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“2020年度中国地理科学十大研究进展”入选成果名单
发布时间:2021-06-11 来源:中国地理学会

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5月29日,在2021中国地理学会春季年会暨中国地理编辑出版年会开幕式上,中国地理学会权威发布了“2020年度中国地理科学十大研究进展”入选成果名单。

“中国地理科学十大研究进展”是中国地理学会为了全面贯彻落实科技“四个面向”的战略部署,坚持科协系统“四个服务”的职责定位,推动我国地理科学事业发展而开展的年度遴选活动。根据《“中国地理科学十大研究进展”遴选实施办法》,由中国地理学会各分支机构和知名专家推荐,经评选工作组形式审查、专家函评和专家组会议,并经中国地理学会常务理事会审议批准,最终确定“白石崖溶洞晚更新世沉积物中发现丹尼索瓦人DNA”等10项成果为“2020年度中国地理科学十大研究进展”。

 入选成果是中国地理科学工作者的重大科学认识和智慧结晶,代表中国地理科学最新的研究进展和重大研究突破,体现了中国地理科学面向世界科学前沿和服务国民经济建设相统一的发展主线,有力地支撑了中国地理科学的繁荣发展。 

中国地理学会理事长陈发虎院士表示,希望各入选团队珍惜荣誉,再接再厉,并以此为契机,严谨治学,铸造精品,创新争先,为我国地理科学发展做出新的贡献。并希望全国广大地理科研工作者持续跟踪学科发展新动向,不断拓展新领域,在科学研究中认真做好成果的梳理与总结,使我国地理科学发展做到“顶天立地”,与党和国家事业发展要求相适应、同人民群众期待相契合、同我国综合国力和国际地位相匹配,进而引领世界地理学发展。

1、成果名称:白石崖溶洞晚更新世沉积物中发现丹尼索瓦人DNA

主要完成人单位:兰州大学、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所、中国科学院青藏高原研究所、澳大利亚伍伦贡大学、德国马普进化人类学实验室

成果简介:

丹尼索瓦人.jpg

丹尼索瓦人(简称丹人)是2010年在西伯利亚丹尼索瓦洞发现的一支已灭绝的神秘古老型智人。遗传学研究显示,丹人与曾广布在欧洲的尼安德特人是姐妹群,并对现今大洋洲﹑东亚、南亚及美洲部分群体都有基因贡献,反映了丹人可能广泛分布于亚洲东侧。然而,2019年之前,对丹人的了解于仅限于出土于丹尼索瓦洞的零星化石碎片及其高覆盖度的遗传信息。

2019年,兰州大学环境考古团队在国际期刊Nature杂志发表了发现于夏河县白石崖溶洞的古人类下颌骨化石的研究成果,显示该化石是青藏高原上目前已知最早的古人类化石(至少16万年),也是除丹索瓦洞外发现的首件丹人化石。为了进一步揭示丹人在青藏高原的活动历史,兰州大学环境考古旧石器团队联合甘肃省文物考古研究所对白石崖溶洞进行了正式考古发掘,系统采集了丰富的考古遗存以及各类沉积物样品。研究团队与国内外多家科研机构合作,对遗址出土的考古遗存和沉积物样品开展了系统的考古学、地层学、年代学﹑分子生物学等分析,在白石崖溶洞晚更新世沉积物中发现丹人线粒体DNA,进一步拓展了丹人在青藏高原的活动历史——由距今至少16年前至距今10万及6万年,甚至可能晚至距今4.5万年,揭示丹人曾长期生活在青藏高原,也再次验证了丹人在东亚广泛且长期分布的推测,对深入理解青藏高原早期人类活动历史、史前人类的高海拔环境适应﹑丹尼索瓦人演化和东亚古人类演化等问题有重要意义。此项研究成果发表于2020年10月发表在国际顶级学术期刊Science杂志。 

主要完成人及所在单位:

张东菊(兰州大学)

付巧妹(中国科学院古脊椎动物与古人类研究所)

陈发虎(中国科学院青藏高原研究所)

李  波(澳大利亚伍伦贡大学)

Svante Pabbo(德国马普进化人类学实验室)

