中国科学院:地球大数据支撑可持续发展目标报告(2022)

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随着全球范围内数字化进程加快,数据的国际可比性和可用性有所改善,但可持续发展目标数据的地理覆盖面与及时性在各个领域仍然存在差距,亟需创新方法来填补这些空白。集地球科学、信息科学和空间科技等交叉融合的地球大数据技术,具有宏观、动态监测能力,能大大提高数据获取能力,为SDGs实现提供重要支撑。

近日,全球发展倡议之友小组部长级会议在纽约举行。会上,中方发布《地球大数据支撑可持续发展目标报告(2022)》。自2019年以来,《地球大数据支撑可持续发展目标报告》连续四年由中方发布,定量、系统解读不同尺度和区域SDGs的实现进程和变化趋势,以期为2030年议程和全球发展倡议的深入实施做出积极贡献。

地球大数据是大数据重要组成部分,其以对地观测与地理空间数据为主体,具有更易获取、更新更及时、结果更客观、分辨率更高等优势,能够突破统计数据行政区域的约束,涵盖不同时空尺度与地理位置信息,更精准评估SDG指标进展并及时发现问题。地球大数据分析自然与人类社会系统间复杂的交互作用和协同演进发展过程,将有助于SDGs的整体理解和全面实现。

《报告》围绕零饥饿、清洁饮水和卫生设施、经济适用的清洁能源、可持续城市和社区、气候行动、水下生物、陆地生物等7个可持续发展目标,以及多指标交叉与综合,系统性剖析了42个典型研究案例,贡献31套数据产品、21种方法模型和33项决策支持。

该报告由可持续发展大数据国际研究中心和中国科学院地球大数据科学工程先导专项撰写,来自40多家科研院所、高校等共170余名科研人员参与。《报告》广泛征求了各部门、智库和相关机构的意见和建议,反映了可持续发展大数据领域的最新研究成果,是大数据支撑可持续发展目标(SDGs)落实的创新性实践。

在全球尺度,研制了2020年全球30m分辨率耕地复种指数分布产品;在中国尺度,研制了中国农业耕层土壤碳密度时空变化和中国种植业县域碳排放数据产品;在典型地区尺度,研发了盐碱地识别算法与分级模型,实现了东北黑土盐碱地集中区近35年土壤盐渍化程度监测。

研究发现,2020年全球约85.2%的耕地为单季种植模式,如能将实际复种水平提升到潜在水平有望增加2.3亿t粮食产量,相当于当前全球粮食总产量的6.4%。中国东北黑土区西部盐碱地面积2000年以来减少了63.3%,促进了粮食增产。2015 ~2020年,中国农田耕层土壤有机碳增加了3.4%;近10年中国单位农业产值碳排放强度呈下降趋势,江淮地区、江汉平原和四川盆地单位面积碳排放量较高。

综合站点观测、统计调查和遥感监测等多源数据,开展了中国省级尺度SDG 6目标进展监测与评估,研究发现,中国地下水环境改善显著,农业用水效率显著提高,总体用水紧张程度呈下降趋势,水资源管理工具优化提升明显,水库水面积呈增加趋势,地下水储量减少速率呈下降趋势。

但从省级行政区域的角度,受不同地区自然地理条件、资源禀赋、以及经济发展水平的影响,各项指标的实现情况存在显著的空间差异。经济发达地区多面临水环境和水生态方面的挑战,经济欠发达地区的用水效率则普遍偏低。

在全球尺度,研制了全球建筑通电状况遥感监测数据产品;在中国尺度,研制了中国光伏电站遥感监测数据集、中国能源国际合作项目对发展中国家SDG 7影响数据集和中国太阳能利用国际培训统计数据集,调查了中国可再生能源发展现状,评估了中国在可再生能源和国际能源合作等三个指标的进展。

研究发现,2020年全球通电建筑面积较2014年增加显著,通电建筑面积占比提高近2个百分点;中国绿色低碳能源转型进展显著,2021年,中国可再生能源装机和发电量分别是2015年的2.12倍和1.79倍;中国能源国际合作帮助发展中国家实现SDG 7目标,增加了80个国家的人均用电量,中国太阳能国际培训受培训国家(地区)已达133个。

在中国尺度,研制了地级市SDG 11.5监测指标数据集、中国社区功能分类数据产品,实现SDG 11四个指标的计算和评估;在全球尺度,研制了全球典型城市建成区数据集、世界遗产边界矢量数据、全球极端天气气候灾害损失数据集、全球绿度变化趋势数据集。

