关于中国全球环境变化人文因素研究发展方向的思考

人类如何合理地管理"地球生命支撑系统",以满足人类对可持续发展的追求,是全球环境变化GlobalEnvironmentalChange ,GEC）研究必须回答的问题。国际全球环境变化人文因素计划（Interna t ionalHumanDimensionsProgramm eonGlobalEnvironmentalChange,IHDP）侧重于全球环境变化的人文因素（HumanDimensionsofGlobalEnvironmentalChange,HDGEC）研究方面。在对国际HDGEC研究发展大势进行科学判断的基础上,概述了中国HDGEC研究进展,分析了中国HDGEC研究面临的挑战和机遇,探讨了我国HDGEC研究的未来发展走势。展望未来,我国HDGEC研究应立足国情,着眼全球,把握趋势与时机,在重大研究问题、能力建设等方面有所发展、突破。     

现代地球系统科学——可持续发展战略的科学基础

人类的发展战略正在发生根本性地转变,用可持续发展战略代替以传统工业为基础的发展战略已成为国际社会的共识。讨论了现代地球系统科学及其与可持续发展的关系等问题,认为在现代地球系统演变过程中,全球环境是基础,人类圈为主导;现代地球系统科学是可持续发展战略的科学基础;实施可持续发展战略必须协调人类圈和全球环境的关系等。     

国际湿地科学研究进展和中国湿地科学研究优先领域与展望

湿地科学已成为国际学术界的重要学科和优势领域，它纵横双向发展、学科体系扩大、研究深入、内容增多、领域拓宽。国际湿地科学研究前沿领域的热点为：湿地分类、形成、发育、演化、古环境、生态与界面过程、温室气体和全球变化、健康、湿地构建、退化湿地恢复与重建、生物多样性、模型、制图、开发、保护、可持续发展和新技术手段应用研究。论述了这些领域最新研究进展和发展趋势。中国湿地科学研究发展缓慢的原因在于：理论研究薄弱，技术手段相对落后，科研力量与经费不足，先进设施与基地缺乏。提出了21世纪中国湿地科学研究的优先领域，应加强湿地基础理论研究，在湿地的定义与概念、分类、形成、发育、演化、生态过程、界面过程、生物多样性、温室气体与全球变化、健康及其评价、信息系统、电子地图、退化湿地恢复与重建、构建湿地与生态工程方面开展创新性研究。     

对我国全球变化与地球系统科学研究的若干思考

国际全球环境变化人文因素计划中国国家委员会(CNC—IHDP)今天正式成立(2004-08—30),这是我国全球变化研究在学术组织层面上的一个重要举措,这是值得庆贺的事。会议的领导人要我在这个会议上做一个发言,恭敬不如从命,我就拟定了现在这么一个较为宽泛的题目。从2003年8月初国家自然科学基金委员会地球科学部关于地球系统科学的讨论会开始,我曾在若干次有关会议上就不同的侧面对这些问题发表过一些看法,这次的发言就是把过去的看法做了进一步的综合,而在形成此篇文稿时又作了一些补充。     

全球变化和可持续发展科学

文章回顾了全球变化研究的发展史 ,介绍了IGBP ,IHDP ,WCRP ,DIVERSITAS 4个国际全球变化研究组织的研究方向与核心内容以及它们共同提出的碳循环、食物、水资源三大课题。全球环境变化的实质是人与自然界关系的变化。人类活动改变地球系统动力的强度已经超过自然界变动的限度 ,“人类世”的概念与可持续发展科学应运而生。西方学者认为发达地区与发展中地区之间存在着阻碍可持续发展的鸿沟。笔者从可持续发展科学的角度讨论了发达地区与发展中地区的关系 ,并以我国东部与西部为例 ,指出若能通过政府的可持续发展政策 ,推动各职能系统的工作 ,实现信息、技术、经济的不断交互流动 ,就可以找到消除鸿沟的途径。     

基于a gent的建模———地理计算的新发展

20世纪90年代后期,基于agent建模（Agent BasedModeling,ABM）的理论和技术不断发展,并且逐渐引起地理研究者的重视。ABM这种自下而上的模型策略是复杂适应系统理论、人工生命以及分布式人工智能技术的融合,目前已经成为继面向对象方法之后出现的又一种进行复杂系统分析与模拟的重要手段。ABM关注的是地理系统中大量异质性个体间的相互关系,强调进化和适应行为,主张非均衡的发展路径,我们必须为个别的决策者建立微观行为模型,并且通过观察大量的微观a gent的相互作用来研究宏观上整个地理系统的空间演化过程。将在简要回顾地理空间演化模型的基础上重点讨论ABM出现的理论背景、技术优势、研究进展以及模拟系统的开发问题。     

