當(dāng)代自然地理學(xué)的前沿領(lǐng)域

1、當(dāng)代自然地理學(xué)的前沿領(lǐng)域城市與環(huán)境學(xué)院地理科學(xué)研究中心北京大學(xué)蔡運龍當(dāng)代自然地理學(xué)的主要學(xué)術(shù)指向國際重大科學(xué)研究計劃及其與自然地理學(xué)的關(guān)聯(lián) 與自然地理學(xué)有關(guān)的國家重大科學(xué)研究計劃 未來我國自然地理學(xué)的優(yōu)先領(lǐng)域 我國特殊自然地理區(qū)域的綜合研究 主要學(xué)術(shù)指向 自然地理系統(tǒng) 科學(xué)中的系統(tǒng)研究 系統(tǒng)科學(xué)，用各門科學(xué)中的理論對系統(tǒng)進行科學(xué)研究；系統(tǒng)方法和技術(shù)，即將相關(guān)理論（例如博弈論）和計算機操作應(yīng)用于解決各種問題；系統(tǒng)哲學(xué)，即科學(xué)思想和世界觀的重新定向 系統(tǒng)分析的四個階段：概念界定，包括界定系統(tǒng)組分；結(jié)構(gòu)分析，包括建立系統(tǒng)組分間的關(guān)系；模型模擬，建立系統(tǒng)模型，解釋模型中的聯(lián)系，并修正模型；解題應(yīng)用，力

2、圖對系統(tǒng)模型求解。自然地理系統(tǒng)模型：生態(tài)學(xué)第一代模型從對林德曼1942年提出的能流和營養(yǎng)動態(tài)概念的發(fā)展而產(chǎn)生；土壤侵蝕第二代模型美國農(nóng)業(yè)部（土壤保護局和農(nóng)業(yè)研究局）在1980年代發(fā)起的一系列模型；水文學(xué)模型包括對水文系統(tǒng)的現(xiàn)代大尺度模擬；新一代模型包括跨界層模型、全球模型和區(qū)域模型、演化模型，模擬被忽視的過程（如地貌-植被覆蓋的相互關(guān)系），模擬人類影響。自然地理過程 什么是自然地理“過程”戴維斯的形態(tài)、過程、演變?nèi)址?，重點在演變，對過程關(guān)注很少。不僅回答是什么、在何地、在何時等問題，更要回答為什么、怎么樣的問題。探索隱藏在觀察到之規(guī)律性背后的相互關(guān)系，探尋決定環(huán)境過程運作的機制和蘊藏的結(jié)構(gòu)；

3、以定量觀測來檢驗理論，關(guān)注普適化理論。只有精通了自然科學(xué)已建立起來的原理時，自然地理學(xué)才能成為一門顯赫的學(xué)科。要運用數(shù)學(xué)、物理和化學(xué)等基本學(xué)科里已建立的原理和法則。 自然地理過程研究途徑采用（有時也需要革新設(shè)計）適宜度量過程的技術(shù)。設(shè)計度量實際過程速率或模擬過程運作速率的方法，并獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)。用基本自然科學(xué)原理來分析和解釋結(jié)果。過程的格局建立在動態(tài)研究基礎(chǔ)上的地表分異取代了以前使用的相對靜態(tài)的功能處理在生物地理學(xué)領(lǐng)域，世界植物圖被用來嘗試使某些氣候分類與植物分布格局相匹配，關(guān)于生態(tài)力能學(xué)或營養(yǎng)循環(huán)以及種群動態(tài)的研究發(fā)展到廣泛采用凈第一性生產(chǎn)力（NPP）概念取代這些地圖的靜態(tài)特征土壤地理學(xué)中地方

4、尺度受到更多重視，重點放在土壤演化而不是土壤動態(tài)上，這就與土地生產(chǎn)力聯(lián)系起來在地貌學(xué)中，注重侵蝕速率、沉積量的研究，可以用湖泊沉積、流域試驗以及時空構(gòu)成等來源的證據(jù)彌補長期紀錄的缺乏自然地理分區(qū)發(fā)展為系統(tǒng)方法，將能量與水分的支配關(guān)系與植物類型、原生土壤類型、地貌地帶性相聯(lián)系時間過程過程強度和頻率。新災(zāi)變論是修正的災(zāi)變論，承認高強度和低頻率事件（極端自然事件）的重要作用，有時甚至是主導(dǎo)作用。非線性過程。環(huán)境變化：環(huán)境變化、景觀演化和景觀年代學(xué)一直是自然地理學(xué)長期研究的論題，側(cè)重于重建過去的自然景觀演化序列和建立環(huán)境變化年代學(xué)。 景觀變化LUCC戴維斯方法和景觀演變模型基礎(chǔ)上的剝蝕年代學(xué)地貌輪回土

