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第一章 美国全球变化研究的国家战略与法律保障1

1.1 问题的提出1

1.2 “全球变化”和“全球变化研究”术语的定义1

1.3　1990年美国全球变化研究法案2

1.4　全球变化研究计划的基本框架2

1.4.1 目的2

1.4.2 国内研究的协调任务3

1.4.3 国际合作的策略7

1.5　政策新进展：新10年战略（2003年正式实施）10

第二章 美国全球变化研究计划确定的重点领域与核心科学问题18

2.1　重点研究领域和核心科学问题18

2.2　大气成分领域核心科学问题20

2.2.1 大气性质以及微粒的时空分布20

2.2.2 温室气体源以及它们对地球能量平衡的影响22

2.2.3　全球大气成分、质量及其对生态系统的影响23

2.2.4 臭氧含量与温室气体的关系以及臭氧层的恢复25

2.2.5 大气成分的反馈机制26

2.2.6 国内研究与国际合作27

2.3　气候变率与变化领域核心科学问题28

2.3.1 减小对气候变化认识的不确定性31

2.3.2　提高气候变率与变化模型的预测能力34

2.3.3 大规模气候突变的可能性37

2.3.4 极端气候事件与气候变率和变化的关系38

2.3.5 与人文科学研究相结合并使之服务于社会40

2.3.6 国内研究与国际合作43

2.4　全球碳循环领域核心科学问题43

2.4.1 北美碳在季节到百年尺度时、空、量的变化及其动力学过程44

2.4.2 海洋碳在季节到百年尺度时、空、量的变化及其动力学过程45

2.4.3 土地利用和资源管理方式对碳时、空、量变化的影响47

2.4.4 全球碳在季节到百年尺度时、空、量变化及定量研究方法49

2.4.5 大气中温室气体的浓度对陆地、海洋碳变化影响的预测50

2.4.6 不同碳政策对地球系统影响及评估理论与方法52

2.4.7 国内研究与国际合作54

2.5　全球水循环领域核心科学问题55

2.5.1 水循环特点、机理、过程及人类活动对水循环影响56

2.5.2 全球水循环与地球系统交互关系及其时空变化58

2.5.3 水循环变化不确定因素及减少其不确定性的方式60

2.5.4 水循环时空变化对人类社会和生态系统的影响62

2.5.5 全球水循环信息与水资源管理决策问题63

2.5.6 国内研究与国际合作64

2.6　生态系统领域核心科学问题64

2.6.1 生态系统与全球气候变化之间定量关系66

2.6.2 全球气候变化对生态系统潜在的影响67

2.6.3 维持与提高生态系统的服务功能70

2.6.4 国内研究与国际合作72

2.7　土地利用与土地覆盖变化领域核心科学问题72

2.7.1 土地利用／土地覆盖变化驱动力表达的方法74

2.7.2 土地利用／土地覆盖变化主要驱动力76

2.7.3 未来5～50年土地利用／土地覆盖变化模型和特征77

2.7.4 气候变化与土地利用／土地覆盖变化的相互作用78

2.7.5 未来5～50年人文因子与土地利用／土地覆盖变化的关系80

2.7.6 国内研究和国际合作81

2.8　人类活动对全球变化的响应与适应领域核心科学问题82

2.8.1 人类活动对全球变化的潜在影响和定量表达83

2.8.2　人类对全球变化的响应与适应85

2.8.3　决策方法和能力建设87

2.8.4　全球变化对人类健康的影响及其评估方法88

2.8.5 国内研究与国际合作89

2.9　国际合作渠道与重点支持的国际合作项目90

2.9.1 国际合作框架90

2.9.2 主要国际合作计划91

第三章　美国全球变化研究数据信息系统规划和管理97

3.1　对参与全球变化研究计划的联邦政府机构的基本要求97

3.2　全球变化研究数据信息系统建设和发展的阶段性目标99

3.2.1　起步阶段（1991-1995年）99

3.2.2　发展阶段（1996-2000年）99

3.2.3 巩固与拓展阶段Ⅰ（2001-2010年）99

3.2.4　巩固与拓展阶段Ⅱ（2011-2020年）100

3.3　全球变化研究计划数据政策100

3.3.1 统一政策的必要性100

3.3.2　全球变化研究数据政策“七条”102

3.3.3 数据信息系统实施过程中的管理与协调102

3.3.4　全球变化研究计划数据信息系统的内容105

3.3.5　用户团体106

3.3.6 图书馆的作用107

3.3.7　数据库目录系统108

3.3.8　数据与系统管理标准109

3.3.9 网络系统109

3.3.10 国际合作110

3.3.11　全球变化研究者的参与110

3.3.12　数据信息系统管理政策111

第四章 美国全球变化研究的经费预算114

4.1　美国全球变化研究的经费预算总量114

4.2　美国全球变化研究计划经费分解116

第五章 美国全球变化研究计划取得的阶段性成果124

5.1　美国全球变化研究数据的积累和共享124

5.1.1 为全球变化研究服务的对地观测卫星系统124

5.1.2　分布式数据中心群129

5.1.3 全球变化研究数据库分类143

5.1.4 数据归档与长期保藏200

5.2　全球变化研究模型研发阶段性成果205

5.2.1 数字化数学模型及系统205

5.2.2　物理模型221

5.3　全球变化研究数据和信息系统工具阶段性成果221

5.3.1 全球变化研究计划数据和信息发布主网站与网站系统222

5.3.2 数据管理与共享服务系统225

5.4　全球变化科学问题的研究进展240

5.4.1 几个研究领域阶段性科学进展240

5.4.2 明确了今后主要科学问题突破的方向242

5.5 引领了地球观测国际组织的建立和10年实施计划的制定243

结束语246

主要参考文献249

致谢256