我国的地球系统科学研究向何处去

近15年来,全球变化与地球系统科学研究在中国广泛开展,我国科学家越来越积极地参加各项国际计划。当前,一些重大的国际计划正在进入其新阶段（如IGBP-II,IODP）,恰好我国也正在制定科技发展中长期规划,迫切需要回顾我国地球系统科学的现状并探讨其今后方向。尽管中国作者的国际论文数量在增长,我国地球系统科学落后于国际的差距仍有拉大的趋势：国际前沿的许多热点问题,在中国尚未提上日程;中国学者在国际计划中早期多有贡献,但在项目总结中却很少有份。为此,提出 3点建议：（1）中国地球科学家应当扩大视野、立足本国、面向全球;（2）应当注意国际前沿动向,促进地学与生命科学在分子水平上的结合;（3）中国的地球科学,应当从以描述为主向探索理的方向发展。我们不应当满足于向国际学术界输出"原料",而要积极参加地球系统科学中关键问题的理论探讨。     

地球系统科学中海洋研究：未来10年海洋全球变化研究前景 ———IGBP与 SCOR提出建立新的“海洋计划”

覆盖地球表面积72％的海洋是我们赖以生存的全球生态系统的重要组成部分,也是地球系统的关键功能环节。叙述了以"地球系统科学"思想为指导,针对"全球可持续性"需求的目标,研究与地球系统和全球变化紧密联系的海洋生物地球化学循环和海洋食物网的相互作用,探索候和人文驱动的海洋生物地球化学过程,是新世纪海洋生态系统深入研究的重要方向,是认识可持续生态系统服务与产出的重要途径。     

NASA地球科学事业（ESE）计划中的科学问题

作为NASA地球科学事业（ESE）分计划之一的ESE研究战略，在未来10年中，将主要关注以下 5个科学问题：①全球地球系统是怎样变化的？②地球系统的主要驱动力是什么？③地球系统如何响应自然和人为引起的变化？④地球系统的变化对人类文明造成的后果是什么？⑤如何更好地预测地球系统未来的变化？这 5个问题都是大范围的跨学科问题，涉及到地球系统科学的各个方面。在这 5个大的科学问题之下，又具体细化为23个二级问题，并对这些问题 进行了极其详尽的讨论。     

地球系统科学的发展与展望

简要回顾了地球系统科学从20世纪80年代作为人类迎接全球环境问题的挑战而提出的集成研究方法、到逐步成长为一门新兴学科的发展历程，系统阐述了地球系统科学的研究目标、研究对象、研究方法及所关注的科学问题。地球系统科学是一门连接地球科学、生命科学、计算机和对地观测技术以及其它相关科学的一门新兴的交叉学科。由于它所针对的特定的全球性环境问题，关系到社会的可持续发展和人类的切身利益，因此，它也是一门有极强生命力的科学。     

陆地系统科学:地理学的升华

概括对当前学术界关于“地球系统科学”与“陆地系统科学”的理解,提出了“陆地系统科学是地理学的升华”的观点,认为陆地系统科学将是中国２１世纪地理学再发展的“框架舞台”,并从多角度对其研究目标、重大科学问题和研究方法等进行了志门评述。作者认为,要发展中国的地理学,必须利用“陆地系统科学”这一框架舞台。但就目前的进展看,“陆地系统科学”这一框架舞台只是一个个雏形,还需要一些具体的研究计划,特别是与区域发     

地理学研究进展与前沿领域

现代地理学涵盖自然地理学、人文地理学和地理信息科学，其发展趋势是：相邻学科的交叉、渗透与融合，加强地理学内部的综合研究，地理过程的微观研究进一步深化，结合实践拓宽应用研究领域，实验与研究手段的现代化，理论思维模式的转变。地理学应在陆地表层过程与格局、全球环境变化及其区域响应、自然资源保障与生态环境建设、区域可持续发展及人地系统的机理与调控、地理信息科学和数字地球战略等前沿领域开拓创新，为促进地球系统科学的发展、协调人地关系等做出积极的贡献。     

