”被認(rèn)為是調(diào)控地球系統(tǒng)碳循環(huán)和全球變化的關(guān)鍵機(jī)制之一。亞洲中緯度干旱區(qū)是全球重要的粉塵源區(qū)。然而，“鐵假說”至今仍未得到關(guān)鍵亞洲粉塵記錄的直接印證。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)歷時(shí)多年，在西昆侖山前海拔3300米的最高黃土臺地中心，通過黃土鉆探，成功獲取了厚達(dá)671米的連續(xù)黃土巖芯，是目前已知的亞洲內(nèi)陸也是全世界最厚的粉塵堆積序列。經(jīng)過團(tuán)隊(duì)10多年研究，首次獲取了360萬年以來連續(xù)高分辨率粉塵通量和營養(yǎng)元素鐵（Fe）等的記錄，發(fā)現(xiàn)亞洲中緯度干旱區(qū)的粉塵釋放和營養(yǎng)物質(zhì)含量，自晚上新世以來呈現(xiàn)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80萬年中更新世氣候轉(zhuǎn)型期，亞洲內(nèi)陸干旱區(qū)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(dǎo)致浮游植物種群由顆石藻轉(zhuǎn)型為固碳作用更強(qiáng)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(nèi)陸氣候進(jìn)一步變干和冰凍圈物理風(fēng)化過程增強(qiáng)，導(dǎo)致內(nèi)陸粉塵釋放以及太平洋Fe2+輸入顯著增加，對海洋生物固碳產(chǎn)生顯著促進(jìn)作用。

該成果提供了亞洲粉塵營養(yǎng)物質(zhì)演化驅(qū)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”的直接證據(jù)，闡明了“青藏高原巖石圈物理風(fēng)化加劇—亞洲粉塵活動(dòng)和營養(yǎng)物質(zhì)增加—海洋生物固碳以及大氣CO2吸收增強(qiáng)—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-太平洋生物圈通過鏈?zhǔn)巾憫?yīng)驅(qū)動(dòng)地球碳循環(huán)和環(huán)境變化的過程與機(jī)制，深化并發(fā)展了“鐵假說”的模型內(nèi)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）

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(zhǔn)確量化氣候變化背景下青藏高原水資源變化，科學(xué)研判未來河流徑流量變化趨勢，是水資源有效利用的基礎(chǔ)與前提。然而，由于青藏高原氣候和地形復(fù)雜，觀測和模型結(jié)果不確定性大，長期以來限制了該問題的深入研究，進(jìn)而限制了水資源變化對流域人類文明興衰的認(rèn)識。在國家自然科學(xué)基金“青藏高原地球系統(tǒng)基礎(chǔ)科學(xué)中心項(xiàng)目”（41988101）、第二次青藏科考項(xiàng)目（2019QZKK010206）和國家自然科學(xué)基金“西南河流源區(qū)徑流變化和適應(yīng)性利用”重大研究計(jì)劃（91547115）等項(xiàng)目的支持下，云南大學(xué)陳峰研究員聯(lián)合國內(nèi)外團(tuán)隊(duì)，基于青藏高原南部樹木年輪寬度數(shù)據(jù)，重建了過去千年來雅魯藏布江、湄公河和薩爾溫江的總徑流量變化，并結(jié)合相關(guān)模式預(yù)測了未來徑流量的變化趨勢。結(jié)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(tǒng)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(jì)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(yīng)，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(xiàn)北大西洋多年代際變率和太平洋十年濤動(dòng)是引起過去千年徑流量變化的重要?dú)夂蛳到y(tǒng)內(nèi)部變率，考慮驅(qū)動(dòng)因素影響的預(yù)測模型結(jié)果顯示，未來青藏高原流入東南亞和南亞的徑流量可能達(dá)到甚至超過中世紀(jì)暖期豐沛水資源的水平。該研究通過打通學(xué)科界限，推動(dòng)了對“全球變化和區(qū)域人類活動(dòng)驅(qū)動(dòng)下青藏高原地球系統(tǒng)鏈?zhǔn)巾憫?yīng)”這一科學(xué)問題的理解。相關(guān)成果發(fā)布在Nature Geoscience等國際權(quán)威期刊。