5、壤侵蝕景觀生態(tài)格局變化 第四紀科學(xué)：聯(lián)系全球環(huán)境變化研究第四紀環(huán)境變化。主題有海平面變化第四紀景觀變化第四紀生態(tài)學(xué)更新世和地形冰川景觀干旱景觀其它地區(qū)的研究時間變化技術(shù)進步和第四紀多學(xué)科綜合研究的發(fā)展導(dǎo)致了兩個重要的相關(guān)方向：更強調(diào)年代學(xué)和過去環(huán)境的重建更加以過程或模型的研究為基礎(chǔ)，而且與全球變化研究聯(lián)系起來研究技術(shù)測年新方法不斷改進的實驗室和沉積物分析技術(shù)GIS、數(shù)字化高程數(shù)據(jù)和分形數(shù)學(xué)的應(yīng)用時間尺度 現(xiàn)世尺度（secular scale），具有約100公里的空間維和約100年的時間維；千年尺度（millennial scale），至少覆蓋后更新世時期和1,000公里的空間尺度，氣候和海平面

6、變化是主要的運作因素；進化時間或系統(tǒng)發(fā)生尺度（evolutionary time or phylogenetic scale），時間尺度可達5億年，空間范圍可達40 000公里，因此大陸位移很重要。多學(xué)科趨勢廣泛采用相似的模型和概念方法，加強了自然地理學(xué)內(nèi)部的聯(lián)系：例如提倡流域生態(tài)系統(tǒng)的概念，鼓勵了生物地理學(xué)、地貌學(xué)和水文學(xué)之間的聯(lián)系更廣泛地聯(lián)系與環(huán)境變化相關(guān)的其他學(xué)科。自然地理學(xué)各分支研究議程的主題在其他地球科學(xué)中已經(jīng)凸顯。多學(xué)科計劃，包括國際地質(zhì)關(guān)聯(lián)計劃（IGCP），全球變化計劃（IGBP和IHDP），包含大量涉及自然地理研究的跨學(xué)科研究和跨國家調(diào)查。人類活動與環(huán)境變化 人類影響研究的主要

7、途徑Marsh：人與自然人類活動改變了的自然地理關(guān)于人類活動影響的警醒以及關(guān)于地球資源有限程度的爭論人為地貌學(xué)（anthropo-geomorphology）研究人類影響的程度：比較已改變地區(qū)和尚未改變地區(qū)（以空間換時間） ，或者度量一個地區(qū)在受到人類影響之前、之中、之后的狀況自然災(zāi)害研究和社會經(jīng)濟視角的自然地理學(xué)研究與大氣圈有關(guān)的若干國際研究計劃評價人類活動的影響生物地理學(xué)：人類影響的歷史時序，生物地理系統(tǒng)演變的效應(yīng)（與考古學(xué)聯(lián)系）土壤地理學(xué)：土壤剖面及其演變、土壤侵蝕與土地利用變化氣候?qū)W：城市氣候，大氣污染，研究人類活動對地球表面的熱量、水分和粗糙度等參量以及大氣化學(xué)組成的影響地貌學(xué)和水文

8、學(xué)：人類活動在沉積年代學(xué)過程中的影響，幾十年尺度上人類對地貌（例如河道）的影響，人類活動影響地貌過程綜合自然地理學(xué)：土地利用/覆被變化，人類活動的世界性影響（例如荒漠化），生態(tài)服務(wù)功能及其變化城市自然地理學(xué)城市氣候土地向城市利用的轉(zhuǎn)化對自然環(huán)境的影響城市水文：例如排放物分析、泥沙量調(diào)查、水質(zhì)和污染物處理現(xiàn)場、城市地區(qū)下游河道變化的分析城市生態(tài)系統(tǒng)地球災(zāi)害研究各種極端事件研究自然災(zāi)害與社會經(jīng)濟的關(guān)系研究環(huán)境感知影響決策因而影響管理的方式全球自然地理學(xué) 聯(lián)系全球化的自然地理學(xué)兩大基本問題：全球氣候變化將如何影響各國的自然資源、環(huán)境變化和人類發(fā)展？指向政策響應(yīng)的各種國際壓力，特別是減少溫室氣體排放的

9、國際條款，將如何影響各國的產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟和社會發(fā)展？ 全球自然地理學(xué)研究技術(shù)遙感、地理信息系統(tǒng)、全球數(shù)據(jù)庫、全球定位系統(tǒng)、地統(tǒng)計學(xué)、地理計算、地理模擬等這些技術(shù)的進步大大擴展了自然地理學(xué)研究的時空尺度 尺度綜合 尺度上聯(lián)（upscaling）：例如，需要聯(lián)系土壤-植被-大氣模型（SVAT），以便將地表模型、生物自然模型和生物化學(xué)模型與全球氣候模型關(guān)聯(lián)起來尺度下聯(lián)（downscaling）：例如，對GCMs的輸出進行尺度下聯(lián)，以探索大尺度環(huán)流與地方尺度和區(qū)域尺度上當(dāng)前和未來氣候條件之間的關(guān)系氣候模擬與氣候影響評估之間，存在信息鴻溝，尺度下聯(lián)和下聯(lián)技術(shù)的出現(xiàn)在此鴻溝上架設(shè)了一座橋梁全球變化情景：例如，

