自然地理学的发展趋势与优先领域.pdf

收稿日期: 2009- 08- 16 ; 修订日期: 2009- 09- 14 基金项目: 科技部创新方法工作资助( 2007FY140800- 1)。 作者简介: 蔡运龙 ( 1948- ), 男, 贵州贵阳人, 教授。主要从事自然地理学、 自然资源学、 土地科学、 地理学理论与方法的教学和研究。E - mai: l caiy lurban. pku . edu. cn 中国自然地理学的发展趋势与优先领域 蔡运龙 1, 宋长青2, 冷疏影2 (1. 北京大学城市与环境学院, 北京 100871;2. 国家自然科学基金委员会, 北京 100085) 摘要: 科学研究需要把握学科的发展趋势和优先领域。影响自然地理学发展的主要因素包括社会需求、 学科自 身性质和其他学科的影响。自然地理学当前发展态势包括积极参与多学科研究计划、 新思维和新领域的出现、 模式 (model)作为重要手段、 在认识自然演变机理的基础上解释空间格局、 成果得到更广泛应用等。未来自然地 理学将出现更加综合、 在全球变化的高度上进行研究、 更深入地揭示过程及其动态变化的机理机制、 更多运用高 新技术武装、 更加密切地为实现区域可持续发展服务等趋势。中国自然地理学未来的优先领域是: 人类活动对 全球变化的影响及适应, 土地变化过程及其生态环境效应与调控, 城市化过程及其资源环境效应与调控, 流域地 表过程与综合管理, 土壤演变过程及其对土壤质量的影响, 资源与生态的可持续性, 污染物的区域环境过程、 健 康风险与控制, 灾害形成机制与综合风险管理, 生态系统服务功能综合评估。要加强特殊自然地理区域的综合 研究, 包括区域综合理论研究, 寒区现代地表过程对气候变化的响应, 干旱化过程与人地关系演化, 湿地生态过 程、 服务功能与恢复模式, 风成环境与风成过程及其调控, 喀斯特生态系统的演变过程与可持续性, 青藏高原生 态屏障作用及区域生态安全, 山地灾害与环境相互作用及区域生态安全。 关? 键? 词: 自然地理学; 社会需求; 学科性质; 发展趋势; 优先领域 中图分类号: P90? ?文献标识码: A? ? 文章编号: 1000- 0690( 2009) 05- 0619- 08 ?科学研究需要把握学科的发展趋势和优先领 域。本文阐述中国自然地理学发展的主要影响因 素、 未来趋势、 优先领域及特殊区域。 1? 影响自然地理学发展的主要因素 1 . 1? 社会需求 全球环境变化 (特别是气候变化 )是当前科学 界、 决策界和公众的关注热点, 加之中国独特的自 然环境、 人文背景以及经济社会发展的特殊阶段, 对自然地理学提出了特殊的需求。总体上讲, 与中 国自然地理学研究相关的重大科技需求主要表现 为: 如何在环境变化中维持水土资源保障和生存环 境 1。公众日益增长并且必然持续不断的环境意 识也将对自然地理学提出更多、 更高的要求。未来 若干年中国自然地理学研究在紧密结合国际学术 前沿的同时, 应该更加重视针对当前中国经济和社 会发展的需求, 找准中国自然地理研究亟待解决的 科学问题和重要区域, 确立研究方向和优先领域, 提高综合解决实际问题的能力。 1 . 2? 学科自身的性质和问题 自然地理学聚焦地球陆地表层及其外围的特 征和形成过程, 重视对于了解当代地球环境必不可 少的空间变异和时间变化, 其目的是认识地球自然 环境怎样成为人类活动的基础并受人类活动的影 响 2。 自然地理学的主要特性之一就是整体性视角 ( holistic perspective), 因而本质上不是一门还原性 ( reductionist)学科。无论是作为学术前沿的地球 系统科学, 还是作为社会紧迫需求的全球变化研 究, 都充分认同需要从整体上认识问题和解决问 题。因此, 具有这种性质的自然地理学无疑具有极 大意义和发展潜力, 甚至被认为应处于地球系统科 学的核心 3。 人类活动与环境变化的相互影响是当今最为 重要的科学问题和社会需求问题, 要求自然地理学 和人文地理学紧密联系。地理学的人文 /自然综 合、 空间和区域性质是二者的结合点, 也是联系自 然科学与人文社会科学的桥梁。 第 29卷 第 5期 20 09年 1 0月? