長江模擬器，是指以長江流域?yàn)閷ο螅粤饔蛩h(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，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（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-南方濤動指數(shù)是主控因素，其次是植被變化和人類活動等。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”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)動大洋生物活動、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，推動了對“全球變化和區(qū)域人類活動驅(qū)動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)）