10、自然地理學(xué)家從氣候模型、從地表空氣溫度和降雨量變化、不同季節(jié)土壤水份的世界格局的情景中得出有意義的新研究結(jié)果關(guān)鍵切入點提供與全球變化相關(guān)的數(shù)據(jù)（特別是遙感數(shù)據(jù)）；建立大氣環(huán)流模式與環(huán)境系統(tǒng)各部分模型之間的聯(lián)系；進一步發(fā)展關(guān)于全球變化空間影響的研究和調(diào)查；開展多學(xué)科和跨學(xué)科研究，包括建立與社會科學(xué)間的聯(lián)系。文化自然地理學(xué) 自然地理學(xué)的文化性：決定把什么看成環(huán)境、決定科學(xué)研究結(jié)果怎樣被接受文化自然地理學(xué)的研究論題包括如何鑒賞自然或景觀以綜合的地理觀研究技術(shù)、文化和自然資源之間相互聯(lián)系生態(tài)系統(tǒng)和人類社會系統(tǒng)之間的復(fù)雜相互作用文化景觀，環(huán)境文化，環(huán)境設(shè)計流域管理的“人與自然協(xié)調(diào)”概念 專業(yè)術(shù)語定義恢復(fù)

11、（recovery）（把河流）恢復(fù)到一種改進狀態(tài)或原來狀態(tài)的行動重建（re-establishment）使（河流）穩(wěn)定在原來狀態(tài)改善（Enhancement）結(jié)構(gòu)或功能屬性的任何改善環(huán)境質(zhì)量的任何改善康復(fù)（rehabilitation）幫助（一條河流）適應(yīng)新環(huán)境部分結(jié)構(gòu)或功能回復(fù)到被干擾以前的狀態(tài)部分回復(fù)被干擾以前的結(jié)構(gòu)或功能復(fù)原（reinstatement）（把河流）恢復(fù)到原來狀況修復(fù)（restoration）（把河流）修復(fù)到原來狀態(tài)或原始狀態(tài)的行動生物自然系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能回復(fù)到被干擾前的狀態(tài)全面修復(fù)（Full restoration）結(jié)構(gòu)和功能全面回復(fù)到被干擾前的狀態(tài)創(chuàng)造（creation

12、）開發(fā)一地原來不存在的資源。包含“自然化”的涵義，即以當(dāng)前河流過程的規(guī)模和速率來決定形態(tài)輪廓和生態(tài)結(jié)構(gòu)自然化（Naturalization）承認“自然的”概念是由與系統(tǒng)改變狀態(tài)有關(guān)的群體來定義的。自然化的目的，是驅(qū)使整個系統(tǒng)走向一種形態(tài)上、水文上和生態(tài)上都不斷增加多樣性的狀態(tài)，但其實現(xiàn)方式要為當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)所接受，對自然過程（包括人類干預(yù)）可持續(xù)性國際重大科學(xué)研究計劃及其與自然地理學(xué)的關(guān)聯(lián)地球系統(tǒng)科學(xué)國際重大計劃 IGBP及其核心計劃 IHDP及其核心計劃 DIVERSITAS與ESSP及其核心計劃 地球系統(tǒng)科學(xué)國際重大計劃International Geosphere-Biosphere Prog

13、ramme, (IGBP)The International Human Dimensions Programme on Global Environmental Change (IHDP)World Climate Research Programme (WCRP)DIVERSTATSEarth System Science Partnership (ESSP)其他，如International Geological Comparison Programme（IGCP） 表1 地球系統(tǒng)科學(xué)國際重大計劃及其與自然地理學(xué)的關(guān)聯(lián)計劃名稱研究目標主要內(nèi)容自然地理學(xué)的貢獻與作用對自然地理學(xué)發(fā)展的影響I

14、GBP認識主導(dǎo)整個地球系統(tǒng)的一系列相互作用過程，為改善地球的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)知識。提出科學(xué)的認知，幫助人類社會與地球環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展；描述以及理解作用于整個地球系統(tǒng)的物理、化學(xué)以及生物學(xué)相互作用過程，生物賴以生存的唯一的環(huán)境地球體系中發(fā)生的變化，以及人類活動對環(huán)境影響的方式。提供地球系統(tǒng)各個子系統(tǒng)的格局與過程背景知識；提供地表自然地理過程與格局的綜合分析框架。拓展自然地理學(xué)的研究和應(yīng)用領(lǐng)域；加強自然地理學(xué)各個分支的研究深度；改進自然地理學(xué)研究的方法和技術(shù)；在地球系統(tǒng)科學(xué)的構(gòu)建中發(fā)揮重要作用。WCRP提高氣候的可預(yù)報程度，認識人類活動對氣候的影響。地球系統(tǒng)中有關(guān)氣候的物理過程，涉及整個氣候系統(tǒng)。其

15、主要部分是大氣、海洋、低溫層（冰雪圈）和陸地以及這些組成部分之間的相互作用和反饋。它主要關(guān)心的是時間尺度為數(shù)周到數(shù)十年的氣候變化。提供要素間綜合分析的研究范式；提供氣候要素與其它自然地理要素相互作用的機理與方式；以地表自然地理過程與格局的認知改善氣候變化模式。增加自然地理學(xué)中有關(guān)氣象氣候要素的知識；增進對地球表層各圈層相互作用及耦合機理的認識；提高對自然地理系統(tǒng)變化趨勢的預(yù)知能力。計劃名稱研究目標主要內(nèi)容自然地理學(xué)的貢獻與作用對自然地理學(xué)發(fā)展的影響IHDP理解人文因素在全球變化中的作用，為建立資源、環(huán)境與生態(tài)安全及可持續(xù)發(fā)展提供支撐。側(cè)重描述、分析和理解全球變化中的人文因素影響，研究全球環(huán)境變