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 地? 理? 科? 学 SCIENTIA GEOGRAP H ICA SI NICA? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Vol. 29?No . 5 O ct . ,2 0 0 9 ?自然地理学的核心何在? 这是一个古老而至 今仍令人困惑的问题。可以把人类? 环境关系的研 究看作是自然地理学的核心, 但这个表述显得模 糊, 自然地理学每一个分支都可以更清楚地表述自 己的核心。其实学科核心的模糊未必是坏事, 学科 进展中最激动人心的创新往往发生在学科的边缘 地带, 即与其他学科的界面上。 受 20世纪科学还原论大趋势的影响, 自然地 理学的分支学科走过了一条各自深入的发展阶段, 使得内部结构曾经松散。当今环境过程和环境变 化研究的趋势表明, 次级学科的分界已不再象过去 那么清楚。现实问题无论是区域性的还是全球性 的, 都不是单一学科能完全解决的。自然地理学作 为一个学科尚且需与其他学科结合, 其内部的分支 就更需要走向综合。 曾经的 ?任务带学科 发展模式, 对于中国自 然地理学的发展起到了很大的促进作用。但学科 本身有固有的诉求和发展逻辑, 既要考虑国家需 求, 也要考虑学科发展。没有学科的深入研究, 没 有基础理论的提高, 也不可能满足国家日益增长的 需求。站在资源、 环境管理第一线的自然地理学家 们应该既是实践型的又是学者型的, 他们需要利用 丰富的自然系统分析经验, 利用对自然界的熟悉, 继续研究整体性和全球性问题, 同时满足国家和社 会的需求。自然地理学发展同时要兼顾实践性和 学术性。 近年来中国自然地理学界呈现的某些倾向令 人喜忧参半。例如, 为满足国家和社会需求的科研 任务饱满, 但学科自身的基础理论、 基本方法缺乏 总结、 提炼和创新; 遥感、 地理信息系统、 现代采样 和分析仪器、 模式等新方法、 新技术的引进和应用 成效突出, 但传统的野外考察、 学科基础等方面有 弱化趋势; 从其他学科引进一些杰出人才增强了研 究实力, 但因此导致一些单位自然地理学自身的边 缘化; 高等地理教育重视了自然地理学的实践应用 和高科技, 加强了计算机、 外语、 新技术和应用方向 课程, 但基本部门自然地理学课程被显著削弱, 致 使培养的专业人才缺乏根基。 1 . 3? 其他学科的发展 自然地理学一直并将继续受整个科学和科学 哲学发展的影响。物理学、 化学、 生物学、 地质学、 生态学等学科基本原理和方法的发展, 是认识自然 环境和生态系统中能量流、 动力学和全球生物地球 化学循环的重要支撑。多学科协作是解决当前重 大问题的一种必要条件。自然地理学需要保持和 培养与其他学科的密切联系, 与其他学科合作, 甚 至需要组建多学科队伍。同时, 自然地理学在清醒 认识其他学科进展的背景下, 应该保持自身的性 质、 目标和方法。 近年建立且发展迅速的地球系统科学 4 和可 持续性科学 5, 6是当前重要的国际学术前沿, 对自 然地理学的发展至关重要。自然地理学对此类学 术领域曾经有过重要贡献, 但目前的表现显得贫 乏 3, 根本原因是基础理论和研究方法的原创性 不足。因此, 需要把握地球系统科学和可持续性科 学的发展趋势, 创新自然地理学的科学理论、 研究 方法和手段。 科学方法的发展和引入必然影响自然地理学。 例如, 关于作为一个整体的全球气候系统, 正在不 断发展出各种动力学模式, 并涉及生物圈的所有部 分; 非线性动力学 7, 8与混沌 2、 分形等理论、 方法 结合, 遥感技术和微观技术的发展和日益频繁的应 用, 将进一步影响自然地理学。 科学哲学的发展不断提醒学者们要对自己学 科的知识限度进行审视, 自然地理学显然也是有局 限的, 也需要不断反思。 自然地理学相对于整个科学和其他学科的地 位如何? 观点在不同学科有差别, 也随着时间而变 化。 ?环境 和 ?自然 的概念已经改变, 自然地理 学的研究对象及与其他学科的区别也在变化。 2? 对中国自然地理学未来趋势的基 本判断 2 . 1? 当前态势 自然地理学积极参与多学科研究计划, 与环境 变化研究涉及的其他学科进行广泛的合作。