随着互联网、物联网和云计算的高速发展,与时间、空间相关的数据呈现出“爆炸式”增长的趋势,时空大数据时代已经来临。时空大数据除具备大数据典型的“4V”特性外,还具备丰富的语义特征和时空动态关联特性,已经成为地理学者分析自然地理环境、感知人类社会活动规律的重要资源。然而在具体研究应用中,传统数据处理和分析方法已无法满足时空大数据高效存取、实时处理、智能挖掘的性能需求。因此,时空大数据与高性能计算/云计算融合是必然的发展趋势。在此背景下,本文首先从大数据的起源出发,回顾了大数据概念的发展历程,以及时空大数据的特有特征;然后分析了时空大数据研究应用产生的性能需求,总结了底层平台软硬件的发展现状;进而重点从时空大数据的存储管理、时空分析和领域挖掘3个角度对并行化现状进行了总结,阐述了其中存在的问题;最后指出了时空大数据研究发展趋势。

区际贸易隐含碳排放转移是导致区际碳泄漏、碳减排权责失衡等问题的重要原因,对全球碳排放格局及碳减排效果影响重大。研究区际碳转移时空格局演化规律和内在驱动机理,研制针对性碳转移优化调控方案,对提升区域整体碳减排效率和经济生态综合效益,具有重要现实意义,近年来已引起了国内外学者越来越多的关注,逐渐成为区域可持续发展和生态经济研究的热点问题之一。本文对国内外区际碳转移的相关研究成果进行了梳理,重点总结了对中国省际隐含碳转移问题研究的进展和成果应用情况,展望了区际贸易碳转移问题未来研究的方向：进一步重视国际、省际碳排放转移间的协同研究,揭示区际碳排放转移的动态驱动力及驱动机理,探索创新基于共同责任的省际碳转移减排机制等。

可持续生计理论方法不仅可以应用于城市务工的半城镇化农民,服务于有序推进中国的城镇化,而且可广泛应用于中国西部农村地区和农户尺度的研究,服务于农村可持续发展。本文首先梳理了当前可持续生计的概念及分析框架,并基于半城镇化农民可持续生计与农村可持续发展,从地理学的综合视角提出了一个适应于中国实证研究的理论分析框架。然后依托国家自然科学基金青年科学基金项目“半城镇化农民生计状态评估及市民化阻滞因素与政策调控”,梳理了可持续生计的国际国内研究进展以及半城镇化农民市民化与农村地区可持续发展的中国实证研究成果。最后提出了未来的研究展望,包括半城镇化农民市民化与农村地区可持续发展的联动研究,半城镇化农民市民化转变的主观意愿与客观阻滞因素综合研究,半城镇化农民与农村发展作用机理及其市民化效应,可持续生计与农村可持续发展的集成研究。

快速的城市化和经济发展在改善我们物质生活的同时,也因其剧烈人为活动导致了严重的环境污染,尤其是近年来以细颗粒物(PM_2.5)为首要污染物的城市与区域空气污染问题凸显。而传统的研究更注重孤立地开展空气污染或城市化的研究,缺乏对二者相互耦合关系的综合研究。本文以中国近年来广受关注的以PM_2.5为首要污染物的城市空气污染为切入点,系统地分析总结了在城市化与PM_2.5时空格局演变及其影响因素方面的主要研究进展,包括研究框架、主要方法和相关的主要研究成果等。指明该领域的研究已从空间格局分析逐步深入到健康影响、社会经济驱动等相关方向,并已延伸至复合主题的研究。未来,开展更为深入细致的研究,对于拓展城市与景观生态学的理论体系,了解城市化与城市空气质量的影响关系,解析不同城市发展阶段所面临的城市空气质量问题,将具有重要的科学与现实意义。

东南湿润区是我国生态环境问题最为突出的区域之一,水体的富营养化是困扰该区域经济和社会发展的主要问题。尤其近些年来,在政府鼓励和市场推动双重作用下,丘陵山区的开发力度逐步加强,越来越多的原生态竹林被开发为经济型用地(如茶园)。但该土地利用方式的转变在带来经济效益的同时,也改变了下垫面土壤孔隙结构和土壤水文过程,从而极大地影响着营养盐随土壤水分的迁移和转化。在国家自然科学基金青年科学基金项目“太湖流域丘陵区坡面土壤水文过程物理机制及模拟研究”的资助下,在以下3个方面取得了重要进展：①不同土地利用坡面土壤水分时空变化与影响因素;②坡面水文过程与水量平衡;③坡面土壤水文过程影响机制。目前对太湖流域丘陵区土壤水文过程研究虽取得一些进展,但其影响机制仍不十分明确,有待进一步深入的探讨。上述成果的取得以及未来的持续探索,对于太湖水体富营养化与流域面源农业面源污染控制具有重要的环境意义,进而为推动我国流域生态文明建设提供理论支持。

