导语


从加拿大极端热浪，到德国的洪灾，从澳大利亚的森林大火，到中国河南的特大暴雨，极端天气已经成为新常态。气候变化正以我们所能感知的态势发生着。2021年诺贝尔物理学奖的一半被授予气象学家真锅淑郎和气象学家克劳斯·哈塞尔曼，“以表彰对地球气候的物理建模、量化变化和可靠地预测全球变暖”。表达了对人类命运的关切。不仅如此，空气污染与排放等因素也作为影响人类生活和生态环境的重要一环而一直备受关注。我们统一将这些放在地球系统科学研究的范畴中。近年来，系统科学、人工智能等学科的发展，为地球系统的研究提供了一系列有力的研究手段。

为了推进地球系统科学研究，集智俱乐部特联合气象学家和气象汇公众号联合发起筹备地球系统科学的主题读书会，系统地研究统计物理、深度学习等方法在地球系统科学中应用的相关文献，开展“地球系统科学因果推断”、“地球系统中的归因、临界问题”、“极端事件的同步和记忆效应 ”、“时空图神经网络”等等主题的报告分享，读书会于每周二晚上 7:00-9:00 进行讨论和分享，欢迎对地球系统科学领域感兴趣的朋友报名参加，可以获取回放，进入社群交流！






内容简介




背景介绍


地球系统科学范畴中生态学逐渐脱胎于地学和生物学的传统范式，以多尺度、多学科交叉的系统科学构架适应新时代对地球生态环境问题的认知和解决。生态学视角提供了围绕生物之间及其与自然环境之间动态变化的理论与技术方法框架。生态学与环境科学、进化科学、生命科学、林学、草学、农学等众多相关领域的本质联系与区别有哪些，当代生态学主要的研究方法、思想和技术手段有哪些，生态系统的结构与功能如何关联、自然资源的开发与保护如何权衡以支撑人类与环境及其他物种友好相处，帮助地球家园适应充满不确定的未来。关于这些问题，当代生态学，综合经典的自然科学原理方法、流行的大数据信息技术，将为地球生物圈的平衡与繁荣提供重要基础科学视角。

报告内容


本期分享，主讲人将以他个人的求学和科研为例，与大家分享对宏观生态学的思考与研究经验，以点带面地对当代生态学研究板块的划分做一个介绍，同时以他读博以来的研究工作为主，介绍遥感技术、时空分析、动力系统建模及多元统计分析在各类生态学研究对象中的应用。此外，他还将分享目前主要的研究兴趣与方向，包括集智俱乐部支持「拯救2050计划」项目”探索森林–草原交界面 “等进展。报告提纲如下：

  1. 求学路看生态学

理论生态学、实验与观测生态学、应用生态学

  1. 天南地北的研究与方法
遥感技术与时空分析、动力系统建模、多元统计分析、网络分析

（草原、城市、荒漠、绿洲、高原、森林、动物、鸟类）

  1. 目前研究兴趣与展望
生物多样性保护与生态系统调节功能（「拯救2050」项目）、自然资源开发与生态系统保护权衡




主讲人




李周园，北京林业大学草业与草原学院讲师。清华大学环境科学博士、北京大学生态学博士后，瓦赫宁根大学、陶森大学访问学者。集智俱乐部科学家社区成员，「拯救2050」项目支持学者。主要研究方向：遥感与地理信息学应用、景观生态学、生物多样性保护与生态系统功能。


