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全球生態(tài)環(huán)境變化的真實狀態(tài)是什么樣的？回答這一問題也是全球科學家們不懈努力的方向。科學技術部國家遙感中心日前對外發(fā)布了《全球生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測2013年度報告》。為了解讀報告中的內容，記者近日采訪了參與報告制定的幾位科學家：中國科學院地理科學與資源研究所研究員、博士生導師劉闖，清華大學地球系統(tǒng)科學研究中心主任、全球變化研究院副院長宮鵬，北京師范大學全球變化與地球系統(tǒng)研究院首席科學家梁順林，中國科學院遙感與數字地球研究所研究員吳炳方。 記者：請專家介紹一下為什么要利用遙感技術來呈現地球的生態(tài)變化？ 劉闖：1998年，中國科學院幾位院士提出，要把中國從一個地學大國變成地學強國，就要研究世界。我們之前經常把注意力集中在國內，對國際的自然環(huán)境、生態(tài)環(huán)境關注比較少，主要是科技手段上也達不到。去年，科技部開始組織進行全球遙感監(jiān)測。世界上很多國家都在做這個工作，幾十年衛(wèi)星積累的數據為全球生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測分析提供了必要的手段和基礎，所以用遙感來研究全球，尤其是生態(tài)環(huán)境，就成為可能。因為生態(tài)環(huán)境是多因素組成，要分解成不同的要素來研究。去年我們剛起步，用兩個指數，一個是植被的情況，一個是水域面積的情況，今年又增加了兩個，人和人地關系，其中很重要的一部分是糧食。 記者：要想了解全球生態(tài)變化情況，就要站在衛(wèi)星上，利用遙感技術。剛才劉研究員講到了主題的變化，那么到底應該選擇什么樣的指標才能更準確地反映地球生態(tài)環(huán)境的變化？ 劉闖：變化有長期的、中期的、短期的，有百年尺度的、十年尺度的、年度的、月度的、每天的，甚至是每分鐘以及瞬時的尺度。要研究生態(tài)的話，要素尺度又很多，光植被就很多，還有水、大氣等，大氣中的化學成分、物理特性又有很多。遙感提供了這些不同要素的傳感器，科學家把不同要素傳感器的算法融合，得出一個科學結論，這就到了大數據時代。目前發(fā)布的這幾個報告都是在1000倍以上的數據基礎上能夠提煉出其中的千分之一，甚至100萬倍的數據基礎上提煉出百萬分之一的結論。所以科技部從2007年就開始籌備遙感數據的共享，叫“國家綜合地球觀測數據共享平臺”。 2008年，汶川地震后，增加了遙感快速反應這部分內容；2010年，啟動了國家遙感的數據共享，以致于2012年中國在地球觀測組織中的作用越來越大。再加上我們國家這幾年衛(wèi)星發(fā)射取得了振奮人心的成就，推動了數據共享平臺的工作，才使得今天的報告能夠使中國科學家站在全球的角度來審視全球問題，在全球的層面來看我們自己。我覺得這是很了不起的進步。 記者：宮教授參與了報告數據監(jiān)測分析以及撰寫的過程，現在報告發(fā)布了，請您談談此刻的心情。 宮鵬：我覺得這是令人非常振奮的時刻，遙感拓展了人的能力，用眼睛不敏感的波段去探測世界上各種各樣的自然界現象。以前我們觀測的是自己周圍的環(huán)境狀況，其實在世界上如果能夠做到對全球環(huán)境狀況有所了解，而且發(fā)布出權威性的信息資料的話，這體現了一個國家舉國的能力。剛才劉闖教授已經談到我們國家發(fā)射了那么多衛(wèi)星，這是我們最近這些年國力提升的一個很重要的指標。但是怎樣把衛(wèi)星獲取到的數據轉化成有利于人類生產生活的信息，這里面有大量的工作要做。全世界的科學家都在努力做這件事情。一個國家走到這一步，能夠把全球的環(huán)境指標拿出來，把自己的數據展現給全世界，跟全世界分享，這是達到了一定發(fā)展水平的標志。 記者：四位專家都是這份報告的專家組成員，請問這個報告的發(fā)布以及在撰寫過程中，是不是對您所在領域的發(fā)展也有很好的推動作用呢？ 吳炳方：應該是這樣，因為發(fā)布不是個人的行為，而是納入到國家遙感中心發(fā)布體系之下，我們做每件事情都得精益求精，四個指標的選擇也不是隨意選的，是經過慎重的論證，把全球關注的熱點問題挑出來，進行精細的分析。我們做這個工作的過程中，要承擔更多的責任和義務。 