生态交错带理论及其在海洋生态学中的应用

在介绍生态交错带理论的基础上,提出开展海洋生态交错带研究。海洋生态交错带定义为相邻海洋生态系统之间的过渡区。海洋生态交错带主要研究内容包括：①建立海洋生态交错带的划分标准;②生态交错带的三维结构;③生态交错带的生态功能;④海洋生态交错带对全球变化的敏感成分和响应机制;⑤海洋生态交错带的生物多样性维持机制;⑥海洋生态交错带与渔场形成的关系。讨论了海洋生态交错带与陆地生态交错带和海洋锋面的不同之处,指出海洋生态交错带研究极有希望成为海洋生态学新的生长点。     

中国科学院地理科学领域知识创新工作进展与展望

地理科学领域知识创新工作是中国科学院知识创新工程的重要组成部分。在知识创新工程的启动阶段和全面推进阶段,通过研究机构的结构性调整与重组、重要科研项目的启动和实施、学科支撑体系的加强等,在地理科学领域的理论创新与技术进步、人才队伍的培养与形成、可持续发展能力的增强等方面均取得重要进展。对地理科学的发展态势及知识创新中需要关注的几个问题进行了探讨,对下一阶段中国科学院地理科学领域知识创新工作进行了展望。     

地理信息系统与主成分分析在多年气象观测数据处理中的应用

探讨一种处理多年气象观测数据的新方法,该方法以地理信息系统为技术支撑,以数字图像处理和标准主成分分析为核心,适用于处理空间分布广、时间序列长的多类型气象观测数据。在实例研究中,首先对中国160个站10年气温、降水观测数据进行空间双线性插值,得到一系列数值图像;并对这些数值图像进行标准主成分分析,得到反映多年气候状况且相互独立的各主成分;然后选取其中前6个主成分进行空间迭代聚类分析,得到中国气候分类图;通过对所得类别进行多年气候指标统计分析,得到中国气候区划图;最后将所得气候区划图与传统气候区划图进行比较分析,并指出该方法在处理多年气象观测数据工作中的可行性与局限性。     

地球内部流体系统科学统一理论

从当前人类面临的重大而紧迫的全球性资源、环境、减灾问题的挑战出发，论述了地球内部流体研究在三大领域中的地位和作用。地球内部流体系统科学统一理论从科学系统观出发，在研究思路上坚持多门学科间大跨度交叉，立足于层次性、全球性和统一性的整体观，并以地球系统科学为理论基础，从而具有在更高层次上进行综合学科研究的特点和时空有序多层结构的研究领域。最后，阐述了从定性到定量的系统学、非线性科学的方法学和方法论。同时，地球内部流体与成矿作用，与环境、灾害及全球变化，地球内部流体的实验研究和动力学研究以及地球内部流体的探测，是统一理论研究的主题。     

地球系统科学中的复杂性思维与可持续发展

地球系统科学是可持续发展的理论基础。地球系统8个方面的复杂性和非线性决定和构成了地球系统科学中复杂性思维的基本特征。可持续发展作为新的发展模式需要考虑具有非线性相互作用的不同层次、不同方面的多种因素．必然要求运用复杂性思维来综合分析解决人口-资源-环境-发展的互相协调。因此．地球系统科学中的复杂性思维是处理可持续发展问题的科学武器．有助于人们深刘认识地球演化的内在机理和人-地关系的变化。     

浅议学科交叉与地球系统科学

以整体系统的观念认识地球 ,强化学科间的交叉与渗透 ,是 2 1世纪初地球科学发展的主题。各国都十分重视推动学科交叉研究 ,并将学科交叉分为Modidisciplinary、Interdisciplinary、Transdiscipli nary三个层次。地球系统科学的两大前沿为“地球系统的联系”和“地球系统的演化” ,2 1世纪地球科学的突破在于地球系统变化理论的形成。笔者指出 :目前 ,我们的观念还跟不上地球科学的发展 ,尤其是“学科交叉”的理念不强 ,缺乏地球系统科学的思维 ,但我们有开展地球系统科学研究的有利条件     

21世纪土壤科学展望

土壤学是解决人口－资源－环境－粮食矛盾的重要学科之一。在21世纪，从圈层角度研究土壤圈物质的组成、性质及能量循环及其对人类生存和环境的影响是土壤学发展的总趋势，其中全球土壤变化是土壤学研究的战略重点，数字化与信息化是土壤学发展的驱动力，土壤质量与环境是土壤学的重要内容，保护土壤资源、提高土壤肥力是土壤学的重要任务，研究资源节约型高效持续农业是土壤学的历史使命，加强土壤学基础理论研究是土壤学发展的基石。