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发布时间:2025-08-05
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1、平台简介,内容建议包括建设背景、人员组成、研究方向、核心成果和贡献、未来研究展望等方面;
近年来河南省经济发展迅速,城市化进程也不断加快。中原经济区上升为国家规划后,对河南省社会经济的发展起到有力的推动作用。经济的迅速发展,给河南省生态环境带来更大的压力。河南作为农业大省,优质农业的发展离不开良好生态环境(优良的水质,健康的土壤,合适的气候)的支撑。但水资源短缺、土壤侵蚀、环境污染、生态退化等是当前河南省面临的主要生态环境问题,并成为制约社会经济发展的限制因素。为实现河南省生态环境保护和高质量发展的目标,需要站在“地球系统科学”的高度研究相关问题。河南省地球系统观测与模拟重点实验室基于地球系统科学理论,综合地理学、生态学、计算机科学、应用数学等领域的前沿技术,通过理论探索,技术和管理经验的积累,基于地球系统科学数据库与决策支持平台建设,为河南省生态文明建设和可持续发展提供科技支撑。
河南省地球系统观测与模拟重点实验室定位于构建从区域到广域和全球的资源资源利用过程中的生态环境保护、可持续发展路径、资源生态环境演化动力学机制及其资源环境效应、从区域到广域发展的技术与方法体系,揭示河南省与周边及区域大范围内地球各圈层各要素的相互作用与反馈机理,发展地球系统科学区域应用理论,提升预测和预估全球环境与气候变化下河南省的粮食安全、生态保护及资源持续利用的水平,形成适应和减缓并重的引领全球应对气候变化的新理念和新方法体系,为区域生态环境保护做出贡献。
河南省地球系统观测与模拟重点实验室现有固定人员共41人,其中获省部级以上人才称号7人、具有副高以上职称人员20人、具有博士学位人员数量40人,40岁以下人员占总人数的88%。现任主任为卢鹤立教授,副主任为王波教授和苗晓东教授。
在全球变化背景与全国生态文明建设的形势下,河南省地球系统观测与模拟重点实验室聚焦河南的生态环境与可持续发展重大问题,为黄河流域高质量发展作全流域、系统的研究与规划。实验室研究方向如下:
(1)基于环境模型与大数据技术融合的中原地区气候-环境变化与环境考古研究
围绕“气候和植被变化重建”、“水文-地貌演化”、“人类生业经济模式”等研究中原地区中晚全新世环境变化与文明演进。在中原地区中晚全新世气候和植被变化重建方面,通过对中原地区自然剖面进行野外采样,在高精度和高密度AMS 14C测年的基础上,通过对孢粉、甘油二烷基甘油四醚(GDGTs)、长链烷烃、饱和脂肪酸、单体碳同位素、单体氢同位素、树轮等指标的鉴定分析,重建中原地区全新世中晚期(距今8500至3000年之间)高分辨率的气候和植被变化序列,确定研究区这一时段气候突变事件的年代和性质,探讨这些突变事件的大尺度调控机制和局地环境效应。
(2)数据驱动-模型集成的区域生态系统过程对全球变化的适应性研究
采用对典型生态系统定点观测和室内控制实验相结合的方法,研究我国典型生态系统碳循环的主要过程及其温度敏感性;揭示其变异规律和气候要素的关系;分析农田管理措施对土壤总有机碳及其温度敏感性的影响机理;同时研究植物光合作用过程对全球变化(CO2施肥效应、温度上升和水分胁迫等)的适应能力。进一步揭示不同物种和生态系统对全球变化的自适应机理,深入理解典型生态系统的适应能力和机制,为生态系统过程模型的构建和生态系统适应性政策提供理论依据和数据支撑。
(3)黄河中下游人类与自然复杂耦合空间动态模拟与智能决策支持
基于地球系统科学数据探索式可视化分析,通过更为精准、系统、完备的显性知识管理,以及嵌入工作与学习具体过程的隐性知识管理, 提供面向SDGs的智能分析服务和激发群体智慧的决策支持系统,为政府决策提供科学依据(包括数据产品和咨询报告),服务于河南省生态文明建设和高质量发展。
河南省地球系统观测与模拟重点实验室的重要贡献包括:(1) 面向“碳达峰”和“碳中和”国家战略,在土地利用变化碳排放方面,提出了土地利用碳排放监测模拟新思路,构建了一套分区、分类和分级的模型参数库,研发了拥有自主知识产权的新型土地利用碳排放集成模拟平台。项目成果已被联合国大学等国内外机构采用,帮助减少土地利用碳排放,产生了显著的社会经济效益。研究成果“土地利用碳排放监测模拟关键技术与应用”获得2021年度河南省科技进步二等奖。(2) 通过分析长期观测数据,发现红树林生态系统在保护生物多样性的同时也具有强大的固碳能力(蓝碳)。进一步分析发现群落的多样性越高(包括功能多样性)红树林的固碳能力也越强。说明可以通过森林经营管理提高群落多样性,从而提升生态系统的碳汇和其它生态服务功能。研究结果发表在Nature子刊Nature Communications。(3)基于IPCC碳核定框架,利用卫星影像、气象数据与人类足迹数据,建立了全球范围的长时间序列归一化差异植被指数(NDVI)气候模型,发展了改进的残差趋势分析-基线方法来监测与评价人类活动影响下全球热带雨林的退化分布。研究表明,在2002-2012 年间,全球热带雨林因退化造成了5.45Pg的碳排放。进一步分析表明,17%国家的碳排放属于森林退化型,而23%国家的碳排放却属于森林砍伐型。这一发现为提高联合国主导下REDD政策的执行效率提供了非常重要的科学依据。研究成果被遴选为国际权威期刊封面论文。
河南省地球系统观测与模拟重点实验室致力于促进河南省地球科学、生态学、计算机科学和应用数学等的学科交叉,推进河南省地理学优势学科的建设;同时,培养锻炼一批面向河南省社会经济发展重大需求,并勇于探索科学前沿的青年研究骨干。河南省地球系统科学观测与模拟重点实验室的成立,有助于进一步整合科研资源,聚焦研究方向,将河南省发展成为我国地球系统科学研究领域的重要基地。
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