梁順林：我們是專家組成員，但是支撐整個報告的是好幾百人，經過無數次討論，討論的過程中又發(fā)現了很多問題，這些問題又反饋到研究的層面，這些分析都促進了我們的思考。另一方面我們都是科學家，但是編制這個報告的主要目的還是給普通老百姓、政府官員來看，所以如何把科學成果轉化成大眾化的信息，對我們也是一種挑戰(zhàn)。 記者：報告中用遙感技術得到的數據，其應用前景怎么樣？ 劉闖：這個數據目前來看分三層，第一個就是原始數據的來源，這項報告的特點就是來自于數據，它屬于大數據時代，數據集約型的科學研究時代的一個顯著特點。在數據的基礎上，就像大海撈針一樣撈出一些關鍵性的思想，通過這些創(chuàng)新的科學思想再提煉出進一步的結論。比如水有水的算法，植被指數、葉面積指數也有它的算法，怎樣算得更準確，這是科學家的貢獻。第二層是數據拿出來之后對它進行進一步分析，就形成了第三層分析的結果，這個數據結果就是這個報告。 所以整個數據是大海撈針，就像大浪淘沙一樣，比如梁教授的500多個TB的數據，到了第二層就是600多GB的數據，這就差了1000倍了，而體現在報告里面就是幾個MB的文字。這就使科學研究的整個方法發(fā)生了根本性的變化，現代的科學家本身也是大數據的分析科學家。 梁順林：科技部國家遙感中心用“863”計劃地球觀測與導航技術領域項目支持了我們的幾個項目，特別是我們所做的植被的工作。我們生產了一套GLASS數據集，2012年代表中國向全世界發(fā)布。以前我們拿的都是國際宇航局和歐洲的環(huán)境監(jiān)測數據進行研究，這次是中國第一次用自己的方法和生產系統(tǒng)做出具有自主知識產權的數據，向全球進行發(fā)布，而且數據共享是免費的，從這個意義上來說是有里程碑意義的。而且我們所做的工作都是基于大量研究的，數據集在國外是用英文發(fā)表的，有堅實的科學基礎。這對全球整個環(huán)境以及氣候變化研究都會產生重大的影響。 吳炳方：我這個報告有一點特殊性，因為大宗糧油作物具有很明顯的季度性，我們是分季度監(jiān)測。每次發(fā)布季度報告的時候全球下載量是非常大的，很多期貨公司、聯(lián)合國組織，包括科研單位、研究人員都會用這個信息來分析全球糧食價格的發(fā)展趨勢，用戶還是非常多的。 記者：中國發(fā)布的有關糧食方面的研究報告，會不會讓全世界的關注度更高？ 吳炳方：目前來說，大多數國家都沒這個能力去監(jiān)測全球的大宗糧油作物生產成果。因為全球大宗糧油作物作為糧食安全來說是國家的頭等大事，我們國家每年進口的糧食數量是很龐大的，需要了解世界上不同地區(qū)的糧食生產形勢是怎樣變化的。另一方面，世界上大多數發(fā)展中國家都是糧食進口國家，他們沒有能力也不了解世界上其它地區(qū)糧食生產形勢，也就無法做好進出口的計劃。所以，這個信息發(fā)布以后，有助于這些發(fā)展中國家客觀地判斷世界糧食生產形勢，更好地保護他們的利益。 記者：報告的四個方面都反映了地球生態(tài)環(huán)境發(fā)生的變化，比如陸地植被生長狀況，和去年比在報告內容上有什么差別？有哪些數據能夠反映出地球的生態(tài)環(huán)境發(fā)生了什么樣的變化？ 梁順林：去年報告主要反映的是2011年之前的數據，今年這個數據延伸到2013年，時間跨度拓寬了，數據的質量也提高了。另外，我們花了大量的時間和精力做了一些成因分析，地表的植被一直在變化，但是我們要知道到底是什么原因導致了它的變化。原因無外乎兩大方面：一是氣候變化的自然原因和森林大火等導致的；二是一些人為的因素，比如國家的政策，中國生態(tài)工程如三北防護林、退耕還林、退耕還草等，改善了地區(qū)的植被環(huán)境和狀況。 另外，我們也在分析城鎮(zhèn)化或者其他的人類活動到底對生態(tài)環(huán)境產生了什么樣的影響。所以這次報告中很大的亮點就是，我們不僅可以告訴大家變化在什么地方，是什么樣的變化，而且可以揭示是什么原因導致了這種變化，這種變化到底對整個地球系統(tǒng)、對人類產生什么樣的影響。更多的用戶會沿著這個思路做下去，用我們的數據把這個報告的廣度和深度拓展下去。 記者：這些造成植被變化的原因給了我們什么樣的啟示？ 梁順林：國家政策是很重要的，因為我們人類是居住在陸地表面上的，陸地生態(tài)系統(tǒng)需要很好的環(huán)境支撐，所以國家投入了大量的資金和人力來改善我們的生態(tài)環(huán)境。