16、化背景下土地變化，全球環(huán)境變化的制度因素，人類安全，可持續(xù)性生產(chǎn)、消費系統(tǒng)，以及食物、水、全球碳循環(huán)等重大問題。提供土地變化及各種自然資源數(shù)量、變化、分布以及形成機理的知識；提供人類活動與自然環(huán)境相互作用（人-地關(guān)系）的范式。增強對于人地關(guān)系相互作用機制的理解；提升定量模擬分析人為作用下土地變化及各種自然資源動態(tài)變化的技術(shù)與方法水平。DIVERSITAS推動生物多樣性科學(xué)的集成化發(fā)展；為生物多樣性的保護和可持續(xù)利用提供科學(xué)基礎(chǔ)。生物起源；生物發(fā)現(xiàn)；生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)；生物可持續(xù)性。提供全球及區(qū)域生物多樣性發(fā)育、分布、保護、修復(fù)格局的地學(xué)基礎(chǔ)。增強對于地球表層生命格局形成與維持機制的理解；形成地理-生

17、態(tài)學(xué)的研究范式。IGCP深入認識影響全球環(huán)境的地球科學(xué)因素，以改善人類生活環(huán)境；制定更有效的方法尋找并可持續(xù)地開采礦產(chǎn)、能源及地下水等資源。水循環(huán)的地球科學(xué)、地質(zhì)災(zāi)害、地球資源，全球變化及生物進化，地球深部及其他與基礎(chǔ)應(yīng)用地球科學(xué)相關(guān)的專題。提供水分循環(huán)等物理過程的形成機制和格局；提供礦產(chǎn)資源形成以及地質(zhì)災(zāi)害孕育的地學(xué)背景理論和知識。拓展自然地理學(xué)在資源勘查與開采、防災(zāi)減災(zāi)等方面的研究領(lǐng)域；完善資源形成及致災(zāi)機理的自然地理學(xué)理論。IGBP的個核心計劃和個支撐計劃International Global Atmosphere Chemistry (IGAC) Biosphere Aspect s

18、 of the Hydrological Cycle (BACH) Global Change and Terrest rial Ecosystems (GCTE)Global Ocean Ecosystem Dynamics (GLOBEC) Land-Ocean Interactions in the Coastal Zone (LOICZ)Joint Global Ocean Flux Study (JGOFS)Past Global Change (PAGES) Land Use and Land Cover Change (LUCC) Global Analysis, Interpr

19、etation and Modeling (GAIM)Data and Information System Activity of the IGBP (IGBP-DIS）Global Change System for Analysis, Research and Training (START） 表2 IGBP（和IHDP）主要核心計劃及其與自然地理學(xué)的關(guān)聯(lián)核心計劃研究目標主要內(nèi)容自然地理學(xué)的貢獻與作用對自然地理學(xué)發(fā)展的影響全球變化與陸地生態(tài)系統(tǒng)(GCTE)預(yù)測氣候、大氣成分、土地利用的變化對陸地生態(tài)系統(tǒng)的影響，以及后者的反饋。從生態(tài)系統(tǒng)生理學(xué)、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變化、全球變化對農(nóng)業(yè)和林業(yè)的影

20、響，以及全球變化與生態(tài)復(fù)雜性等方面，研究全球變化與陸地生態(tài)系統(tǒng)之間的相互關(guān)系。以全球變化與陸地生態(tài)系統(tǒng)相互關(guān)系的綜合與區(qū)域視角，提供陸地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能及分布、演變狀況。強化動態(tài)關(guān)系研究范式在自然地理學(xué)中的應(yīng)用；加強自然地理學(xué)在全球變化區(qū)域響應(yīng)中的學(xué)科地位。國際全球大氣化學(xué)計劃(IGAC)了解大氣化學(xué)在地球系統(tǒng)中的作用，并確定區(qū)域排放和沉降、遠距離輸送以及化學(xué)轉(zhuǎn)化對空氣質(zhì)量的影響。海洋大氣的自然變化和人為擾動；熱帶大氣化學(xué)的自然變化和人為擾動；極區(qū)在大氣化學(xué)組成變化中的作用；北半球北方地區(qū)在生物圈大氣圈相互作用中的作用；中緯度生態(tài)系統(tǒng)中的痕量氣體通量；大氣成分的全球分布、轉(zhuǎn)化、變化趨勢與模

21、擬。提供下墊面自然地理過程對于大氣化學(xué)成分影響作用的知識；對解釋大氣化學(xué)成分區(qū)域格局提供科學(xué)背景。增強對自然地理學(xué)中的環(huán)境地球化學(xué)循環(huán)過程機制的認識和了解。全球海洋通量聯(lián)合研究計劃(JGOFS)分析和預(yù)測區(qū)域至全球尺度大氣洋面洋底系統(tǒng)碳的季節(jié)和年際變化。側(cè)重研究海洋內(nèi)部以及海洋邊界在海洋生物和化學(xué)、海洋循環(huán)和相關(guān)物理因素以及人為活動的影響下的碳交換過程，為解釋氣候變化的成因服務(wù)。提供諸如海陸分布格局、海陸相互作用、海洋組成等海洋地理學(xué)的背景知識。推動海洋地理學(xué)的完善；增強對大氣-海洋、海洋-陸地之間循環(huán)過程的了解。核心計劃研究目標主要內(nèi)容自然地理學(xué)的貢獻與作用對自然地理學(xué)發(fā)展的影響過去的全球變