自然 地理学与人文地理学更加紧密地交叉与协同, 以全 面深入地研究人类对环境的影响, 科学地预估未来 环境变化情景, 并研究人类对环境变化的响应和适 应。 自然地理学已呈现出一些新思维和新领域, 包 括自然地理系统、 自然地理过程、 景观与环境变化、 人类活动与环境变化、 全球自然地理学、 文化自然 地理学 2。 不同地区有不同的地理环境特征, 自然地理学 又有不同的学术传统和研究方式, 因此已出现多样 620? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 地? ? 理? ? 科? ? 学? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 29卷 化的研究途径。任何一种途径或范式都不可能永 远盛行, 自然地理学的研究内容、 理论范式、 研究方 法都在与时俱进, 不断创新。 环境过程研究的技术越来越精致, 其中模式 (model)成为自然地理学研究的重要手段。自然 地理学将广泛地吸收现有的各种模式, 将其应用于 自然地理研究之中, 并力图改进和创新模式。 环境过程研究与环境变化相联系, 并关注环境 过程的空间格局及其调控, 这是自然地理学特有的 一种研究途径。空间格局的解释应该建立在认识 自然演变机理的可靠基础上, 并应用于环境变化管 理。自然地理学在空间影响分析方面具有独特的 作用, 可在空间影响及其管理方式方面对全球变化 研究和对策做出贡献。 自然地理学的研究成果得到更广泛的应用, 为 决策、 规划设计、 工程咨询提供了科学依据, 并关注 自然地理学知识的普及和环境教育。环境的概念 已扩展到不仅包括自然环境, 也包括人为环境甚至 人造环境, 自然地理学已不局限于 ?自然 环境, 而 是主动地参与资源环境决策、 环境规划和设计。 2 . 2? 未来趋势 自然地理学的未来发展将出现以下趋势 9: ( 1) 走向更加综合发展的道路; ( 2) 在全球变化的高度上进行研究; ( 3) 从一般性的描述走向了更深入地揭示一 些过程及其动态变化的机理机制; ( 4) 更加重视运用高新技术来武装; ( 5) 更加密切地为实现区域可持续发展服务。 在全球变化和可持续发展的大背景下, 当代自 然地理学面临的研究对象更加综合和复杂。随着 数据采集能力的加强, 自然地理学研究正在逐步从 要素和过程的分离向综合集成方向发展, 更加强调 解释不同层次地球表层过程发生的机理, 发展尺度 转化的方法, 探讨模式模拟研究在刻画地表系统的 整体性中的作用。对地表自然过程的认识将更加 深刻, 对人文过程的研究将更加强化, 对模式模拟 手段的运用将更为广泛, 地理学研究人员的知识结 构也将不断更新和更合理化。 要在要素研究中建立格局? 过程? 机制的系统 思维; 在区域研究中, 建立时间 - 空间转换的思路, 格局与过程耦合的思路, 区域差异与关联的思路, 加强不同层次的综合研究, 将综合研究的落脚点放 在要素相互作用的综合和过程相互作用的综合上。 选择合适的综合研究区域, 突出人的需求驱动下的 环境变化研究以及人类的适应性研究, 避免见物不 见人。 在交叉与综合方法的研究中, 借鉴相邻学科方 法, 建立和发展自然地理学研究方法体系。在充分 重视逻辑实证方法的同时, 要注意人本方法、 结构 方法等新科学思想和方法论的探索, 提倡研究方法 的多样化。更多地引入现代物理、 化学, 尤其是现 代生物学技术、 材料科学技术和信息技术, 借鉴地 球科学中相邻学科技术体系建立的经验, 建立和发 展地理学实验、 分析和监测技术体系。 2 . 3? 适应未来趋势的研究方向 为适应未来趋势, 自然地理学研究应强调如下 方向 10: ( 1) 基于生态系统网络台站观测的地理过程 和环境变化机理研究。 ( 2) 以系统思想和方法, 深入研究过程和机 理, 带动地理景观格局变化研究。 ( 3) 自然与人文结合、 无机与有机结合、 宏观 与微观结合的系统综合研究。 ( 4) 能反演地理真实的模式和模拟方法研究。 ( 5) 人类活动与环境变化的相互影响研究: 强 调从人类的需求和空间行为入手, 研究人对环境的 作用以及人对环境变化的响应和适应, 关注新经济 要素、 社会、 文化、 政治在人文过程中的作用。 ( 6) 重视不同尺度的研究, 尤其关注百年、 十 年尺度和全球及区域尺度, 着力探索不同尺度之间 的关系。 ( 7) 面向国家和社会的重大需求。 3? 未来中国自然地理学的优先领域 3 . 1? 人类活动对全球变化的影响、 响应及适应 人类活动的影响: 各种时空尺度环境变化的表 现及其对全球气候变化的贡献; 各种时空尺度环境 变化的自然和人为成因; 影响温室气体源? 汇的区 域自然 ? 人文过程及其对全球的贡献; 土地利用对 全球气候变化和区域气候变化的影响; 沙尘和化学 气溶胶人为排放的过程和格局及其对气候和大气 环境质量的影响; 大型工程建设的环境效应, 全球 环境变化对大型工程设施的可能影响。 对全球变化的响应和适应: 全球变化对中国区 域和生态系统服务功能的可能影响及其阈值; 农 业、 水资源、 人体健康、 食物安全等系统对全球和区 6215期? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 蔡运龙等: 中国自然地理学的发展趋势与优先领域? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 域气候变化的脆弱性和风险评估; 全球气候变化和 减排压力对中国能源结构和社会经济发展的影响; 应对全球气候变化的技术 ? 经济 ? 社会适应对策和 风险防范对策; 过去环境变化对中华文明发展的影 响及其对认识和适应当前全球变化的启示; 支持中 国参与温室气体减排国际谈判的科学数据和基本 结论。 地球系统模式的建立和改进: 全球气候模式的 地表差异修正; 陆面 ? 水文过程模式; 植被与生态系 统动力学模式; 全球陆地碳、 氮循环模式和中国区 域生物地球化学模式; 土壤侵蚀模式; 风蚀、 运移与 起沙扬尘模式; 冰川动力学模式。 3 . 2? 土地变化过程及其生态环境效应与调控 现代土地变化过程及其驱动机制: 基于 RS和 GIS技术的土地变化系统平台的构建与动态监测, 土地变化的时空格局、 频度和强度; 土地变化综合 分析和预测模式, 未来土地变化的情景模拟; 土地 变化与人口、 经济、 社会、 政策之间的互动关系和动 力学模式; 未来环境变化、 经济发展对土地变化的 影响。 土地变化的资源与生态效应: 土地变化对地表 物理特征参数、 地表物质能量循环、 区域气候和极 端天气事件发生频率的影响; 土地变化对水土资源 数量和质量、 土地生产力和食物安全的影响; 土地 变化对陆地生态系统结构和物质能量循环的影响, 对自然灾害、 生物多样性、 区域生态服务功能的影 响; 土地利用对面源污染的影响机理和调控机制; 主要陆地生态系统的碳储量变化; 土地变化对区域 和全球变化的影响和响应。 土地退化防治与可持续管理: 土地荒漠化、 湿 地退化、 草地退化、 水土流失和土地污染等的演化 机理; 退化土地修复的原理、 技术研发和集成推广; 土地利用优化配置和调控机制; 生态脆弱地区土地 利用的生态安全格局与可持续利用方式。 3 . 3? 城市化过程及其资源环境效应与调控 城市化过程: 城市实体地域和城市功能地域的 空间识别; 城市化演变过程与未来情景。 城市化的资源环境效应: 城镇化和交通建设快 速发展对自然环境的影响; 城市热岛效应的机理与 城市热岛效应的区域差异规律; 城市化过程的气 候、 水文与生态效应; 快速城市化过程对区域生物 地球化学循环的影响; 城市发展过程中生态服务功 能演变与生态胁迫效应; 城市土地利用和景观格局 演变规律与功能优化; 城市环境变化的生态健康效 应和风险防范。 城市化及其效应的调控: 城市复合生态动力学 机制、 控制论模式和决策支持; 城市与区域发展可 持续性评价指标体系; 城镇和交通系统的资源和环 境安全保障; 城市化地区资源环境优化调控机制。 3 . 4? 流域地表过程与综合管理 环境变化下的流域水文循环和水资源演变规 律: 全球变化、 土地利用变化和重大水利工程对流 域水文循环过程和水资源利用方式的影响及其生 态效应; 流域水文过程的模拟和预报; 流域地表过 程数字表达与模拟。 