“遥关联”下中国未来土地利用变化及其生态影响的区域转移情景模拟

Most of previous land use change research regards regions as isolated systems and ignores their interdependencies. To address this issue, this project aims to quantify the regional tele-connections of China’s land use changes through scenario simulations of land use changes under the shared socioeconomic paths (SSP). The displaced ecological impacts of land use changes are also analyzed. This project employs multi-region input-output model to quantify the tele-connections of land uses among different regions in China, and disaggregates the tele-connections using geospatial big data. Then the land use demand is estimated with the tele-connection effects under the SSP scenarios. The shortage-surplus problem of land demand is solved using optimization method. Based on the estimated land use demand, the spatial patterns of land use changes are simulated through a patch-based simulation model. Finally, the ecological impacts of land use changes are assessed using InVEST model and their displacements are also investigated.

以往的土地利用变化研究基本是把研究区域当作孤立的系统，忽视或割裂了区域间协同联动关系。针对这一科学问题，本项目拟建立土地利用“遥关联”分析与情景模拟方法，定量揭示未来我国土地利用变化的“遥关联”效应，明晰其生态影响及区域转移机制。研究内容包括：(1)区域间土地利用“遥关联”建模。利用多区域投入-产出模型及地理大数据定量揭示我国土地利用“遥关联”效应。(2)气候变化与“遥关联”影响下的土地利用需求预测。结合土地利用“遥关联”与IPCC气候变化的有关假设预测未来土地利用需求，并利用优化算法解决区域间土地需求的短缺-剩余问题。(3)修复现有土地利用变化模拟模型的空间表达失真问题，开展中国未来土地利用变化情景模拟。(4)结合地理模拟与InVEST模型评估土地利用变化的生态影响，基于“遥关联”效应分析生态影响的区域转移机制。

以往的土地利用变化研究基本是把研究区域当作孤立的系统，忽视或割裂了区域间协同联动关系。针对这一科学问题，本项目建立了土地利用“遥关联”分析与情景模拟方法，定量揭示我国区域间土地利用变化的“遥关联”效应，明晰其生态影响及区域转移机制。研究内容包括：项目主要研究内容包括：1）基于MRIO模型获取了中国区域间土地利用遥关联效应分析，结果表明西部地区大量土地被沿海省份所消费。北京、天津和上海所消费的土地产品中，超过90%需要依靠外部省份来供给。农业土地的产出主要呈现自西向东和自北往南的流动趋势。在国家尺度上，11.21%的耕地、14.23%的养殖用地、12.06%的林业用地、9.70%的牧草地和13.04%的建设用地被用以生产出口海外的产品和服务。2）建立了遥关联影响下的中国城市扩张情景模拟模型，模拟了SSP情景下1km分辨率的未来城市发展格局，并揭示了未来中国城市扩张的生态系统服务损失、耕地占补效应和水足迹变化。3）建立了高精度未来中国人口空间分布模拟模型，解决了NCAR数据集的空间偏差问题，并共享了100米分辨率的情景模拟结果。4）模拟了长江经济带未来气候变化影响的土地利用格局及其生态系统服务演变，发现除了SSP1-1.9与SSP4-3.4，其他六个情景从2015年至2100年总体生态系统服务价值存在不同程度增长趋势。