22、化研究計劃(PAGES)通過增進對地球系統(tǒng)過去變化的了解，改進對將來全球環(huán)境變的預(yù)知。通過對歷史資料和自然記錄的分析研究，借助現(xiàn)代物理、化學(xué)分析技術(shù)恢復(fù)過去的環(huán)境變化。提供關(guān)于地球環(huán)境演進的古地理、歷史自然地理學(xué)規(guī)律與知識；以現(xiàn)代自然地理學(xué)知識提供對比、參照和關(guān)聯(lián)。發(fā)展和完善古地理、歷史自然地理學(xué)的知識架構(gòu)，豐富其研究技術(shù)和方法（例如環(huán)境考古）。水循環(huán)的生物學(xué)方面(BAHC)建立多尺度的土壤植被大氣系統(tǒng)能量和水通量模式。研究植被在地表和大氣水文過程中的作用。發(fā)展從小塊植被到大氣環(huán)流模式網(wǎng)格單元尺度上的土壤植被大氣系統(tǒng)中能量和水通量模式；建立能用于描述和驗證生物圈和地球物理系統(tǒng)間相互作用模擬結(jié)果

23、的數(shù)據(jù)庫。提供大氣、植被、土壤和水文等學(xué)科的自然地理理論與規(guī)律；提供各個自然地理要素綜合作用的機理。增強自然地理學(xué)對于大氣-植被-土壤和水文連續(xù)界面過程的研究能力；提供自然地理要素綜合分析的能力。海岸帶的海陸相互作用(LOICZ)模擬和預(yù)測海岸帶對全球氣候變化的響應(yīng)，為沿海地區(qū)可持續(xù)發(fā)展服務(wù)。外力或邊界條件的變化對近海通量的影響；海岸生物地貌學(xué)與海平面上升；碳通量與痕量氣體的排放；全球變化對海洋系統(tǒng)和海岸帶經(jīng)濟社會的影響。提供海岸帶地質(zhì)地貌、水文、土壤、人類活動等要素的基本特征；提供全球變化影響及其響應(yīng)的區(qū)域差異框架。增強自然地理學(xué)中對海陸交互作用機理的理解；完善海陸水文及地球化學(xué)過程的理論與

24、知識。核心計劃研究目標主要內(nèi)容自然地理學(xué)的貢獻與作用對自然地理學(xué)發(fā)展的影響全球海洋生態(tài)系統(tǒng)動力學(xué)(GLOBEC)認識全球海洋生態(tài)系統(tǒng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，提高海洋生態(tài)系統(tǒng)對全球變化響應(yīng)的預(yù)測能力。研究海洋生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能及其時空演變規(guī)律，物理、化學(xué)、生物過程對海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響及生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)和反饋機制，預(yù)測其動態(tài)變化。提供海洋生態(tài)系統(tǒng)空間分布及其環(huán)境差異的理論與知識。推動對于海洋生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和分布的了解；拓展海洋地理學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域。土地利用與土地覆蓋變化（LUCC）通過分析LUCC的驅(qū)動因素，為土地持續(xù)利用提供科學(xué)依據(jù)。分析影響改變土地利用和管理方式的自然和社會經(jīng)濟方面的驅(qū)動因子，建立區(qū)

25、域性的土地利用/土地覆被變化的經(jīng)驗?zāi)Ｐ?。提供?gòu)成土地各個自然要素的基本特征及空間分布格局；提供要素綜合的研究范式。推動綜合自然地理學(xué)尤其是自然與人文因素綜合的發(fā)展；提高定量模擬水平；構(gòu)建土地變化科學(xué)。IGBP新階段Phase II IGBP于1998年提出了“集成（Synthesis）”研究的新概念，其關(guān)鍵是通過對所有主題各個方面的研究結(jié)果進行綜合以獲取新的認識，并使原有的認識水平提高到一個新的高度。IGBP所面臨的科學(xué)挑戰(zhàn)是，如何在充分理解地球系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能的基礎(chǔ)上，辨識地球系統(tǒng)中可能被人類活動改變的關(guān)鍵成分和功能，確定地球系統(tǒng)中人類可以忍受和不可忍受的環(huán)境閾值。在集成研究的基礎(chǔ)上，IGB

26、P重新調(diào)整了其研究方向，進入第二階段，按其調(diào)整后的總體框架，將上述核心子計劃進行了整合。第二階段的若干核心子計劃是第一階段相關(guān)計劃的整合，例如全球土地計劃就整合了土地利用與土地覆被變化 (LUCC)和全球變化與陸地生態(tài)系統(tǒng) (GCTE)。 IGBP Phase II核心項目的整合 Atmosphere: International Global Atmospheric Chemistry (IGAC)Ocean: Integrated Marine Biogeochemistry and Ecosystem Research (IMBER) and Global Ocean Ecosystem

