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全球气候变化与土地利用覆盖变化的生态环境效应 1 有序人类活动、可持续发展的新理念、新方法,以及区域文化的研究 景观生态学是一门关注景观和区域的新科学。它通过空间视觉方法研究了景观结构、生态系统服务和人类福祉之间的关系。土地系统 设计( Land system design) 是通过主动设计,优化和改造不同尺度的土地系统组成和空间结构( 主要包括不同土地镶嵌体的类型、大小、形状、分布和连接度等要素) 来维持和改善区域生态系统服务,从而有效适应以气候变化为代表的环境干扰,提高区域人类福祉的一种新兴的土地资源利用理念。有序人类活动是指通过合理安排和组织,使自然环境能在长时期、大范围不发生明显退化,甚至能持续好转的同时,满足当地社会经济发展对自然资源和环境需求的人类活动。这是由我国气象学家叶笃正提出的应对全球气候变化的一个创新性理念。景观可持续性科学和土地系统设计是可持续性科学、景观生态学和土地变化科学相互影响、密切结合的产物,代表了当前国际可持续性科学发展的一个新动向。有序人类活动的概念则继承了1987年“世界环境与发展委员会”对“可持续发展”定义的核心思想,集中反映了中国科学家通过群体协同,调控区域发展格局而实现主动减缓和适应气候变化的新思考。进而言之,有序人类活动的基本思想是通过人地系统模拟,揭示人类活动与气候系统的相互作用机理,进而合理调控和优化区域人地系统时空格局,达到主动适应气候变化并促进可持续发展的目的。 国家重点基础研究发展计划项目“全球变化与区域可持续发展耦合模型及调控对策”正是基于景观可持续性科学、土地系统设计和有序人类活动的基本思想,围绕人类如何主动有序地应对全球气候变化,从而促进区域可持续发展的一个多学科整合性研究。该项目由国家科技部在2013年10月批准,于2014年初正式启动。项目包括3个课题: 1“区域气候变化与人类活动定量关系”; 2“区域生态系统服务和人类福祉关系模型”; 3“适应气候变化的区域可持续性范式”。旨在为全球气候变化背景下区域可持续发展提供一个科学研究和实践的范式。 2 全球变化与区域响应 全球变化( Global change) 是指由自然和人文因素引起的地球系统功能的全球尺度的变化,其科学基础是地球系统科学,涉及数十年到百年、或更长的时间尺度。以当前全球变暖为标志的气候变化是全球变化的重要表现之一。大量研究表明,以工业革命后人类活动为主要原因,以全球变暖为主要特征的全球气候变化已经导致了许多地区的水资源短缺、生态系统服务退化和巨灾风险增加等一系列生态环境问题。全球气候变化已经威胁到全球和我国生存环境及社会经济的可持续发展。在认清气候变化事实,分清气候变化责任的基础上,如何有效应对气候变化风险,促进全球和区域的可持续发展,是当前全球变化研究中的一个重要论题。2005年,中国制定的《国家中长期科学和技术发展规划纲要( 2006—2020年) 》,将“全球变化与区域响应”列为未来15年面向国家重大战略需求的基础研究的10个方向之一。2010年,我国全球变化研究国家重大科学研究计划启动,也将该方向列为了重点。与此同时,国际科学联合会理事会( International Council of Scientific Unions,ICSU) 联合相关国际组织,整合已有研究( 国际地圈生物圈计划( International Geosphere-Biosphere Program,IGBP) ,国际全球环境变化人文因素计划 ( International HumanDimensions Programme on Global EnvironmentalChange,IHDP) ,世界气候研究计划 ( World ClimateResearch Programme,WCRP) 和国际生物多样性计划 ( An International Programme of Biodiversity Science,DIVERSITAS) ) 启动了新一轮的全球变化10年科学计划———未来地球计划( Future Earth) ,突出强调了未来全球变化的基本目标是在可持续性科学的指导下,有效适应全球变化,实现全球的可持续性。 我们认为,当前全球气候变化适应研究中的一个至关重要但又一直被忽略的途径是景观 /区域途径。即通过景观和区域尺度上的有序人类活动,优化城乡发展战略和土地利用空间格局,在减缓和适应气候变化的同时长期维持和改善生态系统服务与人类福祉,从而实现区域可持续发展。近年来,这个问题已被越来越多的科学家所论及,但实际研究尚少[10~13]。 北京师范大学、中国科学院大气物理研究所、中国科学院植物研究所和中国科学院地理科学与资源研究所联合开展全球变化与区域可持续发展耦合模型及调控对策研究。该研究以可持续性科