流域水土流失与植被退化、 植被恢复过程的机 制: 土壤侵蚀过程与预报模式; 流域地表侵蚀过程 与生态系统退化的相互作用; 生态恢复过程对侵蚀 的抑制机理和模拟; 不同类型水保措施的防蚀机 理、 适用性与效应。 流域生态过程、 水文过程和生物化学循环的过 程的综合模拟: 流域生态环境的演变机制和物理、 化学和生物过程模拟; 坡地水文过程影响机理试验 研究; 流域植被参数化与流域蒸散发计算研究; 水 文过程规律与不确定性研究的新理论和新方法。 流域自然生态系统和社会经济系统的综合管 理: 流域生态服务价值与生态功能区划, 流域健康 标准与评价指标体系; 水文 - 生态 - 水环境综合模 拟模式; 流域综合管理的理论与方法。 3 . 5? 土壤演变过程及其对土壤质量的影响 土壤生物类群特征及与环境因子关系: 主要功 能土壤生物类群特征与土壤类型的关系, 影响土壤 生物特征的气候与植被因子, 环境变化条件下土壤 生物响应过程。 土壤微生物、 矿物和有机物相互作用过程: 土 壤微生物与矿物、 腐殖质的界面行为和交互作用对 土壤物理、 化学性质形成及土壤养分转化、 动态与 有效性的影响。 土壤微生物与污染物转化和自然消纳: 土壤微 生物群体结构及其对环境变化的反应动力过程, 不 同空间和时间尺度上污染物质和生物组分的生物 地球化学转化和传输, 土壤微生物对污染物的活性 影响和固定机理。 土壤污染环境的生物修复: 作物根际土壤系统 中微生物和根系分泌物对土壤中污染物生物有效 性的影响和制约机理, 污染物在根 ? 土界面的形态、 622? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 地? ? 理? ? 科? ? 学? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 29卷 迁移、 转化和固定作用及其污染过程的微观机理, 土壤? 植物 ? 微生物交互效应诱发的污染物根际快 速降解机理, 污染土壤修复技术。 3 . 6? 资源与生态的可持续性 区域发展的自然资源基础评价与生态环境效 应诊断: 自然资源组合的地域特征, 资源价值化及 相互耦合关系的空间表征和比较优势; 替代资源的 可行性与潜力, 资源高效利用对策; 公益性生态与 环境功能的表达及价值核算, 区域发展对公益性功 能损害的补偿机制。 区域可持续发展的关键资源保障: 虚拟水量供 需平衡的定量评价与计算; 社会资源对虚拟水战略 的适应性能力, 虚拟水战略对国家或地区的水资 源、 生态、 经济、 社会和文化的影响, 虚拟水战略下 国家或地区应对策略选择; 城市和区域产业结构演 进与能源结构多元化发展的协调机理。 水资源安全: 全球气候变化下流域水文循环的 响应机理、 程度及时空变异特征; 气候变化对主要 流域水资源脆弱性和可持续性的影响, 气候变化下 极端天气、 气候事件对中国主要流域洪水和干旱的 可能影响; 未来防洪、 抗旱对策, 大型水利工程的安 全运行管理的对策, 水资源的综合管理对策。 生物多样性结构、 分布与演化: 气候变化对物 种分布格局的影响及历史气候下物种分布关系的 重建; 生物种或类群间相互关系对气候变化的响应 与适应性; 气候变化对关键、 濒危物种的影响及保 护规划; 气候变化对生物灾害发生的影响及控制策 略; 生物多样性的生态系统功能对全球气候变化的 适应和减缓; 气候变化下的生物多样性保护对策与 预警机制。 区域水 ? 土地 ? 生物资源的服务功能以及对社 会经济活动的承载能力: 区域资源、 环境和生态安 全的临界阈值; 水 ? 土地 ? 生物资源合理、 高效和可 持续利用的技术体系; 与区域资源环境背景, 技术 经济条件、 经济和社会结构相适应的可持续资源管 理模式。 3 . 7? 污染物的区域环境过程、 健康风险与控制 区域尺度环境污染的陆地表层过程和综合治 理: 基于陆地表层过程的耦合关系的区域环境污染 过程和机理; 污染物在多种环境介质 (大气、 水体、 土壤和生物等 )中的迁移和转化机制, 自然净化过 程及促进净化过程的技术措施; 复合环境污染的区 域控制理论和治理技术体系, 区域环境质量与区域 发展的调控策略。 