参考文献（包括书籍、论文 MLA格式）

书籍

  1. 董世魁 等. 恢复生态学 第二版第2版 高等教育出版社
  2. 高吉喜, 等. 生态交错带. 中国环境出版社. 2009.
  3. 陈海滨,唐海萍.基于系统动力学的雏菊世界模型气候控制敏感性分析.生态学报,2013:(10),3177-3184.
  4. 王志恒.物种多样性的大尺度格局. 于振良 等 主编.生态学的现状与发展趋势.北京：高等教育出版社.2016.
  5. [美]Donella H. Meadows 等,李宝恒 译.增长的极限:罗马俱乐部关于人类困境的报告（The Limits to Growth: A Report of the Club of Rome’s Project on the Predicament of Mankind）.吉林人民出版社, 1997
  6. [美]Andrew Ford. 唐海萍,史培军 译. 环境模拟:环境系统的系统动力学模型导论. 科学出版社, 2009
  7. [美]Bonan G.B. 延晓冬 等 译. 生态气候学：概念与应用（Ecological Climatology: Concepts and Applications）. 气象出版社, 2009
  8. [丹]Sven Erik Jørgensen，[美]Brian D. Fath，生态建模原理 : 在环境管理和研究中的应用 （Fundamentals of Ecological Modelling: applications in environmental management and research）（中文导读版）.科学出版社，2012
  9. [美] Martin A. Nowak, Roger Highfield. 龙志勇, 魏薇, 译. 超级合作者. 浙江人民出版社, 2013.
  10. Martin A. Nowak, 李镇清, 王世畅, 译. 进化动力学. 高等教育出版社, 2010.
  11. Sven Erik Jørgensen， Brian D. Fath, et al. Flourishing Within Limits to Growth: Following nature’s way. Routledge: London, 2015
  12. Guisan, A., Thuiller, W., Zimmermann, N. E. Habitat suitability and distribution models: With applications in R. Cambridge University Press: Cambridge. 2017
  13. Lance H. Gunderson and C. S. Holling ed. Panarchy: Understanding Transformations in Human and Natural Systems. Island Press: Washington D. C. 2002


论文

  1. Li, Z., Zhang, H., Xu, Y., Wang, S. Composition of ‘fast–slow’ traits drives avian community stability over North America. Functional Ecology, 2021: 35, 2831– 2840.
  2. Li Z., Tang Z., Xu Y, Wang Y, Duan Z, Liu X, Wang P, Yang J, Chen W, Prins HHT. Habitat use and activity patterns of mammals and birds in relation to temperature and vegetation cover in the alpine ecosystem of southwestern China with camera-trapping monitoring. Animals. 2021: 11(12):3377.
  3. Li, Z., Xu, Y., Sun, Y., Wu, M., Zhao, B. Urbanization-driven changes in land-climate dynamics: a case study of Haihe River Basin, China. Remote Sensing, 2020: 12(17), 2701.
  4. Li, Z., Wang, Z., Liu, X., Fath, B. D., Liu, X., Xu, Y., … Kroeze, C. Causal relationship in the interaction between land cover change and underlying surface climate in the grassland ecosystems in China. Science of the Total Environment, 2019: 647: 1080-1087.
  5. Li, Z., Wu, W., Liu, X., Fath, B. D., Sun, H., Liu, X., … Cao, J. Land use/cover change and regional climate change in an arid grassland ecosystem of Inner Mongolia, China. Ecological Modelling. 2016: 353:86-94.
  6. Li, Z., Liu, X., Niu, T., Kejia, D., Zhou, Q., Ma, T., Gao, Y. Ecological restoration and its effects on a regional climate: The source region of the Yellow River, China. Environmental Science and Technology, 2015: 49(10). 5897-5904.
  7. Wang, Y., Li, Z., Zheng, X.. (2020). The microclimatic effects of ecological restoration in brownfield based on remote sensing monitoring: the case studies of landfills in China. Ecological Engineering, 157, 105997.
  8. Xiong, D., Li, Z., Liang, Y., Tian, C. Modeling the dynamics of a spruce forest and dwarf mistletoe population: a coupled system. Journal of Forestry Research. 2021: 32, pages1579–1585
  9. Gu, C., Clevers, J. G. P. W., Liu, X., Tian, X., Li, Z., Li, Z. Predicting forest height using the GOST, Landsat 7 ETM+, and airborne LiDAR for sloping terrains in the Greater Khingan Mountains of China. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 2018: 137, 97–111.
  10. Wang S, Loreau M. Biodiversity and ecosystem stability across scales in metacommunities. Ecology Letters. 2016,19: 510-518.
  11. He N, et al. Ecosystem Traits Linking Functional Traits to Macroecology. Trends in Ecology & Evolution. 2019, 34(3):200-210.
  12. Gonzalez A, et al. Scaling-up biodiversity-ecosystem functioning research. Ecology Letters. 2020, 23, 757-776.
  13. 李周园,叶小洲,王少鹏.生态系统稳定性及其与生物多样性的关系.植物生态学报.2021,45.
  14. 唐卓,杨建,刘雪华,王鹏彦,李周园. 基于红外相机技术对四川卧龙国家级自然保护区雪豹(Panthera uncia)的研究. 生物多样性, 2017: (01),62-70.
  15. 孙枢,王成善. Gaia（盖娅）理论与地球系统科学.地质学报,2008, 01:1-8.
  16. 刘纪远,邵全琴,延晓冬,等.土地利用变化对全球气候影响的研究进展与方法初探.地球科学进展,2011,(10),1015-1022.




