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[期刊] 地理科学进展
[作者]
马恩朴 蔡建明 韩燕 廖柳文 林静
在越发紧密关联的全球化世界中,如何实现可持续发展日益需要跨系统思维和超区域政策。这首先要求致力于可持续发展研究的学科要提升自身对跨区域资源环境问题的洞察力,因此就有必要推动地理学传统研究框架的适应性创新和变革。远程耦合作为聚焦于"远距离人类与自然耦合系统之间社会经济与环境相互作用"的理论框架,有极大的潜力和优势来促进这一理论创新进程。为了缩小国内外在远程耦合领域的研究差距,论文基于文献研究和笔者对远程耦合框架的理解,从远程耦合的理论建构、经验证据、重点研究领域和研究方法4个方面介绍了该理论框架及其应用进展,并提出3个方面的展望来激发新的研究。综述表明,由于远距离人类活动不断增长以及大尺度自然过程与人类活动的相互作用,在远程连接、全球化和城市化维度上均存在大量远程耦合的经验证据;目前学术界对远程耦合框架的应用主要集中于生态系统服务、远程耦合的社会经济和环境影响及土地变化科学3个方面;同时得益于理论操作化的进展,目前开展远程耦合研究已具备较好的方法支持。基于此,论文认为,为应对新兴的现实科学命题,基于远程耦合框架的地理学研究应当在人地关系网络系统的理论创新、远程耦合动力机制和远程耦合的调控工具集3个方面实现突破。
[期刊] 地理科学进展
[作者]
胡斯威 王永生 曹智
现代人类活动对地球表层资源环境的利用方式和影响程度在不断变化，人地圈环境和人类社会可持续发展正面临严峻挑战。人地系统耦合研究是破解生态环境和社会经济问题的综合途径，然而目前对乡村人地系统耦合研究的认识还不够充分。因此，梳理乡村人地系统耦合研究进展对于促进人地系统科学发展，支持人地系统协调与可持续发展决策具有重要意义。研究发现，乡村人地系统耦合是乡村社会经济系统与自然生态系统交互作用、相互影响的综合过程，形成了“过程—机理—格局—效应—调控”的理论范式。乡村人地系统耦合的研究主题主要包括乡村自然社会要素耦合过程格局、气候变化对农业生产的影响反馈、城镇化对乡村发展的驱动效应、全球化与农业贸易的远程作用、政策管理与工程治理的调控响应5个方面，研究方法主要涉及耦合评价模型和耦合机理模型。针对多尺度乡村人地系统耦合互馈和传导机制的研究不足以及数据模型匮乏，未来研究应当注重探测结构转型和尺度延伸下的乡村人地系统耦合过程与格局，探析要素流动和效应传导下的乡村人地系统耦合机理，探寻数据驱动和模型集成下的乡村人地系统模拟和决策方法，探明人与自然和谐共生和全球可持续发展目标下的乡村人地系统协调路径。
[期刊] 地理科学进展
[作者]
邱坚坚 刘毅华 袁利 陈澄静 黄清瑶
21世纪以来生态系统服务退化与人类需求提升间的矛盾愈发激烈,如何有效推进生态系统服务与人类福祉的协调平衡成为当前可持续发展的核心主题。论文通过梳理生态系统服务与人类福祉关系研究的阶段演进发现,现有研究主要从服务对福祉的影响与福祉对服务的反馈切入,逐步聚焦到供需关系与空间流动、权衡/协同的利益博弈、文化服务的价值化、生态补偿与付费、优化调控与可持续管理等二者相互作用关系的实践上。但目前的关系研究仍以"级联框架的‘影响链条’"为主导,缺少测度直接交互作用的技术路径,理论体系匮乏,面向可持续管理的应用支撑较弱,而同时二者逐渐形成非线性交互关系,亟需在人地系统耦合框架下寻求综合集成范式经验以推进理论创新。因此,论文提出从级联到耦合的关系研究新思路,以生态系统服务与人类福祉的耦合研究来系统辨析其交互胁迫效应及内在动力演化机理,同时探索性构建耦合研究的理论框架与技术思路,丰富人地系统耦合的关键命题。以此为基础,未来研究还需着重从交互作用关系的梳理出发,深化耦合效应解耦、传导机制与动态集成、基于服务与福祉协调的可持续优化等领域研究,促进有序协调的生态文明发展。
[期刊] 中国农业资源与区划
[作者]
闫文智 赵翔宇 王凯歌 徐艳 郑慧慧 桑之婷