陆地表层生物地球化学过程及效应: 氮、 磷等 生源要素的环境地球化学循环及生态效应; 有毒有 害污染物的环境生物地球化学过程及环境效应; 陆 地表层环境污染控制、 环境质量改善及环境修复的 技术基础。 有毒有害污染物对人体健康的影响与防治: 区 域有毒污染物暴露及风险; 影响人体健康的环境基 准、 标准和预警体系, 重点污染物对人体健康影响 的识别; 阻断和降低污染物危害人体健康的途径。 陆地表层区域性环境污染综合防治: 污染物的 总量控制; 流域尺度的水污染防治与修复; 重点城 市群复合污染形成机理与防治。 3 . 8? 灾害形成机制与综合风险管理 影响区域安全的主要灾害风险类型及其脆弱 性、 恢复性评价: 不同时空尺度的灾害风险水平和 危险度分区, 灾情评估指标与模式, 灾害脆弱性与 恢复性评价模式。 灾害监测预警与预案: 不同类型灾害预报的原 理和方法, 灾害应急控制预案, 综合灾害风险管理 范式, 灾害防治工程的关键设计参数、 结构优化和 安全性分析, 减灾工程的规范化与技术标准。 3 . 9? 生态系统服务功能综合评估 生态系统服务功能综合评价的理论与方法: 生 态系统服务功能及其与生态系统结构、 生态过程复 杂性和关联性的定量分析, 生态系统服务功能物理 量与价值量评价的标准化方法。 生态系统服务功能对胁迫的响应与反馈: 人类 活动、 气候变化等胁迫下生态系统服务功能的响应 与反馈机制。 生态服务功能的空间转移与生态公平: 生态服 务功能空间转移产生的社会效应和经济效应, 生态 系统服务功能区域分配与生态公平, 生态补偿评价 方法。 政策或管理措施对生态系统服务功能的影响: 政策对生态系统服务功能的影响机制; 人类消费方 式或价值取向对生态系统服务功能维持与保育的 作用。 4? 特殊自然地理区域的综合研究 4 . 1? 区域综合理论研究 地表自然功能区划: 地表自然功能的辨识和现 状评价, 地表自然功能区域划分方法; 地表自然功 6235期? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 蔡运龙等: 中国自然地理学的发展趋势与优先领域? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 能的社会经济属性辨识; 地表自然功能区划与表达 技术, 中国地表自然功能区划方案。 区域综合研究方法体系: 陆地表层过程的多元 数据支持系统; 自然和人文因素的相互作用; 不同 尺度的自然地理过程与尺度综合方法; 区域自然和 人文多要素综合评价。 4 . 2? 寒区现代地表过程及对气候变化的响应 过去的寒区环境变化: 不同区域代用指标与现 代气候因子之间的关系; 结合现代过程中温室气体 成分的观测, 反演过去温室气体对全球变化的响应 过程, 着重研究特征指标与环境变化的定量关系。 冰冻圈对现代全球变化的响应: 冰川和积雪的 时空分布特征; 冻融过程中不同类型区不同阶段活 动层的水热耦合特征与过程; 路面过程中热量和水 分变化及空间分布; 高原地表热通量和蒸散发量反 演的卫星遥感方法。 寒区生态地理过程对气候变化的响应: 典型生 态系统有机碳累积、 分配、 迁移过程对气候变化的 响应机理, 典型群落环境因子阈值及其对气候变化 的响应特征, 典型生态地理区对气候变化的响应与 适应研究。 气候变化与寒区地表过程相互作用机理: 气候 变化与大气环流和生态类型分布的关系, 现代气候 环境特征和地表景观分布格局模拟, 未来环境变化 情景预测, 应对未来环境变化的策略。 4 . 3? 干旱区气候与人地关系演化 气候变化过程及其对人类活动的影响: 过去气 候状况、 重大气候事件与气候变化过程; 气候变化 对湖泊演变、 绿洲化或沙漠化、 沙尘暴过程的影响, 对新石器文明、 农业生产的影响。 现代地表生态水文过程: 模式与遥感信息同 化 ( LDAS) 和多目标参数率定, 基于大气 ? 植被 ? 土 壤 ? 冻土? 积雪系统耦合的出山口径流变化, 基于水? 生态? 经济耦合系统的冰雪? 森林? 绿洲 (城市 ) ? 荒 漠 ? 湖泊系统的生态需水规律, 地表水与地下水的 转换, 水? 生态? 经济 ? 管理耦合模式, 界面水分转化 机理和生态需水规律的综合集成研究。 