27、 Dynamics (GLOBEC)Land: Land-Use/Cover Change (LUCC) and Global Land Project (GLP)Land-Atmosphere: Integrated Land Ecosystem-Atmosphere Process Study (ILEAPS)Atmosphere-Ocean: Surface Ocean Lower Atmosphere Study (SOLAS)Land-Ocean: Land-Ocean Interactions in the Coastal Zone (LOICZ)Integrating proje

28、cts: Past Global Changes (PAGES) and Global Analysis, Integration and Modeling (GAIM) 全球土地計劃的概念框架IHDP的目標促進對人與地球總體系統(tǒng)相互作用的復(fù)雜原因的科學(xué)理解和認識；不斷努力探索預(yù)測全球環(huán)境下的社會變化；確定大范圍的社會戰(zhàn)略，以預(yù)防或減輕全球變化的不利影響，適應(yīng)那些無法避免的變化；分析應(yīng)對全球環(huán)境變化、促進實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的政策與方案。IHDP的主要研究內(nèi)容包括全球變化的根源，主要是人為根源；仔細區(qū)分自然趨勢和由人類活動所造成的兩類變化。由于自然和直接由于人類作用所引起的變化的后果。對全球變化的管

29、理。 IHDP核心計劃Land Use and Land Cover Change (LUCC) Global Environmental Change and Human Security (GECHS)Institutional Dimensions of Global Environmental Change (IDGEC) Industrial Transformation (IT)IHDP Phase II核心計劃Global Land Project (GLP)Land-Ocean: Land-Ocean Interactions in the Coastal Zone (LOIC

30、Z)Urbanization and Global Environmental Chang (UGEC)Integrated Risk GovernanceVulnerability, Resilience and AdaptationIHDP強調(diào)基于四個交叉主題的橫斷研究脆弱性（Vulnerability）/彈性（Resilience）/適應(yīng)（Adaptation）：面對社會、自然系統(tǒng)的變化，決定人類環(huán)境耦合系統(tǒng)承受能力的因素是什么？這種變化對可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生什么影響？閾值（Thresholds）/轉(zhuǎn)型（Transition）：當(dāng)閾值超過后，如何認識長期的變化趨勢？如何能夠確保平穩(wěn)的轉(zhuǎn)型？管理

31、和制度（Governance and Institutions）：如何調(diào)控人類環(huán)境耦合系統(tǒng)，使其朝著期望的目標運行？社會學(xué)習(xí)和理解（Social learning/knowledge）：為了維持穩(wěn)定的人類環(huán)境耦合系統(tǒng)的動力機制，如何激發(fā)社會的認知？并作出什么樣的適應(yīng)性響應(yīng)？ DIVERSITAS核心計劃發(fā)現(xiàn)生物多樣性并預(yù)測其變化；評價生物多樣性變化的影響；發(fā)展生物多樣性保護和持續(xù)利用的科學(xué)。ESSP設(shè)立4個面向全球可持續(xù)能力建設(shè)的聯(lián)合計劃Global Environmental Change and Food System (GECAFS)Global Water Systems Projec

32、t (GWSP)Global Carbon Project (GCP)Global Environmental Change and Human Health（GECHH）。 與自然地理學(xué)有關(guān)的國家重大科學(xué)研究計劃 國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃綱要 (20062020） 重點領(lǐng)域及其優(yōu)先主題 水土資源 水資源優(yōu)化配置與綜合開發(fā)利用。重點研究開發(fā)大氣水、地表水、土壤水和地下水的轉(zhuǎn)化機制和優(yōu)化配置技術(shù)，污水、雨洪資源化利用技術(shù)，人工增雨技術(shù)，長江、黃河等重大江河綜合治理及南水北調(diào)等跨流域重大水利工程治理開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)等綜合資源區(qū)劃。重點研究水土資源與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)與環(huán)境保護的綜合優(yōu)化配置技術(shù)，開展針對我

33、國水土資源區(qū)域空間分布匹配的多變量、大區(qū)域資源配置優(yōu)化分析技術(shù)，建立不同區(qū)域水土資源優(yōu)化發(fā)展的技術(shù)預(yù)測決策模型環(huán)境 生態(tài)脆弱區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)功能的恢復(fù)重建。重點開發(fā)巖溶地區(qū)、青藏高原、長江黃河中上游、黃土高原、荒漠及荒漠化地區(qū)、農(nóng)牧交錯帶和礦產(chǎn)開采區(qū)等典型生態(tài)脆弱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)監(jiān)測技術(shù)，草原退化與鼠害防治技術(shù)，退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建技術(shù)，三峽工程、青藏鐵路等重大工程沿線和復(fù)雜礦區(qū)生態(tài)保護及恢復(fù)技術(shù)，建立不同類型生態(tài)系統(tǒng)功能恢復(fù)和持續(xù)改善的技術(shù)支持模式，構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)功能綜合評估及技術(shù)評價體系。 全球環(huán)境變化監(jiān)測與對策 ：重點研究開發(fā)大尺度環(huán)境變化準確監(jiān)測技術(shù)，主要行業(yè)二氧化碳、甲烷等溫室氣體的排放