2、成果名称:特大城市群地区城镇化与生态环境耦合圈理论及耦合器调控应用

主要完成单位:中国科学院地理科学与资源研究所、清华大学、中国科学院生态环境研究中心、北京大学

成果简介: 

特大城市群地区城镇化与生态环境耦合圈理论及耦合器调控应用.jpg

特大城市群是国家新型城镇化主体区和经济发展战略核心区,肩负着世界经济重心转移重要承载地和美丽中国与生态文明建设的历史重任,但特大城市群在快速扩展中引发了一系列生态环境问题。如何协调好特大城市群地区城镇化与生态环境耦合关系问题,是近10年国际地球科学领域关注的高优先研究主题和世界级难题。本成果首先揭示了特大城市群形成发育与空间扩展的阶段性规律及自然成长规律,采用遥感与GIS技术、大数据技术等方法,系统分析发现城市群地区城镇化与生态环境之间客观上存在着近远程耦合关系,进一步揭示了城镇化与生态环境近远程耦合机理与规律;创建了城镇化与生态环境耦合圈理论及耦合图谱,提出了城镇化库兹涅兹曲线(UKC),认为城镇化与生态环境多维耦合方程为对数二次型复合函数曲线,中国五大特大城市群生态环境质量好转的拐点大概是城镇化率达到47%,京津冀城市群拐点大概是城镇化率达到51%,并且生态环境破坏后的恢复是一个漫长艰难过程;集成构建了多要素—多目标—多情景的城镇化与生态环境时空耦合SD模型,核算了中国城镇化弹性阈值和京津冀城市群资源环境承载阈值,创建了城市群城镇化与生态环境耦合器调控方法;建立了城市群城镇化与生态环境耦合决策支持系统UDSS。成果在城市群及城镇化与生态环境耦合理论及方法等方面取得了实质性突破,引领了中国城市群的研究与发展,推动国际城市群地区人地关系研究由单要素转向多要素,由近程转向近远程,由定性转向定量。

主要完成人及所在单位:

方创琳(中国科学院地理科学与资源研究所)

周成虎(中国科学院地理科学与资源研究所)

顾朝林(清华大学)

陈利顶(中国科学院生态环境研究中心)

李双成(北京大学)

裴  韬(中国科学院地理科学与资源研究所)

鲍  超(中国科学院地理科学与资源研究所)

赵淑清(北京大学)

杜云艳(中国科学院地理科学与资源研究所)

李广东(中国科学院地理科学与资源研究所)

王振波(中国科学院地理科学与资源研究所)

马海涛(中国科学院地理科学与资源研究所)

匡文慧(中国科学院地理科学与资源研究所)

李伟峰(中国科学院生态环境研究中心)

孙思奥(中国科学院地理科学与资源研究所)

刘海猛(中国科学院地理科学与资源研究所)

3、成果名称:首获青藏高原腹地新生代地层高精度年代序列——修正青藏高原隆升和生态环境历史

主要完成人单位:中国科学院青藏高原研究所、中国地质大学(北京)、兰州大学、德国波茨坦大学

成果简介:

首获青藏高原腹地新生代地层高精度年代序列.jpg

青藏高原中部的隆起过程在整个高原研究中最为关键,涉及到对整个高原形成、机制和气候与生态环境效应的理解。中国地理和生物学者早年认为该区隆起很晚。但2006年,国际著名学者Rowley和Currie在Nature上发文,首次利用该区地层中古土壤钙结核氧同位素高度计,定量恢复了该区古高度,认为高原中部约4000万年前已隆起到现今高度。从此成为影响地质地理、古气候和生物研究方方面面的国际主流观点,压抑了后续许多思想的发表。