研究发现,2000~2020年全球城镇化协调发展总体向好;2015~2020年,世界文化遗产地土地覆盖变化普遍小于1%,保护态势总体良好;《仙台框架》的实施在全球和中国均取得一定成效;中国以全球19%的城市建成区面积贡献了全球28%的城市显著变绿区域,中国城市增绿受益人口占全球受益总人口约47%;中国SDG 11.1SDG 11.2SDG 11.3实现情况在社区尺度上总体向好。

在中国尺度,研制了土壤水分含量、防灾减灾政策数据产品,调查了气候变化教育现状,实现SDG 13气候行动四个指标的计算和评估;在全球尺度,研制了高温热浪分布、海洋热量/盐度数据集、全球陆地/大洋碳汇系列数据产品。

研究发现,中国耕地在2021年夏秋季节遭受了较为严重的涝渍害,但通过科学田间管理并未影响粮食产量;中国及其省级政府通过颁布系列政策已经建立起较为完善的减灾体系;中国气候变化教育体系相对完善,仍需加强课程设计与实践活动。

全球陆地不断升温,高温热浪频率和强度增加,海洋热含量也在不断增加,盐度差异、垂向层结有加剧分化的趋势;全球陆地、大洋的碳汇近20年来有明显增加的趋势。

在中国尺度,研制了1978~2019年中国东部近海营养盐浓度分布、2016年和2020年中国滨海滩涂空间分布、2010~2020年中国近海湿地台风防护价值、2010~2020年中国沿海退围还海和退围还湿动态监测等数据产品,提出了绿潮生物量多源遥感反演模型;在区域尺度,提出了三维珊瑚礁白化热环境计算模型方法,研发了珊瑚礁白化热环境预警系统。

研究发现,近十余年中国近海营养盐浓度显著降低,其中陆源氮、磷入海量的减少是中国近海溶解无机氮和溶解无机磷浓度降低的主要原因;中国的近海湿地在抵御台风减少灾害损失方面发挥了显著作用,近海湿地所提供的台风防护总价值在不断上升;珊瑚礁白化热环境预警系统可以为区域内国家及时了解珊瑚礁所面临的白化环境、制定珊瑚礁保护措施提供有力科技支撑;2010~2020年中国沿海退围还海、退围还湿的速度持续增加,围填海管控和治理取得了显著成效。

在中国尺度,开展了荒漠化治理碳汇效应评估、东北黑土退化现状与风险评估、山地生物多样性保护状况评估及外来入侵物种风险评估;在全球尺度,研制了全球沙丘(地)空间分布产品,开发了大数据支持非洲绿色长城建设在线工具,提供了覆盖11个泛非绿色长城机构成员国高分辨率土地生产力动态产品和26项荒漠化防治关键技术,为非洲绿色长城建设提供了重要支持。

研究发现,中国土地退化治理成效显著,荒漠化治理碳汇效应明显;中国山地生态系统受保护比例较高,空间布局正在进一步优化;主要外来入侵物种防控效果显著,并形成了具有推广价值的防控技术体系。

SDG多指标交叉与综合方面,聚焦SDG多指标交叉与SDGs区域综合评估两个主题,在中国省级尺度,开展了SDG多指标协同与权衡关系分析,发现过去20年,中国省级行政区SDG多指标协同与权衡关系具有显著的时空差异,大部分地区SDG 6SDG 15更容易受到其他目标的权衡作用;中国各省份有约27%的权衡关系指标对转变为协同关系,另外有约18%的权衡关系指标对得到缓解。

在中国典型省市开展SDGs区域综合评估,发现2015年以来,海南省生态文明建设取得较大进步,其中SDG 15得分较高,SDG 2SDG 11提升显著;云南省临沧市评价的70SDG指标中有81%已取得进展或有望实现目标;广西壮族自治区桂林市的生态旅游资源可持续发展指数由2010年的0.46提高到2020年的0.71;广东省深圳市陆地生态系统总值年均增长率为2.29%

报告评估2010~2021年中国在56个环境类可持续发展指标进展情况。结果显示,2010~2015年间,不断改善的指标有38个,恶化的指标有5个。而在2016~2021年间,不断改善的指标有42个。

2015年,已接近或实现2030目标的指标有10个,到2021年,这一数字上升到26个。在所有评估的指标中,中国在防灾减灾、饮用水安全、可再生能源、道路交通、森林保护方面表现突出。

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