亚洲中部西风带气候变化及其对绿洲可持续 发展的影响: 亚洲中部西风带影响区不同时空尺度 的气候与环境演变规律; 内陆干旱区地气耦合与水 分循环观测试验; 全球变暖背景下内陆河流域生态 水文过程及其机理; 亚洲中部西风带气候变化机制 模拟和变化理论的集成; 内陆干旱区气候变化对绿 洲可持续发展的影响。 4 . 4? 湿地生态过程、 服务功能与恢复模式 湿地演变动力学: 水陆交互作用下湿地的双向 演替过程以及由此导致的其他生态过程的响应, 湿 地水文功能与区域水循环耦合模式, 不同湿地组分 的生产力与承载力动态, 重要物种栖息地面积和质 量的变化。 湿地生物多样性与生态服务功能: 关键种和功 能种团在维持湿地生态系统稳定中的作用; 迁徙水 鸟生境保护网络的空间配置; 湿地生态系统自然净 化功能的效益评估; 重要湿地生态系统关键服务功 能的时空分异, 不同干扰强度下 (经济发展压力条 件下 )自然资产的货币化评估。 湿地生态系统对人类活动与全球变化的响应: 人类活动和全球变化影响的量化区分; 湿地演变对 区域气候和水循环的影响及适应, 湿地演变对区域 气候的影响; 湿地生态过程对不同开发利用方式的 响应, 人类活动与湿地保育的合理调控模式; 冻土 湿地对气候变暖的响应, 干旱区湿地对北方干旱化 的响应, 滨海湿地对海平面上升和地面沉降的响 应。 湿地生态系统退化机理与恢复模式: 大型水利 工程对海岸带生态过程的影响及调控, 湿地生态系 统的功能恢复和结构调整。 4 . 5? 风沙区风成过程及其调控 风沙地貌动力学: 单颗粒在气流作用下的起动 机理, 在气流中的运动学特征, 颗粒与地表、 颗粒与 颗粒、 颗粒与气流的相互作用, 大量沙粒运动的条 件; 风成地貌形态及其气流场特征, 风成地貌表面 风沙蚀积规律, 风成地貌的空间组合与移动规律; 沙尘释放过程与机理, 跃移层与悬移层之间的过渡 关系, 沙尘流量结构, 输移和沉积过程。 风成环境: 风成环境 (如沙漠与沙漠化土地 ) 的形成过程, 风成过程对全球变化的响应与反馈。 风成过程控制: 风成灾害评价; 风成灾害防治 原理。 4 . 6? 喀斯特生态系统的演变过程与可持续性 喀斯特生态系统演变过程: 喀斯特生态系统演 变过程及其驱动因素和驱动机制; 喀斯特资源 ? 生 态系统与人类活动的相互作用; 喀斯特生态系统演 变对碳循环的贡献; 喀斯特土地退化 (石漠化 )过 程、 影响因素与受损机理。 喀斯特退化生态系统修复: 喀斯特土地生态系 624? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 地? ? 理? ? 科? ? 学? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 29卷 统对物种选择和生物多样性的影响以及在退化土 地修复中的作用; 喀斯特资源 - 生态可持续性指 标、 诊断、 预测与生态建设和管理; 喀斯特退化生态 系统修复的技术集成和示范、 推广途径。 4 . 7? 青藏高原生态屏障作用及区域生态安全 青藏高原生态屏障作用: 青藏高原主要生态系 统的生态屏障功能; 全球变化对青藏高原生态屏障 作用的影响; 青藏高原特殊地表过程变化及其对生 态屏障功能的影响; 青藏高原生态屏障功能变化对 周边地区的影响; 青藏高原地区重大生态工程的生 态屏障功能效应评估。 青藏高原区域生态安全构建: 青藏高原区域生 态安全指标体系与评价方法; 青藏高原生态建设的 途径与措施。 4 . 8? 山地灾害与环境相互作用及区域生态安全 山地灾害与环境相互作用: 山地表层动力过程 与山地灾害形成机理; 山地灾害与生态过程相互作 用机制及其环境影响; 山地灾害与山地环境对气候 变化的响应及其未来情景预测; 大规模人类活动对 区域灾害与环境的影响及其调控机制; 山地对低地 的作用机理及其环境效应。 区域生态安全: 山地生态安全指标体系与评价 方法; 山地减灾和环境保育原理与技术。 5? 结 ? 语 全球环境变化是当前和未来人类面临的最严 峻挑战, 而这种变化又是由人类本身造成的。因 此, 研究并正确处理人类活动与地球环境的相互关 系, 已成为未来最重要的科技需求。