中国科学院青藏高原研究所方小敏研究小组,联合中国地质大学(北京)、兰州大学和德国波茨坦大学的相关研究人员,通过古地磁和火山灰年代学,首次获得了伦坡拉盆地新生代地层高精度年代序列,准确确定古土壤发生年代为2600—2150万年前,同时确定近期发现大量热带动植物化石的年代不是原先认定2600万年前,而是约4000万年前,从而完全修正了该区古高度演化历史,否定了现今流行的国际主流观点,认为4000万年前该区是一个位于南北冈底斯山和唐古拉山之间的热带季风生态环境盛行的低地,2600—2100万年前以后通过新提出的“千斤顶”壳内岩浆垂直顶托机制,叠合高原岩石圈拆沉和均衡反弹机制,才快速隆升达到现今高度。 

该研究迫使对高原隆升过程、机制和气候生态环境效应等一系列相关问题的重新认识。

主要完成人及所在单位:

方小敏(中国科学院青藏高原研究所)

王成善(中国地质大学(北京))

宋春晖(兰州大学)

张伟林(中国科学院青藏高原研究所)

孟庆泉(兰州大学)

聂军胜(兰州大学)

张  涛(兰州大学)

毛子强(中国科学院青藏高原研究所)

陈  彧(兰州大学)

G. Dupont-Nevit(德国波茨坦大学)

4、成果名称:重大呼吸道传染病疫情防控大数据方法与技术

主要完成人单位:中国科学院地理科学与资源研究所

成果简介:

重大呼吸道传染病疫情防控大数据方法与技术.jpg

新冠肺炎疫情由于受到大规模人口流动性、交通网络通达性、公共卫生资源非均衡性等因素的影响,疫情扩散呈现出高度的隐蔽性、复杂性和不确定性,对现有公共卫生疫情防控应急管理与响应提出了严峻挑战。中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室在周成虎院士和孙九林院士的指导下成立攻关小组,将多源大数据及其分析技术应用于流行病学分析与预测的多学科交叉研究,构建了一套基于大数据的“空间溯源与传染关系重构—传播预测与模拟—疫情风险评估—防控智能决策”的重大传染病疫情防控方法与技术体系。针对传统流行病学调查方法存在主观性偏差、效率低、成本高等问题,建立了用于识别和判断人与人之间密切接触关系的时空共现分析模型,研发了呼吸道传染病传染关系重构和空间溯源关键技术,不仅成为疫情空间溯源的重要辅助手段,而且在实际应用中提高了传染链重构的效率和准确度。针对疫情时空传播趋势及风险预测问题,融合以百度迁徙为代表的大规模时空人群流动大数据,建立了多尺度时空耦合传播动力学模型,准确预测了武汉、湖北及全国各地的差异化疫情发展趋势;结合环境、气候、交通等数据,解析了影响疫情传播的决定和限制因子,实现了疫情空间风险的分级量化与预警,为中国差异化的分级分层疫情精准防控提供了有力支撑。针对疫情大暴发阶段医疗资源不足以及空间错配的关键问题,精细化揭示了不同区域疫情现状及其医疗资源的匹配情况,为全国范围内优化调配医务人员与医疗资源以高效阻击疫情提供了科学支撑。针对疫情防控后期大规模人流返程及复工复产后潜在的疫情暴发风险,开展了全国重点区域、重点线路风险分析,识别出返程热点区域及其热点线路,为全国及部分重点地区的复工复产有序推进提供了科学支撑。

主要完成人及所在单位:

周成虎(中国科学院地理科学与资源研究所)

孙九林(中国科学院地理科学与资源研究所)

裴  韬(中国科学院地理科学与资源研究所)

苏奋振(中国科学院地理科学与资源研究所)

岳天祥(中国科学院地理科学与资源研究所)

王劲峰(中国科学院地理科学与资源研究所)

葛  咏(中国科学院地理科学与资源研究所)

张  岸(中国科学院地理科学与资源研究所)

杜云艳(中国科学院地理科学与资源研究所)

杨雅萍(中国科学院地理科学与资源研究所)

王卷乐(中国科学院地理科学与资源研究所)

诸云强(中国科学院地理科学与资源研究所)

徐新良(中国科学院地理科学与资源研究所)

宋  辞(中国科学院地理科学与资源研究所)

徐成东(中国科学院地理科学与资源研究所)

陈  洁(中国科学院地理科学与资源研究所)

胡云峰(中国科学院地理科学与资源研究所)

姜莉莉(中国科学院地理科学与资源研究所)

