讲座主题

城市可持续发展科学：集成人与自然系统的时空耦合框架与建模

Urban Sustainability Science: A Spatiotemporal Coupling Framework and Modeling of Integrated Human-Natural Systems

讲座摘要

数千年来，人类活动持续影响着全球陆地与沿海景观。随着地表生态过程日益受人类主导，耦合的人类与自然系统逐渐形成一个复杂巨系统，其在“人类世”科学视角下呈现出明显的动态时空耦合特征，以及涌现性与突变性。人类世背景下的可持续发展科学应被理解为动态的、关系性的、多维的框架，涵盖社会经济、生态与治理多个领域，并跨越不同尺度，使可持续性表现出多样形态。城市社会-生态系统正是在这一科学背景下涌现的典型研究对象，其作为一个持续演化的复杂系统，强烈反映了人类活动与生态环境之间的耦合与反馈机制，涵盖了建成环境、蓝绿灰基础设施、社会经济系统、生态环境以及人类时空行为等多重要素之间的高频相互作用。因此，城市社会-生态系统表现出多层级结构、非线性动力学、动态自适应性和路径依赖等特征。

本研究提出，以可持续发展为目标的城市社会生态系统具有非线性和分形属性，这些属性源于系统内外部动力的复杂耦合。这种耦合通过时空异质环境中的多重反馈机制实现动态互构，而非孤立运行。在社会—生态系统的过程框架中，我们通过区域与城市尺度上多源异构需求所驱动的土地利用变化、物质与能量流动，及其对本地生态系统带来的潜在风险—如生物多样性丧失、水资源短缺与环境污染—构建跨系统、跨介质的动力学模型，以量化系统的非线性响应及正负反馈机制。另一方面，借助生物演化隐喻，城市可被视作具有代谢、生长与适应能力的类生命有机体，其演化路径受环境选择压力的调控，适应性行为成为维持城市生态安全与可持续发展阈值的必要前提。因此，结合城市社会生态系统的演化博弈论、自组织理论以及适应性景观模型，可系统阐释在复杂动态耦合背景下城市生态与可持续发展科学的演化机制、模式及其适应性路径。

主讲人简介

张晓玲，现任香港大学建筑学院教授/博导，也是香港大学可持续发展科学与创新技术实验室（SUSTAINABILITY X-LAB）主任。 2022， 2023及2024年连续入选科睿唯安全球高被引科学家（Clarivate Highly Cited Researchers list）。 现任Land Use Policy的共同主编，npj urban sustainability（Nature partner） 的副主编。

近年来，她在多项国家级及地方性科研项目的支持下（如国家自科基金重点项目和香港研究资助局RGC，CRF等），致力于持久影响力，交叉学科且富于重大意义的研究，如可计算的城市复杂系统科学与环境可持续发展、城市社会-生态系统建模、环境地理与土地资源科学（如水-能-碳耦合关联）、气候变化视角下的城市碳中和综合评估模型（IAM）等。 在丰富可持续发展科学的理论体系基础上， 构建模块化的环境-工程-地理信息与遥感-经济-管理等多学科交叉的综合评估模型，采用卫星遥感和机器学习等前沿性技术，集成人类活动与生态环境的时空动态交互过程模型、地理信息系统模型、技术经济模型、生命周期投入产出模型，形成全链条可持续发展科学的方法学体系。迄今为止发表310余篇国际期刊论文，Google Scholar总引用30939次，H index为96，多次受邀在重要国际国内会议中做主旨发言。

讲座信息

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