自然科学和社 会科学中的很多学科都转向或加强了这一研究方 向, 不仅在地球系统科学和可持续性科学的建立和 发展中作用突出, 也大大促进了本学科的发展。自 然地理学具有研究人地关系的悠久传统, 可以在满 足当今社会最为迫切的需求上发挥重要作用, 也可 以站在当今科学的前沿。面临其他学科的竞争和 挑战, 自然地理学必须与时俱进, 否则就有被边缘 化的危险 3。未来自然地理学要发挥在整体性视 角、 地表差异认识、 自然? 人文多因素综合、 地方 ? 区 域? 全球多尺度关联等方面的优势, 创新科学理论 和研究方法, 应用高新技术, 加强过程研究和机理 揭示, 为认识和解决迫切的科学问题和特殊自然地 理区域问题作出应有的贡献。 参考文献: 1 ? 中国科学院地学部地球科学发展战略研究组.21世纪中国 地球科学发展战略报告 R . 北京: 科学出版社, 2009 . 2 ? Gregory K J . The Chang ing N ature of PhysicalGeographyM . London: A rnold, 2000. 3 ?Pit man A J . On the role of geography in earth system science J. Geoforum, 2005, 36 : 137 148 . 4 ? NationalAeronautic and SpaceAdm inistration. Earth System Sci? ence : A CloserV iewM . Washington D. C . : NASA,1988. 5 ? Peter A W ilderer , Edward D.Schroeder , Horst Kopp ( eds . ). G lobal Sustainability, The I mpact ofLocalCultures : A New Per ? spective for Science and Engineering,Econom ics and Politics M . Weinhei m: W iley - VCH Verlag Gmb H 2 . Natural ScienceFoundation of China, Beijing, 100085) Abstract : Scientific research needs to grasp the trends and priority areas. Main factors affect the development of physical geography include the needs of society ,the subjects own nature and the i mpact of other disciplines . At present the develop m ent of physical geography has shown such situations as participating actively in a multidisci? plinary research projec,t the emergence of new thinking and ne w areas, models as i mportantmeans of research, the interpretation of spatial pattern based on the understanding ofmechanism of natural evolution ,andw ider ap? plication of the research outcomes .In the future ,physical geography w ill be more integrated ,and researches on the height of global change revealmore in?depth process and itsmechanism of dyna m ic changes ,increase use of high?tech to ar m its sel, f