[目的]寻找农业水土资源耦合研究热点、梳理研究发展历程、统筹和归纳研究体系，明晰未来研究发展方向和突破点，助力农业水土资源可持续利用。[方法]定性与定量研究相结合，借助CiteSpace软件对1992—2022年农业水土资源耦合研究热点、发展历程进行初步分析，之后借助文献归纳法进一步综述研究体系。[结果]研究聚焦于农业水土资源利用效率及效用，总体上经历了从土壤理化性质到水土资源优化配置、从小尺度作物种植到大尺度流域治理的发展历程，研究体系由3个研究基本面和6个研究基本点构成，研究基本面分别为水土资源匹配格局、水土资源利用过程、水土资源状态响应，即“格局—过程—响应”的农业水土资源耦合研究体系。[结论]水土资源匹配格局方面需进一步明晰水土资源空间分异特征并加强二者物理交互过程和时空变异规律的研究，建议未来聚焦于识别水土资源配置差别并建立实践性的匹配等别标准；水土资源利用过程方面土地利用变化后水文过程响应研究尚待补充，建议未来可深入探索土地利用与水文过程的二元互馈机理；水土资源状态响应方面气候变化下需注意从气象指标入手探究农业生产中水土资源的关系，建议未来加强气候变化背景下低效利用问题的动态监测及预测模拟。
[期刊] 生态经济
[作者]
傅斌 王玉宽 徐佩 严坤
农户生计与生态系统服务之间存在紧密的耦合关系。农户通过利用生态系统提供的产品与服务维持自身的生计,同时也对生态系统结构和功能造成各种影响。生态系统通过提供水源涵养、土壤保持等服务维护流域生态安全,同时也影响农户生计的改善。针对农户生计或流域生态系统服务单方面的过度关注,往往容易导致贫困与生态退化的恶性循环。因此,对农户生计与生态系统服务耦合关系的辨识是协调人地关系,促进区域可持续发展的基础和前提。从农户生计、生态系统服务、农户生计对生态系统服务的影响以及生态系统对农户生计的反馈四个方面对相关研究进行了回顾,并对潜在的研究重点进行了探讨。
[期刊] 生态经济
[作者]
傅斌 王玉宽 徐佩 严坤
农户生计与生态系统服务之间存在紧密的耦合关系。农户通过利用生态系统提供的产品与服务维持自身的生计,同时也对生态系统结构和功能造成各种影响。生态系统通过提供水源涵养、土壤保持等服务维护流域生态安全,同时也影响农户生计的改善。针对农户生计或流域生态系统服务单方面的过度关注,往往容易导致贫困与生态退化的恶性循环。因此,对农户生计与生态系统服务耦合关系的辨识是协调人地关系,促进区域可持续发展的基础和前提。从农户生计、生态系统服务、农户生计对生态系统服务的影响以及生态系统对农户生计的反馈四个方面对相关研究进行了回顾
[期刊] 自然资源学报
[作者]
曹小曙
地理系统主要研究地球表层人与环境相互作用的机理,强调人地关系、自然和人文要素的综合,即人地耦合系统。地理系统在国土空间中的应用主要由地理决策、地理模拟、地理工程所组成,并且相互作用构成了地理治理。国土空间是自然与人类所共同实践的物质载体,人类被自然所塑造的程度并不亚于自身塑造自然的程度,以人地耦合系统为核心的地理系统理论成为国土空间规划与整治修复的理论基础。基于人地耦合系统的国土空间重塑最终以地理治理的形式反映在人类作用于自然环境的各种活动中。经过改革开放40年的发展,中国国土空间已基本形成了较为稳定的格局,形成了经济区、贫困区、小城镇为主的三种形态空间。中国的城镇化发展与发达国家有所不同,是城市化、城镇化、乡村化"三化耦合"并存的状态。必须重视泛第三极、环中国南海、东北亚—北极等以"一带一路"全球空间为基础的战略区域研究。基于人地耦合系统理论与国土空间价值均衡理论,国土空间重塑的基础科学问题是人地耦合系统演化机理与驱动机制。国土空间规划可以划分为三种类型:发展型规划、控制型规划和修复型规划。国土空间的保护与治理包括以土地利用为核心的国土空间全域整治,以生态文明为核心的国土空间系统修复,以社会和谐为核心的国土空间综合治理。人地耦合系统最终的发展目标是形成人类与自然相互作用的命运共同体。
关键词：
地理系统 人地耦合 国土空间 保护治理
[期刊] 地理科学进展
[作者]