主要完成人及所在單位：

陳　峰（云南大學(xué)）

滿文敏（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）

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鄉(xiāng)村地域系統(tǒng)類型識別及其轉(zhuǎn)型發(fā)展規(guī)律研究，是新時(shí)期全面推進(jìn)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略亟需解決的重大理論難題，也是國際鄉(xiāng)村地理前沿研究的重要科學(xué)命題。2023年，本團(tuán)隊(duì)啟動(dòng)實(shí)施國家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目“鄉(xiāng)村地域系統(tǒng)協(xié)同觀測與轉(zhuǎn)型機(jī)理及模擬”，系統(tǒng)梳理了鄉(xiāng)村地域系統(tǒng)研究進(jìn)展及其關(guān)鍵科學(xué)問題，創(chuàng)新開展了鄉(xiāng)村地域系統(tǒng)類型識別與轉(zhuǎn)型過程診斷，初步探明了鄉(xiāng)村轉(zhuǎn)型發(fā)展基本規(guī)律及其未來趨向，取得了突破性進(jìn)展和創(chuàng)新性成果：①率先構(gòu)建了“自上而下”的人地系統(tǒng)功能分區(qū)-類型分類-強(qiáng)度分級探測的理論與方法體系，研制了人地系統(tǒng)生活-生產(chǎn)-生態(tài)功能分區(qū)方案，識別出城市型-村鎮(zhèn)型-農(nóng)業(yè)型-生態(tài)型等主導(dǎo)類型，評析了人類足跡強(qiáng)度，系統(tǒng)揭示了2000~2020年中國鄉(xiāng)村人地系統(tǒng)分布、類型和等級變化趨勢；②自主研發(fā)了一套面向鄉(xiāng)村聚落科學(xué)探測的高效遙感制圖模型，顯著提高了對長時(shí)序大范圍條件下鄉(xiāng)村聚落變化自動(dòng)化監(jiān)測水平，發(fā)展了面向鄉(xiāng)村道路識別的形態(tài)學(xué)軟閾值動(dòng)力學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)了鄉(xiāng)村聚落、道路、作物等復(fù)雜場景的智能化精細(xì)識別，破解了鄉(xiāng)村系列數(shù)據(jù)短缺的現(xiàn)實(shí)問題及其探測技術(shù)難題；③創(chuàng)新研制了鄉(xiāng)村地域系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的NATURE多層級響應(yīng)敏感性測度模型，提出了鄉(xiāng)村地域系統(tǒng)轉(zhuǎn)型拐點(diǎn)識別及過程狀態(tài)診斷智能模型架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對鄉(xiāng)村地域系統(tǒng)自然氣候、地域環(huán)境、資源稟賦、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等要素轉(zhuǎn)型趨勢的智能化診斷；④初步搭建了鄉(xiāng)村地域系統(tǒng)轉(zhuǎn)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(yīng)用的異構(gòu)模型集成問題，建立了可共享、高內(nèi)聚、松耦合的鄉(xiāng)村地域系統(tǒng)轉(zhuǎn)型信息服務(wù)集成模式，并發(fā)布可持續(xù)減貧與發(fā)展大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，為鄉(xiāng)村地域系統(tǒng)轉(zhuǎn)型診斷與鄉(xiāng)村振興決策提供了信息化平臺技術(shù)支撐。

本項(xiàng)目2023年在Science Bulletin和《科學(xué)通報(bào)》等期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文33篇，出版著作3部，授權(quán)發(fā)明專利6項(xiàng)，構(gòu)建了鄉(xiāng)村地域系統(tǒng)協(xié)同觀測數(shù)據(jù)集及技術(shù)平臺，多份咨詢報(bào)告被省部委多部門采納，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人劉彥隨研究員因其突出貢獻(xiàn)被授予第三屆全國創(chuàng)新爭先獎(jiǎng)，項(xiàng)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(yuǎn)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）

距今6000至3000年前，歐亞大陸的長距離跨區(qū)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(dāng)今族群和文化的分布奠定了基礎(chǔ)。包括天山和阿爾泰山在內(nèi)的內(nèi)亞山地廊道是早期東西交流的重要通道，該地區(qū)史前人地關(guān)系演變的過程與動(dòng)力受到國內(nèi)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(nóng)業(yè)傳播的時(shí)空過程，其背后的驅(qū)動(dòng)因素與發(fā)生機(jī)制尚不清楚。針對上述問題，蘭州大學(xué)環(huán)境考古團(tuán)隊(duì)與國內(nèi)外機(jī)構(gòu)、學(xué)者合作，在內(nèi)亞山地廊道開展了系統(tǒng)研究。成果包括：1）發(fā)現(xiàn)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(qū)域生產(chǎn)力的提高為東西方人群向草原地區(qū)的遷徙創(chuàng)造了條件，促進(jìn)了史前跨大陸交流的出現(xiàn)；2）發(fā)現(xiàn)該區(qū)域距今約3600年前的降溫事件導(dǎo)致的植被退化激發(fā)了人類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，將人類最早系統(tǒng)開發(fā)煤炭資源的認(rèn)識提前了至少一千年；3）構(gòu)建了闡釋古人地關(guān)系演變機(jī)制的概念模型，提出區(qū)域尺度技術(shù)與社會(huì)革新促進(jìn)人口快速增長及人群與技術(shù)的廣泛擴(kuò)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(nèi)亞山地廊道青銅文化發(fā)展得益于豐富草場、綠洲資源與新傳入農(nóng)牧業(yè)的高度契合。

本研究立足但不局限于內(nèi)亞山地廊道，研究團(tuán)隊(duì)更多關(guān)注了氣候環(huán)境變化背景下普適性的人類適應(yīng)行為，以及宏大時(shí)代背景下不同尺度空間范圍內(nèi)各類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)系演變的過程與機(jī)制提供了關(guān)鍵科學(xué)證據(jù)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(nèi)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(xiàn)。

主要完成人及所在單位：

董廣輝（蘭州大學(xué)）

仇夢晗（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)）