青藏高原毗邻全球大气污染物排放增长最快速的地区,受西风和南亚季风的影响,中亚、南亚等高原周边排放的污染物通过大气环流传输,进入高原并对其气候环境产生重要影响。观测事实表明：近几十年青藏高原东部和南部雪冰中黑碳含量呈显著上升趋势,这可能导致冰川加速融化和积雪持续时间缩短,最终影响青藏高原的水循环过程。前人对青藏高原黑碳的外源输送,特别是南亚大气污染物的贡献及其对高原气候、冰冻圈变化的影响,还没有较清晰和统一的认识。青藏高原污染物定点监测网络的发展及高分辨率区域气候—大气化学模式的应用,为定量评估高原污染物外源输送及气候效应提供了契机。本文在国家自然科学基金青年科学基金项目“南亚黑碳气溶胶跨境传输及其对青藏高原气候影响的数值模拟研究”的资助下,在以下三个方面取得了进展：①系统性论证了高分辨率区域气候—大气化学模式在高原的适用性,模拟了青藏高原及周边区域黑碳时空分布、传输和沉降过程;②揭示了污染物扩散的机制,评估了大气黑碳的气候及雪冰效应,并对比了自然源粉尘和人为源黑碳对青藏高原气候的影响;③定量估算了不同区域排放对高原黑碳外源输送的贡献率,其中来自南亚的黑碳对青藏高原外源输送的贡献率最高,在非季风期为61.3%,季风期为19.4%。本文揭示了外源输送黑碳对青藏高原气候的影响,为提高一带一路核心区冰冻圈与水资源的管理及预测能力,制定应对环境变化策略及国家气候外交谈判提供科学依据。

本文以国家自然科学基金委员会地理学科1987-2016年青年科学基金资助项目为研究对象,采用文献计量分析方法,从地理学科的4个分支学科：自然地理、人文地理、地理信息、环境地理出发,通过分析关键词词频在不同时段的变化特点、与同时期面上项目申请书关键词词频进行对比等方法,追寻不同分支学科青年科学基金的研究特点,分析各分支学科的青年科学基金选题的演变规律。以此为依据,筛选了7个有代表性的关键词,分析这些关键词所代表前沿研究方向,和青年科学基金选题变化情况,并根据后续资助情况分析学科发展过程中青年人才梯队的成长过程,追寻青年科学基金在地理学科发展和人才培养中的作用。研究表明,自1987年以来,青年科学基金选题一直处于地球表层自然环境和人文经济的格局与过程研究的最前沿,技术创新是青年科学基金最主要的源动力,研究不断向定量化发展;青年科学基金的研究选题也逐渐拓展,走向综合;同时持续推动地理学科研队伍的成长。对于地理科学的技术和理论创新的助推作用显著。

青藏高原位于中国西南部、亚洲中部,平均海拔高程大于4000 m,面积约300万km²,是“世界屋脊”,与周边地区一起常被称为地球的“第三极”。青藏高原分布着约1200个面积大于1 km²的湖泊,占中国湖泊数量与面积的一半;同时也是黄河、长江、恒河、印度河等大河的源头,被称为“亚洲水塔”。近几十年来,在全球变暖的背景下,青藏高原升温更加突出,其能量与水循环发生了显著变化,气候趋于暖湿化,冰川加速消融,湖面水位上升。湖泊是气候变化的重要指标,青藏高原湖泊分布密集、人为活动影响较小,多源遥感数据的广泛应用,为监测高原湖泊变化提供了难得的契机。本文依托国家自然科学基金青年项目“基于多源遥感的青藏高原内流区湖泊水量变化及水体相态转换研究(2000-2009年)”,主要研究进展为：初步查明了西藏高原的湖泊数量、面积及水位变化与时空格局,以及湖泊水量变化与水量平衡;探讨了湖泊变化对气候变化的响应。目前对青藏高原湖泊的变化及驱动因素虽有一些认识,但其定量的水量平衡及驱动机制还有待于进一步研究。这对了解世界第三极、一带一路国家和地区水资源状况与变化、生态文明和生态安全屏障建设具有重要的意义,同时也可为第三极国家公园的建立提供重要的科学基础。

土壤水分是陆—气交互作用的重要边界条件,在全球水循环和能量循环中扮演着关键角色,直接影响降水、径流、下渗与蒸散发等水文循环过程,并能反映洪涝和干旱的程度。随着第一颗采用被动微波干涉成像技术的SMOS(Soil Moisture and Ocean Salinity)卫星的发射成功,L波段被动微波遥感技术逐渐成为大尺度土壤水分监测的主要手段,促进了“射频干扰的检测与抑制”、“植被光学厚度反演与植被影响校正”以及“土壤粗糙度参数化方案”等关键问题的研究。本文梳理了“基于微波植被指数的L波段多角度数据反演土壤水分算法研究”项目的最新研究成果,同时评述了围绕以上关键技术问题所取得的国内外研究进展,并对土壤水分微波遥感的未来发展进行了展望。

本文依托国家自然科学基金青年项目“河水温度对干旱区宽浅型河床渗透系数影响的定量研究”,并梳理了其他相关研究,总结了中国西北干旱区间歇性河流与含水层水量交换研究所面临的基础科学问题及当前所取得的研究进展。主要结论为：以宽浅型沙质河床为基本特征的西北干旱区内陆河流域下游河流,其河床每年经历数次干湿交替与冻融过程。受河水温度与河流水动力条件的影响,河床作为河流与含水层相互作用的重要界面,其渗透性能具有高度时空变异性,已成为河水与地下水水量交换研究的难点与热点。分析指出,在环境变化和当前交叉学科迅猛发展的背景下,以河流与含水层相互作用为核心的潜流带水文学发展面临新的机遇与挑战。

本文以国家自然科学基金委员会地理学科1987-2016年青年科学基金项目为研究对象,在对项目的申请人/负责人信息、依托单位及后续资助项目等信息进行整理、统计与分析的基础上,阐述了地理学科青年科学基金项目的分支学科和地域分布特点,以及项目负责人性别、年龄、单位及职称结构的特点,分析了项目负责人受青年科学基金资助之后,继续申请国家自然科学基金项目的能力。研究表明,近30年来地理学青年科学基金项目的实施对地理学人才成长发挥了重要作用,稳定地资助了一大批不同领域的优秀地理青年学者,为中国地理学持续发展所需人才的培养开发打下了坚实的基础。