赵文武 刘月 冯强 王亚萍 杨思琪
生态系统服务是连接自然环境与人类福祉的桥梁,是人地系统耦合研究的核心内容。本文在构建生态系统服务与人地系统耦合研究框架的基础上,系统梳理了生态系统服务评估、生态系统服务权衡、生态系统服务影响因素、生态系统服务供给流动与需求等研究前沿,提出了未来生态系统服务研究的重点领域。主要研究结论认为:(1)国际生态系统服务模型发展迅速,SAORES模型是中国生态系统服务模型优化与参数本地化的突出代表;(2)生态系统服务权衡具有相对复杂的时空尺度,权衡分析的前提是辨析不同尺度生态系统结构—过程—功能—服务的作用机制;(
[期刊] 现代城市研究
[作者]
李效顺 刘希朝 和伟康 倪衡 李帆
针对城市人地系统紊乱、“三生”空间失衡、生态环境恶化等突出难题，文章借助DNA双螺旋模型，构建人类活动和区域空间螺旋交互耦合框架，通过理论类比揭示城镇人类活动与区域空间的格局和过程耦合机理，为人地关系研究提供新的视角和分析思路。结果表明：(1)人类活动与区域空间结构的合理配置支撑城镇人地系统运行，与DNA碱基互补配对决定生物的繁殖、遗传和变异具有较高相似性。(2)城镇发展过程中的人口变化、经济发展、资源利用与环境扰动等人类活动要素分别与生产空间、生活空间和生态空间等空间要素耦合，要素之间通过具有氢键作用的人流、物流、信息流、资金流等数据流连接。(3)城镇发展过程出现城市病的根本原因是人类活动要素与区域空间要素的不合理配置，类似“基因突变”。城镇化初期表现为要素缺失，城镇化中期表现为要素错配，城镇化中后期人地耦合从局地耦合向远程耦合转变，要素耦合逐渐协调。(4)新时代人地耦合研究可以借助大数据、机器学习等技术方法从内部要素耦合和系统交互耦合两方面开展定量测算。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
谢佳琪 张晗 朱志明
旋转摩擦焊作为一种固相焊接方法,能够实现同种或异种材料的高质量连接,国内外均开展了广泛研究和应用。旋转摩擦焊接头性能主要取决于焊接过程中的热、力过程,其热力耦合行为是探明旋转摩擦焊机理、开展新工艺研究和参数优化的重要依据,但目前仍未形成统一理论。该文总结了旋转摩擦焊热力耦合行为的研究进展,包括摩擦机制和产热理论、材料黏塑性模型以及焊接过程热力耦合的解析求解方法;介绍了相关数值模拟方法的应用情况,在热传导数值模型的基础上,以有限元方法为主,发展出了多尺度多物理场仿真技术和应用神经网络的焊接工艺预测方法。目前旋转摩擦焊模拟仿真面临的挑战在于提高数值模拟技术的建模效率和模型准确性,同时降低计算成本。进一步深入探索焊接机理或引入多种计算手段是未来旋转摩擦焊模拟仿真的发展方向。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
方晰 陈婵
氮(N)、磷(P)是影响生态系统生产力和稳定性的主要养分元素,且N、P循环间具有密切的耦合关系,系统地研究土壤N、P积累转化及其耦合关系随植被恢复的变化,准确揭示土壤N、P有效性及其供应能力随植被恢复的演变规律和机制,对促进退化森林生态系统功能恢复,制定科学有效的N、P管理措施,提高森林生产力和维持生态系统稳定性具有重要的科学意义。基于国内外的研究成果,从植被恢复过程土壤N、P积累转化,土壤N、P耦合与平衡关系的演变及其主要影响因素进行综述,针对目前研究现状提出今后的研究展望。土壤N、P各形态含量及其组成比例随植被恢复而变化,但由于植物生长规律、养分利用策略的差异性和复杂性,土壤(包括微生物)N、P积累转化随植被恢复变化的研究结果仍存在很多不确定性;土壤N、P间相互作用的研究主要集中在施肥试验方面,有关随植被恢复土壤N、P积累转化过程中两者间相互作用的演变规律仍有待于深入研究;土壤N、P积累转化过程及其耦合关系受到植被因子(凋落物、根系及其分泌物)和土壤因子(理化性质、微生物)的影响。不同气候区、不同土壤类型森林生态系统P循环及其调控机制;随植被恢复和全球变化,土壤N、P限制格局是否发生改变,N、P耦合与平衡关系趋于加强或解耦;建立和完善有效预测N、P循环功能耦合的综合模型,特别是将N、P循环间的耦合关系与C循环功能联系起来的模型等不仅是当前森林土壤养分科学管理相关领域亟待解决的科学问题,也是未来森林生态系统可持续经营和管理的研究热点。