马  廷(中国科学院地理科学与资源研究所)

许  珺(中国科学院地理科学与资源研究所)

徐成东(中国科学院地理科学与资源研究所)

胡茂桂(中国科学院地理科学与资源研究所)

罗  斌(中国科学院地理科学与资源研究所)

白  燕(中国科学院地理科学与资源研究所)

陈晓娜(中国科学院地理科学与资源研究所)

5、成果名称:全球高精度城市用地变化及其对环境生态关键因子影响的模拟研究

主要完成人单位:华东师范大学、中山大学

成果简介:

全球高精度城市用地变化及其对环境生态关键因子影响的模拟研究.jpg

全球城市用地只占陆地覆盖面积的3%,但却产生了60%~80%的能源消耗和75%的CO2排放。根据联合国的预测,到2100 年全球城市人口和用地还将持续增长。未来全球城市扩张将会给全球生态环境和人类可持续发展带来持续、长久的影响。黎夏领导GeoSOS研究团队围绕着“全球高精度城市用地变化监测与模拟”展开了深入研究,取得以下代表性成果:1)发布了全球高分辨率长时间序列城市用地数据产品并进行了分析,为全球城市变化研究提供了精细的基础信息数据。成果发表于2020年《Nature Sustainability》上,并得到Nature正刊Research Highlight报道:指出该研究颠覆了过去对城市用地增长的认知(“华东师范大学黎夏团队…通过提取精细城市用地变化数据,发现全球城市面积增长是之前研究中测算的4倍”);2)建立了具有自主知识产权的GeoSOS、FLUS等土地利用模拟模型,得到来自全球54个国家和地区的用户广泛使用,并被应用于国内的国土空间规划中。进一步利用该模型,黎夏教授团队预测了未来全球城市用地空间格局演变以及对生态环境的影响,成果发表于2020年的《Nature Communications》。该项研究是根据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)制定的最新全球气候情景框架来展开的。研究成果有助于理解土地利用变化对碳排放和人类可持续发展等方面的影响。

主要完成人及所在单位:

黎  夏(华东师范大学)

刘小平(中山大学)

6、成果名称:北半球春季植被物候提前加剧夏季干旱和热浪

主要完成人单位:北京大学

成果简介:

6、春季物候提前影响夏季土壤水的示意图.jpg

物候是全球变化最敏感的指示器。遥感和地面观测均证实气候变暖导致北半球中高纬度地区植被春季返青显著提前。相关碳循环研究显示,北半球植被春季物候提前会通过增加光合时长和提高光合速率从而有效促进植被生产力和生态系统碳汇功能。除上述碳汇效应外,植被春季物候提前还有一个往往被忽视的效应,即会通过额外的蒸腾耗水加速陆表土壤水分流失。这一扰动有可能打破不同季节间陆—气水热交换过程的动态平衡,影响陆地水资源的季节分配。然而,北半球植被春季物候提前是否通过生物物理过程改变陆地水循环和近地表气候,尤其是否激发跨季节的水文响应,迄今尚无研究给出确切答案。 

北京大学城市与环境学院朴世龙研究组与合作者基于卫星遥感观测数据,结合统计分析和陆—气耦合模式模拟,定量阐明了北半球植被春季物候提前对夏季土壤水的影响,并厘清了其中的关键机制。该研究发现,春季物候提前同时引起植被蒸腾和大气降水增加,但是,降水增量不足以补偿蒸腾增加所致失水,造成春末北半球平均土壤水含量下降。春末土壤水减少趋势延续至夏季,使得夏季土壤干旱加剧,继而通过改变地表能量收支促进近地表升温,导致夏季高温热浪事件的频率和强度均增加。需要指出的是,“物候提前导致夏季土壤变干”并非在所有地区皆成立,比如在西伯利亚中部地区,上风向地区物候提前带来的水汽输入增量大于当地物候提前引起的蒸腾失水增量,导致该地区夏季土壤水不减反增。这一发现说明大尺度环流过程对水汽空间分布起到了重要的调节作用。该研究揭示了北半球陆地植被动态对气候的跨季反馈作用,为更准确预报夏季极端干旱和高温热浪事件提供了新依据。

