SSPs框架下的土地利用变化模拟模型及其在长江经济带生态评估中的应用

In 2010, the IPCC proposed the Shared Socio-Economic Path (SSPs) scenario, which is a new generation scenario analysis paradigm integrating global climate change and population growth, economic development and technological progress. Land use/cover change (LUCC) is the key and core of linking ecosystem, human activities and climate change. Integrated assessment of land use change models and SSPs scenarios has attracted wide attention. However, there is still a lack of a high-precision scenario simulation method to predict the spatial response of land use patterns under various SSPs scenarios in the future. In order to remedy this shortcoming, this project intends to propose a high-precision future land use change simulation model SSP-FLUS, which is based on connecting SSPs scenarios. Firstly, the FLUS model is built by exploring the rules of land use change with the ability of multi-scale learning of the Deep Learning method, and then the integration of SSPs scenarios and FLUS is completed by using Mulitregional Input-Output (MRIO) model with full consideration of the internal correlation characteristics of regional economic activities. Finally, the SSP-FLUS model is constructed to carry out future land use simulation and ecological risk assessment in the typical area of the Yangtze River economic belt where land resources are scarce. It is of great theoretical significance to carry out regional land use modeling under the framework of future unified climate change scenarios. At the same time, the simulation results can also be used in the land use allocation optimization, risk assessment of ecological security and the formulation and implementation of climate policy in the future Yangtze River Economic Zone and even in China.

IPCC所提出的共享社会经济路径（SSPs）是新一代的综合气候变化、社会经济发展等多要素的情景分析范式。土地利用对于生态环境和气候变化具有重要影响，然而，目前针对未来SSPs情景下的土地利用响应研究还较为缺乏，尚缺少高精度的情景模拟模型来预测土地利用的演化路径。为了弥补这一不足，本项目拟建立对接SSPs情景的未来土地利用变化模拟模型SSP-FLUS。在基于深度学习的区域土地利用演化规律挖掘基础上，结合GCAM模型、区域间投入产出模型(MRIO)实现SSPs情景集成，从而共同驱动未来土地利用变化模型FLUS模拟不同演化路径下的土地利用格局。拟将所建立的SSP-FLUS应用于长江经济带，探索未来土地利用变化对区域生态风险的影响。研究结果对理解未来气候变化趋势下的区域人类活动影响具有重要意义，同时也有助于长江经济带及我国其他地区的土地资源优化配置、生态风险评估和气候政策制定等工作的开展。

作为新一代综合情景分析范式，共享社会经济路径（Shared Socio-Economic Paths, SSPs）将人类社会的经济发展等诸多要素与气候变化联系到了一起。如何开发高精度的模拟模型来探究SSP情景下的气候变化和土地利用变化、以及评估不同情景下的生态环境问题是当前研究的难题。主要包括：如何探究SSP情景下的土地利用变化规律并实现高精度的情景建模，如何开展生态环境响应评估，如何服务于土地利用管理决策等。本项目利用综合评估模型GCAM和元胞自动机模型，并耦合其他环境生态模型解决。在项目的资助下，完成了既定研究内容，包括：（1）SSP情景下的长江经济带土地利用变化规律探究与高精度土地利用变化情景建模；（2）耦合InVEST模型、作物估产模型、陆面模式等开展土地利用变化的生态环境响应评估；（3）开发地理模拟系统以服务于土地利用优化与管理决策。项目成果不仅能够为未来SSP情景下的土地利用变化规律和生态环境响应研究等提供理论支撑。项目所研制的高精度未来土地利用模拟产品也为该领域提供了基础科学数据。项目开发的模型以及评估报告可为政府和土地管理部门掌握土地利用变化趋势、制定土地政策提供决策支持。