[期刊] 地理科学进展
[作者]
崔学刚 方创琳 李君 刘海猛 张蔷
按照地理学科发展趋势,对城镇化与生态环境耦合的研究将由定量描述转入动态模拟。目前,城镇化与生态环境耦合动态模拟模型呈现多元化。论文系统梳理了其中4类常见的动态模拟模型,包括城镇化与生态环境耦合系统动力学模型、基于人工智能算法的城镇化与生态环境耦合动态模拟模型、基于土地利用变化的城镇化与生态环境耦合动态模拟模型以及基于多模型集成的城镇化与生态环境耦合复合模型。主要结论如下:系统动力学模型被广泛应用于城市复杂系统、城市转型和可持续发展以及城镇化与生态环境单要素耦合的动态模拟之中,但存在空间解释不足以及忽视系统自适应性等问题;人工智能算法(ANN和BN)在自学习、自组织、自适应系统或不确定性系统模拟中具有显著优势,并被应用于城市扩张、环境变化、资源需求以及生态脆弱性的识别之中,但应用面相对狭窄且限制条件偏多;土地利用变化模型(CLUE/CLUE-S、CA和MAS)局限于从土地城镇化视角模拟城镇化与生态环境耦合;基于多模型集成的复合模型实现了各模型之间的优势互补,已成为城镇化与生态环境耦合动态模拟模型的发展趋势。今后,应从技术和理论2个层面实现城镇化与生态环境耦合动态模拟模型的进一步发展,并加强对微观过程的模拟。
[期刊] 地理科学进展
[作者]
范雪薇 缪驰远 苟娇娇 吴怡 张棋
国际耦合模式比较计划(Coupled Model Intercomparison Project,CMIP)自20世纪90年代中期创建以来迅速发展，为全球气候变化的模拟和未来预估提供了不可替代的数据支持。论文系统回顾了CMIP1到CMIP6的发展历程，包含理论框架、未来情景构建、国际参与情况等方面。在此基础上，论文全面总结了CMIP模式对全球及中国区域气温、降水及其他变量的模拟能力，并重点比较了CMIP3、CMIP5和CMIP6模式的历史试验模拟结果。随CMIP的不断发展，模式在物理参数化方案、空间分辨率等方面有了一定的提高，其模拟能力也随之不断改善。但模式对区域尺度气候特征的模拟能力仍然有限，尤其是对于中小尺度降水变化特征的模拟，并且不同模式的模拟能力存在很大差异。最后，论文针对以上问题展望了CMIP模式的可能发展方向。
[期刊] 地理科学进展
[作者]
王蕊 王中根 夏军
地表水和地下水的转换及其过程耦合模拟,是水资源开发利用和科学评价的基础。本文归纳了国内外16种地表水和地下水耦合模型,并根据耦合模型的特点和耦合方式,划分了三类耦合类型,即:紧密耦合型、半松散耦合型和松散耦合型。对其中比较典型的"四水"转化模型、SWATMOD、MIKE-SHE、MODBRANCH模型进行了对比分析,剖析了不同耦合模型的优缺点,为地表水和地下水耦合模拟研究提供了很好参考。
关键词：
地表水 地下水 耦合模拟 研究进展
[期刊] 地域研究与开发
[作者]
孙平军 修春亮
基于脆弱性与耦合度之间的内在联系——低耦合度意味着高脆弱性和不协调性,没有或低脆弱性则意味着高耦合度和协调度,从脆弱性的视角剖析矿业城市人地耦合系统的内部诸要素及其结构特征。通过构建脆弱性评价指标,借助物理学中的容量模型,选取中国第一个资源枯竭经济转型试点城市——阜新市为样本城市,进行矿业城市人地耦合系统的时序动态耦合度评价。评价结果表明:(1)从各子系统的序参量来看,系统内部结构整体上呈现出一种向协调、可持续发展方向演变的趋势,且有着明显的阶段性,大体可分为4个阶段,同时也体现了一种经济主宰社会、生态环境发展的内在关联;(2)从各子系统间的耦合度来看,整体呈现出明显的上升趋势,并由前期拮抗、...
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