主要完成人及所在单位:

朴世龙(北京大学)

连  旭(北京大学)

7、成果名称:近千年来黄土高原社会—生态系统演变过程及效应

主要完成人单位:北京大学、中国科学院生态环境研究中心

成果简介:

近千年来黄土高原社会—生态系统演变过程及效应.jpg

社会—生态系统的动态演变是人地相互作用研究的核心内容,是地理学研究的前沿科学问题。识别长时间尺度社会—生态系统的演变阶段、驱动因素和效应对未来的系统管理十分重要。武旭同、傅伯杰及其合作者发展了根据社会—生态系统要素相互作用变化识别系统演变阶段的方法,揭示了近千年来黄土高原社会—生态系统的演变过程及效应。该研究通过整合统计调查数据、历史时期重建数据和相关文献资料,分析了黄土高原近千年来人口、耕地面积和森林覆盖率等要素的关系变化,将其社会—生态系统演变划分为5个阶段。研究还阐明了黄土高原社会—生态系统状态与政策、气候、社会经济等驱动因素和本地粮食生产、黄河输沙量、径流量、三角洲面积、下游自然决堤次数等本地与溢出效应的联系。研究发现,前三个阶段对粮食生产的追求破坏了当地生态环境,加剧了土壤侵蚀,对黄河下游和三角洲产生影响;而退耕还林还草等生态恢复和水土保持措施减少了黄土高原土壤侵蚀和黄河泥沙,但同时也带来了径流减少、黄河三角洲蚀退等新的问题。该研究为分析社会—生态系统的动态演变提供了新视角。研究强调社会—生态系统管理的系统性和综合性,提出社会—生态系统管理需要实现从追求单一目标到考虑要素相互作用、从关注局地到关注跨区域影响的转型,对人地系统的管理与调控和黄土高原区域可持续发展具有重要意义。

主要完成人及所在单位:

武旭同(北京大学)

傅伯杰(中国科学院生态环境研究中心)

8、成果名称:西南喀斯特石漠化治理与生态恢复研究及其对扶贫工程的科技支撑

主要完成人单位:中国科学院亚热带农业生态研究所

成果简介:

8、西南喀斯特石漠化治理与生态恢复研究及其对扶贫工程的科技支撑.jpg

西南喀斯特地区是受可溶性碳酸盐岩地质背景制约的生态脆弱区,高强度人类活动下石漠化与贫困区高度重叠。大规模石漠化综合治理工程下,西南地区成为近20年来全球“变绿”的热点区之一,但区域“变绿”与“变富”的矛盾突出,如何将生态治理与适度发展有机结合是实现区域脱贫的难点,如何有效权衡自然恢复、人工造林、封禁保护等不同恢复与管理措施及其效应,一直是国内外生态修复与景观地理研究的热点和前沿。中国科学院亚热带农业生态研究所王克林研究组与合作者,基于长期野外观测研究,阐明了喀斯特生态格局—过程—服务演变过程机理,突破了地质背景制约下区域生产—生态功能协同提升的适应性林草空间配置与优化技术途径,建立了可复制、可推广的石漠化治理与生态产业扶贫模式,入选全球减贫最佳案例,技术支撑毛南族整族脱贫;并构建了区域复杂植被景观类型遥感识别模型,量化了不同恢复与管理措施下区域植被恢复的固碳与耗水效应,发现2002—2017年西南地区植被恢复固碳可抵消该区过去6年来33%的人类化石燃料CO2排放,但存在大规模集中造林导致区域土壤水分降低的风险,提出了面向喀斯特区域生态系统服务整体提升的石漠化治理转型与分区治理方案。该项研究为西南生态安全屏障构筑及巩固拓展脱贫攻坚成果同乡村振兴有效衔接提供了重要科技支撑。

主要完成人及所在单位:

王克林(中国科学院亚热带农业生态研究所)

陈洪松(中国科学院亚热带农业生态研究所)

曾馥平(中国科学院亚热带农业生态研究所)

岳跃民(中国科学院亚热带农业生态研究所)