34、控制與處置利用技術(shù)，生物固碳技術(shù)及固碳工程技術(shù)，以及開展氣候變化、生物多樣性保護、臭氧層保護、持久性有機污染物控制等對策研究。 城鎮(zhèn)化與城市發(fā)展城鎮(zhèn)區(qū)域規(guī)劃與動態(tài)監(jiān)測： 重點研究開發(fā)各類區(qū)域城鎮(zhèn)空間布局規(guī)劃和系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)，城鎮(zhèn)區(qū)域基礎(chǔ)設(shè)施和公共服務(wù)設(shè)施規(guī)劃設(shè)計、一體化配置與共享技術(shù)，城鎮(zhèn)區(qū)域規(guī)劃與人口、資源、環(huán)境、經(jīng)濟發(fā)展互動模擬預(yù)測和動態(tài)監(jiān)測等技術(shù)。 城市生態(tài)居住環(huán)境質(zhì)量保障：重點研究開發(fā)室內(nèi)污染物監(jiān)測與凈化技術(shù)，發(fā)展城市環(huán)境生態(tài)調(diào)控技術(shù)，城市垃圾資源化利用技術(shù)，城市水循環(huán)利用技術(shù)與設(shè)備，城市與城鎮(zhèn)群污染防控技術(shù)，居住區(qū)最小排放集成技術(shù)，生態(tài)居住區(qū)智能化管理技術(shù)。公共安全 重大自然災(zāi)害監(jiān)測與

35、防御：重點研究開發(fā)地震、臺風(fēng)、暴雨、洪水、地質(zhì)災(zāi)害等監(jiān)測、預(yù)警和應(yīng)急處置關(guān)鍵技術(shù)，森林火災(zāi)、潰壩、決堤險情等重大災(zāi)害的監(jiān)測預(yù)警技術(shù)以及重大自然災(zāi)害綜合風(fēng)險分析評估技術(shù)。 基礎(chǔ)研究 科學(xué)前沿問題 地球系統(tǒng)過程與資源、環(huán)境和災(zāi)害效應(yīng)：地球系統(tǒng)各圈層（大氣圈、水圈、生物圈、地殼、地幔、地核）的相互作用，地球深部鉆探，地球系統(tǒng)中的物理、化學(xué)、生物過程及其資源、環(huán)境與災(zāi)害效應(yīng)，海陸相成藏理論，地基、海基、空基、天基地球觀測與探測系統(tǒng)及地球模擬系統(tǒng)，地球系統(tǒng)科學(xué)理論等。 面向國家重大戰(zhàn)略需求的基礎(chǔ)研究人類活動對地球系統(tǒng)的影響機制 ：重點研究資源勘探與開發(fā)過程的災(zāi)害風(fēng)險預(yù)測，重點流域大規(guī)模人類活動的生態(tài)影響

36、、適應(yīng)性和區(qū)域生態(tài)安全，重要生態(tài)系統(tǒng)能量物質(zhì)循環(huán)規(guī)律與調(diào)控，生物多樣性保育模式，土地利用與土地覆被變化，流域、區(qū)域需水規(guī)律與生態(tài)平衡，環(huán)境污染形成機理與控制原理，海洋資源可持續(xù)利用與海洋生態(tài)環(huán)境保護等。 全球變化與區(qū)域響應(yīng) ：重點研究全球氣候變化對中國的影響，大尺度水文循環(huán)對全球變化的響應(yīng)以及全球變化對區(qū)域水資源的影響，人類活動與季風(fēng)系統(tǒng)的相互作用，海陸氣相互作用與亞洲季風(fēng)系統(tǒng)變異及其預(yù)測，中國近海陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過程，青藏高原和極地對全球變化的響應(yīng)及其氣候和環(huán)境效應(yīng)，氣候系統(tǒng)模式的建立及其模擬和預(yù)測，溫室效應(yīng)的機理，氣溶膠形成、演變機制及對氣候變化的影響及控制等。 973計劃：資源環(huán)境領(lǐng)域

37、近期重點研究方向全球變化研究大陸動力學(xué)與礦產(chǎn)資源、化石能源勘查的基礎(chǔ)研究大陸水循環(huán)與水資源可持續(xù)利用環(huán)境污染物遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律、控制機理與修復(fù)途徑退化生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)與生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展海洋環(huán)境演化與資源可持續(xù)利用重大自然災(zāi)害形成機理、減災(zāi)和重大工程的安全項目名稱始期首席主持單位青藏高原形成演化及其環(huán)境、資源效應(yīng)1998鄭 度中科院地理科學(xué)與資源所我國生存環(huán)境演變和北方干旱化趨勢的預(yù)測研究1999符淙斌安芷生中科院大氣物理所中科院地球環(huán)境所中國西部干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境演變與調(diào)控研究1999潘曉玲新疆大學(xué)黃河流域水資源演化規(guī)律與可再生性維持機理1999劉昌明北京師范大學(xué)東、黃海生態(tài)系統(tǒng)動力學(xué)與生物資源可持續(xù)

38、利用1999唐啟生農(nóng)業(yè)部黃海水產(chǎn)所首都北京及周邊地區(qū)大氣、水、土環(huán)境污染機理與調(diào)控原理1999黃懷曾徐祥德國家地質(zhì)實驗測試中心中國氣象科學(xué)研究院長江流域生物多樣性變化、可持續(xù)利用與區(qū)域生態(tài)安全2000洪德元中科院植物所中國北方沙漠化過程及其防治研究2000王 濤中科院寒旱所長江、珠江三角洲地區(qū)土壤和大氣環(huán)境質(zhì)量變化規(guī)律與調(diào)控原理2002駱永明中科院南京土壤所湖泊富營養(yǎng)化過程與藍藻水華暴發(fā)機理研究2002劉永定金相燦中科院水生生物所中國環(huán)境科學(xué)研究院中國典型河口-近海陸海相互作用作用及其環(huán)境效應(yīng)2002翟世奎丁平興青島海洋大學(xué)華東師范大學(xué)中國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)及其驅(qū)動機制研究2002劉紀遠中科院