直播信息




时间

2022年3月19日（周六）晚上19:00-21:00


参与方式

  • 文末扫码参加地球系统科学读书会，加入群聊，获取系列读书会回看权限，成为地球系统科学社区种子用户，与其他的科研工作者沟通交流，共同推动地球系统科学的发展。
  • 集智俱乐部 B 站免费直播，扫码可预约。
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地球系统科学读书会招募中


地球科学是研究相互作用的大气圈、水圈、岩石圈和生物圈等组成的地球系统的形成、演化机制的学科。随着地球系统科学的不断发展，许多新方法被广泛地应用于分析和解决许多的地球系统科学问题。为了推进地球系统科学研究，集智俱乐部特联合气象学家和气象汇公众号联合发起筹备地球系统科学的主题读书会。

本读书会由邓琪敏、张钢锋、王硕、许菁等一线研究者共同发起的「地球系统科学」系列读书会，将组织大家系统地研究这些以统计物理方法、深度学习方法为核心在地球系统科学中应用的相关文献，深入研读相关文献，激发科研灵感。在每周二晚在线进行论文分享与讨论，共读共享。欢迎对地球系统科学感兴趣的朋友报名参与读书会，一起研读硬核内容！欢迎大家报名参加呀！

读书会大纲：

地球系统科学概览介绍——陈德亮院士
  1. 统计物理部分
  • 气候网络和渗流相变研究地球系统
  • 统计物理和本征微观态在地球系统的中应用

  • 由多个子系统耦合的地球系统

  • 极端天气的同步现象

  • 地球系统中的归因

  • 地球系统的临界问题

  1. 深度学习部分

  • 综述

  • 时空卷积网络

  • 时空图神经网络

  • 神经微分/偏微分方程

  • 地球系统科学因果推断


「地球系统科学」系列读书会参与方式


本次读书会适合的参与对象：

  • 基于复杂系统相关学科研究，对地球系统科学相关研究有浓厚兴趣的科研工作者；

  • 能熟练阅读英文文献，并对复杂科学充满激情，对世界的本质充满好奇的探索者；

  • 欢迎基于读书会所列文本和文献的具体探讨，提供适合的文献和主题的朋友；


运行模式

每 1 周由 1-2 名读书会成员领读相关论文，进行线上会议，与会者可以广泛参与讨论（以 PPT 讲解的形式，直播间互动交流）。


时间：

从2021年12月14日开始，每周二晚上19:00-21:00，持续时间预计 7-8 周。


方式：

此次读书会为线上闭门读书会，采用的会议软件是腾讯会议（请提前下载安装）。在扫码完成报名并添加负责人微信后，负责人将其拉入群聊，入群后告知具体的会议号码。


费用：

为了过滤一些非专业人士，甄选出真正对地球系统科学研究感兴趣、有相关研究经验的专业人士，保证读书会研讨质量，也为了激励大家学习、分享、总结，本期读书会将采取收费 – 退款的保证金模式。

报名步骤

扫码报名

第一步：扫码填写报名信息。

第二步：填写信息后，进入付款流程，提交保证金299元。（符合退费条件后可退费）

第三步：添加负责人微信，拉入对应的读书会讨论群。

（我们也会对每次分享的内容进行录制，剪辑后发布在集智学园官网上，供读书会成员回看）


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