张  伟(中国科学院亚热带农业生态研究所) 

9、成果名称:全球尺度植被CO2施肥效应变化趋势

主要完成人单位:南京大学

成果简介:

9、全球尺度植被CO2施肥效应变化趋势.jpg

未来全球变暖的速率及陆地生态系统对全球变暖的响应是《科学》杂志列出的未来25年需要解决的125个重大科学问题之一。工业革命以来,人类活动造成大气中CO2的浓度持续上升。大气CO2浓度的不断增加,在通过温室效应导致全球变暖的同时,也提高了植被的光合作用速率(即CO2施肥效应),增加陆地生态系统吸收大气CO2的能力(即碳汇能力),从而减缓全球变暖的速率。已有研究表明,大气CO2施肥效应是造成近几十年来全球陆地生态系统碳汇显著增加的决定性因素。因此,在全球尺度定量化评估CO2施肥效应,并分析其时空变化格局,有助于准确评估陆地生态系统固碳能力及其变化趋势、降低未来气候变化预测的不确定性。南京大学张永光、居为民和陈镜明研究组与国内外合作者,报道了过去40年大气CO2浓度升高对全球植被光合作用的影响及其机制。研究人员通过长时序卫星遥感观测大数据和生态系统模型,揭示了近40年全球CO2施肥效应的时空变化格局。该项研究表明,全球大多数区域植被光合作用在过去40年CO2施肥效应减弱,这意味着植被光合作用对大气CO2浓度升高可能产生了适应性。进一步的归因分析表明,这种下降趋势与养分浓度变化和土壤水的可用性密切相关。这一研究结果为理解植被CO2施肥效应的长期变化趋势提供了新视角,更为准确地预估全球陆地生态系统碳收支和预测未来气候变暖的速率均具有重要意义。 

主要完成人及所在单位:

张永光(南京大学)

王松寒(南京大学)

居为民(南京大学)

陈镜明(南京大学) 

10、成果名称:沙丘双稳态的发现及其形成机制

主要完成人单位:南京大学、陕西师范大学、南京信息工程大学

成果简介:

10、沙丘双稳态的发现及其形成机制.jpg

流动沙丘与固定沙丘的植被盖度和流动性水平差异极大,却能够在相同的环境中共存,形成“沙丘双稳态”格局。这种独特地貌景观的形成过程及影响机制问题尚不清楚。南京大学徐志伟副教授等在大量野外考察和实验分析的基础上,发现沙丘双稳态现象广泛分布于年降水量200~400 mm的中国北方半干旱沙区。他们以毛乌素、浑善达克、科尔沁等沙地的沉积记录为基础,系统构建了中国北方沙地144处点位、500多个独立年龄的地层—年代数据库,获得了过去12000年中国北方沙地沙丘地貌景观的演化轨迹(分辨率500~1000年)。研究发现, 沙丘双稳态现象在全新世以来始终存在,并且持续至今。随着气候和环境的改变,在千—百—年代际尺度上,在局部地区沙丘状态可快速发生变化,表现出临界点上的突变;在全域尺度上,固定沙丘面积对季风降水变化存在迟滞响应。沙丘双稳态景观的形成及状态突变主要与植被、土壤和风沙活动之间的多种正反馈作用有关,并且受到生态系统内部过程的调节。该研究的科学价值在于发现了半干旱区沙丘发育存在多稳态转换,并从复杂系统动力学角度,解释了沙丘双稳态共存的形成原因,提出了半干旱沙区环境非线性演化的新机理。由于沙丘的快速变化会对当地生态环境带来显著影响,并且多稳态的迟滞响应特征意味着沙丘一旦活化将很难恢复,因此,这一研究对于干旱半干旱区的防沙治沙和区域生态文明建设具有重要意义,特别是在澄清干旱区土地快速退化的触发条件并进行早期预警等方面可以发挥关键作用。 

主要完成人及所在单位:

徐志伟(南京大学)

鹿化煜(南京大学)

弋双文(南京大学)

周亚利(陕西师范大学)

徐  驰(南京大学)

程  军(南京信息工程大学)


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