全球植被增長最多最快的，最近這十多年主要是在亞洲，在中國。當然，我們人類和自然總是矛盾的，人類需要從自然界當中獲取很多的資源，同時對自然環(huán)境也造成一定的影響。比如城市化這個問題，可能會對生態(tài)環(huán)境、特別是植被的變化產生影響，因為會侵占一些農田。從國家政策的角度上，也需要很好地協(xié)調這兩者之間的關系。 記者：對于大型陸表水域面積分布狀況這部分，監(jiān)測結果已經顯示出鄱陽湖和咸海等湖的面積呈現萎縮的趨勢。請宮教授分析一下造成這種現象的原因以及它產生的危害。 宮鵬：人口在增加，生活在改善，不管是糧食生產還是生活用水量都在增加，工業(yè)生產也需要大量用水。所以當人口增加的時候，一個區(qū)域的水資源肯定構成了比較大的壓力。另外一個原因就是自然界氣候的變化?，F在有一種情況就是，干的地方在變干，濕的地方在變濕。在干旱、半干旱地區(qū)，如果沒有好的生態(tài)工程和節(jié)水措施，就可能出現降雨量相對減少的情況。在一種平衡體系下，一個湖泊、自然匯水區(qū)域，隨著人的采集量的增加，變干了以后蒸發(fā)也多，降水量也少，最后就會使水面越來越小。而且這確實會使局部在特定的時間里產生一種正反饋，就是生態(tài)變得越來越脆弱。 所以現在在咸海東部，一個完整的中亞地區(qū)的咸水湖泊分成兩塊，在過去的十年里面，東部已經有水面很小的情況，很令人擔憂。我們國家鄱陽湖是一個通江的湖泊，在長江水頂峰的時候會倒灌給鄱陽湖；如果長江水位比較低，鄱陽湖的水也會流到長江干流里面。鄱陽湖的變動實際上是牽一發(fā)而動全身，幾乎是江西全省面積97%的匯水流域的水資源狀況都會受到整個長江水流的影響。這些年，隨著長江中下游用水量的增加，再加上不斷有干旱的現象，使鄱陽湖的水有一個大的減少的趨勢。我們也希望這個能有所恢復，不然會造成生態(tài)上的破壞。 記者：那么我們應該做一些什么呢？ 宮鵬：節(jié)水是必須做的。不管是發(fā)展工業(yè)還是農業(yè)，都應該做到節(jié)水，在水資源的調配上更多注重區(qū)域的綜合管理，加強協(xié)調。我們要想辦法在用水方面裁源節(jié)流，在做工程設施的時候要充分考慮怎樣讓水資源不過分流失。 吳炳方：干旱、半干旱地區(qū)，像咸海萎縮主要還是上游地區(qū)的農業(yè)耗水量太大，所以需要在這方面控制農業(yè)的發(fā)展規(guī)模，否則的話湖泊會越來越萎縮。 記者：對于大宗糧油作物生產形勢，當初把這個部分挑進來作為2013年度報告的四大部分之一，是出于什么樣的考慮？有什么樣的意義？ 吳炳方：首先糧食安全是我們國家的頭等大事。我記得去年的經濟工作會議上定義的2014年第一項政府任務就是保護國家的糧食安全，所以科技部選擇這一項也是有這樣的考慮。我國是世界上最大的糧食生產國、最大的糧食進口國、最大的糧食消費國，我們需要了解世界上其他地方的糧食生產形勢，以便準確把握在進口過程中的品種選擇。這也體現了科技部國家遙感中心領導的高瞻遠矚。 第二方面，通過監(jiān)測，世界上糧食生產形勢是起起伏伏的，因為我們國家面積比較大，東西可以互補，所以整個糧食生產形勢是比較平穩(wěn)的。但是世界上不同地區(qū)的情況都不一樣，比如2012年，美國玉米減產量很大，因為受到旱災影響；俄羅斯因為受旱災影響，糧食減產量比較大，因為都是雨養(yǎng)農業(yè)為主。根據最新一期報告，2014年，全球糧食生產形勢是比較樂觀的，去年小麥增產，水稻、玉米、大豆和2012年相比也持平，再加上今年年初南半球的小麥和玉米都增產，北半球像西歐、東歐，包括中國的小麥豐收可期，應該說目前的糧食生產形勢是相當好的。 記者：數據發(fā)布之后，其他國家在使用的時候是不是很好用呢？ 吳炳方：這個需要我們不斷地改進。應該說根據我們得到的反饋信息，報告發(fā)布以后，非洲一些國家、像尼日利亞等國都第一時間從網站上下載信息。不光是發(fā)展中國家，像發(fā)達國家的美國、歐洲有很多研究者，也需要通過不同來源的信息來判斷全球的糧食生產形勢。 梁順林：遙感數據放在這個地方并不是所有人都能用的，發(fā)達國家教育程度比較高的會用得很簡單，發(fā)展中國家有的還不一定會用。所以這就是為什么我們投入時間和精力去寫書，把基本原理先講清楚，另外我們也在組織舉辦一個培訓班，把你請過來教你怎么用這些數據，怎樣評價這些數據，這個對數據的充分使用會產生更大的經濟效益。 |