39、地理科學(xué)與資源所項目名稱始期首席主持單位持久性有機污染物的環(huán)境安全、演變趨勢與控制原理2003江桂斌中科院生態(tài)環(huán)境中心縱向嶺谷區(qū)生態(tài)系統(tǒng)變化及西南跨境生態(tài)安全2003何大明云南大學(xué)長江流域水沙產(chǎn)輸及其與環(huán)境變化耦合機理2003李義天武漢大學(xué)東北老工業(yè)基地環(huán)境污染形成機理與生態(tài)修復(fù)研究2004李培軍 中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所 青藏高原環(huán)境變化及其對全球變化的響應(yīng)與適應(yīng)對策2005姚檀棟中科院青藏高原研究所中國酸雨沉降機制、輸送態(tài)勢及調(diào)控原理2005王 韜中國環(huán)境科學(xué)研究院北方干旱化與人類適應(yīng)2006符淙斌中科院大氣物理研究所海河流域水循環(huán)演化機理與水資源高校利用2006王 浩水利部水科學(xué)研究

40、院西南喀斯特山地石漠化與適應(yīng)性生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控2006劉從強中科院地球化學(xué)研究所黃淮海地區(qū)濕地水生態(tài)過程、水環(huán)境效應(yīng)及生態(tài)安全調(diào)控2006楊志峰北京師范大學(xué)京津渤區(qū)域復(fù)合污染過程、生態(tài)毒理效應(yīng)及控制修復(fù)原理2007曲久輝中科院生態(tài)環(huán)境中心中國主要水蝕區(qū)土壤侵蝕過程與調(diào)控研究2007李銳中國科學(xué)院、水利部水土保持研究所我國冰凍圈動態(tài)過程及其對氣候、水文和生態(tài)的影響機理與適應(yīng)對策2007秦大河中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所中國-喜馬拉雅地區(qū)生物多樣性演變和保護研究2007張亞平中科院昆明動物研究所湖泊藍藻水華生態(tài)災(zāi)害形成機理及防治措施的基礎(chǔ)研究2008吳慶龍中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所湖泊水環(huán)境

41、質(zhì)量演變與水環(huán)境基準研究2008吳豐昌中國環(huán)境科學(xué)研究院中國主要陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與生態(tài)安全2009傅伯杰中科院生態(tài)環(huán)境研究中心干旱區(qū)綠洲化、荒漠化過程及其對人類活動、氣候變化的響應(yīng)與調(diào)控2009王 濤中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所持久性有機污染物的環(huán)境行為、毒性效應(yīng)與控制技術(shù)原理2009江桂斌中科院生態(tài)環(huán)境研究中心國家自然科學(xué)基金相關(guān)優(yōu)先領(lǐng)域全球變化及其區(qū)域響應(yīng) 地表層系統(tǒng)變化過程與機理 水循環(huán)與水資源 人類活動對環(huán)境變化的影響及其調(diào)控原理 海洋資源、環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng) 科技支撐計劃 典型脆弱生態(tài)系統(tǒng)重建技術(shù)開發(fā)全球環(huán)境變化應(yīng)對技術(shù)研究與示范國家生態(tài)恢復(fù)重建的綜合監(jiān)測評估關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)西藏高

42、原國家生態(tài)安全屏障保護與建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究與示范新疆伊犁河流域水土資源可持續(xù)開發(fā)利用研究與示范準噶爾盆地南緣荒漠化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建技術(shù)研究與示范，干旱半干旱區(qū)土壤面源污染治理關(guān)鍵技術(shù)研究與示范黃河河套地區(qū)鹽堿地改良及脫硫廢棄物資源化利用關(guān)鍵技術(shù)研究與示范重大工程建設(shè)區(qū)生態(tài)恢復(fù)整治技術(shù)研究礦區(qū)復(fù)墾關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)及示范應(yīng)用青藏鐵路運營安全保障系統(tǒng)研究若爾蓋濕地生態(tài)系統(tǒng)保護與恢復(fù)技術(shù)研究與示范鄱陽湖生態(tài)保護與資源利用研究青海湖流域生態(tài)和環(huán)境治理技術(shù)集成與試驗示范持久性有機污染物控制與削減的關(guān)鍵技術(shù)研究與示范城市生態(tài)規(guī)劃與生態(tài)修復(fù)的關(guān)鍵技術(shù)研究與示范國家環(huán)境管理決策支撐關(guān)鍵技術(shù)研究南水北調(diào)工程若干關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用環(huán)境對健康影響評估與控制技術(shù)研究區(qū)域規(guī)劃與城市土地節(jié)約利用關(guān)鍵技術(shù)研究區(qū)域土地資源安全保障與調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)研究城市生態(tài)規(guī)劃與生態(tài)建設(shè)關(guān)