海岸带-近海（Coastal Ocean，以下简称“海岸带”）生物资源丰富、生态系统多样，是地表系统海-陆-气多圈层交互作用最为剧烈的区域；它承载着最频繁、最活跃的人类社会经济活动，因而也是自然生态和人类生态的关键交汇区；海岸带是一个多维度、跨圈层、高度动态变化的复杂体系（以下简称“人海复合系统”），掌控着区域乃至人类社会可持续发展的命脉。工业革命以来，尤其是近50年来，随着人口的剧增及其向海岸带的快速聚集，海岸带生态系统受到人类社会经济活动的巨大胁迫，该胁迫与全球气候变化相叠加，产生复合效应，加速驱动其状态与格局发生剧烈震荡和变化，并将随着海洋经济新引擎的发力及人类对海洋空间和资源需求的日益增强而变得更为复杂，而碳中和战略的实施则必将给该复合系统带来又一次更为巨大的快速改变，如何预测这些社会经济活动对海岸带生态系统的扰动是科学界面临的重大而紧迫的新挑战，急需开展系统层面的跨学科交叉融合研究。本报告拟梳理海岸带人海复合系统的研究现状，提出其中的核心科学问题及需要解决的关键科学问题，并提出相关的研究对策。其中的核心科学问题可凝练为：海岸带人海耦合机理与韧性（Resilience），需要重点解决三个关键科学问题是：1）海岸带物理-生物-社会系统的耦合机理与协同演化：诠释从工业革命到现在，海岸带人海复合系统的历史演化脉络及其协同演变格局，评估系统现存状态，厘清表征人类活动和气候变化的关键驱动因子，阐明海岸带物理-生物-社会系统耦合机理和协同演化过程与机理；2）海岸带复杂系统的临界要素（Tipping element）关联性与级联效应：评估系统现存状态、生态承载力及韧性，甄别临界预警前兆指标和临界要素，量化临界点和韧性阈值，解析临界要素关联性与级联效应，发展基于临界点和系统韧性的海岸带人海复合系统理论方法体系；3）海岸带风险-韧性转化机制与系统优化重构：测度海岸带人海复合系统的系统性风险和韧性，剖析风险-韧性转化机制，精准预测人海复合系统的系统性风险和未来发展趋势，构建面向陆海统筹的海岸带人海复合系统适应性管理理论体系，建立人类社会-自然生态协同发展的可持续路径和新型实践模式。

地球已经进入了“人类世”阶段，地表生态过程逐渐受人类行为主导，产生众多资源、环境和灾害问题。可持续发展是解决全球问题的金钥匙，当代科学研究有必要从全球行动到局地实践整体推动联合国可持续发展目标(SDGs)的实现。人地系统是自然地理环境与人类社会经济所构成相互作用、相互影响的复杂巨系统，揭示其要素动态演化、解析过程耦合机制、明晰优化调控途径，可为区域可持续发展提供坚实的理论基础，但目前研究在自然要素与过程耦合、自然-社会过程耦合、互馈机制的系统认知、耦合模型与区域决策等方面还存在较多挑战。在区域尺度，以典型生态脆弱区黄土高原为例，开展耦合自然系统和社会系统的格局-过程-服务-可持续性研究，可以为区域生态保护恢复与经济发展双赢提供重要科学支撑。在坡面、小流域和区域多个尺度上开展的土地利用结构与水土过程相互作用研究系统阐明了土地利用格局对土壤水分、养分和土壤侵蚀过程的影响；生态系统服务权衡分析揭示了生态恢复过程中固碳与产水服务的权衡关系及其时空变异规律；区域生态系统服务综合评估与优化模型系统的构建使得面向生态系统服务多目标优化的土地利用优化配置成为可能。在全球尺度，面对SDGs关系的复杂性、实现SDGs的迫切性，国家/区域间的差异性，建立“分类-统筹-协作”框架有助于加快推进全球整体实现SDGs。通过将17项SDGs分为基本要素、目标和治理三类，有助于从整体上解析SDGs之间的复杂性。通过发展SDG簇的概念，提出基于SDGs表现的国家分类，有助于更好识别不同类型国家实现SDGs的优势、不足和关键机遇与挑战，促进国家间更有针对性的协作。通过揭示SDGs相互作用随可持续发展进程的动态变化，可以确定可持续发展的关键转型阶段，明确不同发展水平的国家面临的机遇和挑战，为不同阶段国家指明具体行动方向。

The earth system is characterized by complex cross-scale and cross-sphere interactions. Multi-sphere coupled numerical simulation of the earth system based on supercomputers provides a core tool for deeply understanding the basic law of earth system evolution, accurately predicting and forecasting future changes in the earth system, and promoting the development of earth system science. This presentation reviews the recent progress of the earth system modeling, envisages its future development, and proposes the necessity of ultra-high-resolution earth system modeling.

渤海、黄海、东海和南海合称中国近海，为东亚和东南亚地区诸多国家的交通航运、粮食生产、能源供给、旅游休闲等社会经济活动提供着重要的支撑条件。建国以来，我国海洋科学的先驱者们经过近半个世纪的努力逐步摸清了中国近海水文结构、生物地球化学循环规律和生态群落分布的基本特征。然而，在当前人类活动引起的气候变化影响下，中国近海的水文特征、化学成分和生物多样性等都在发生深刻变化。这些变化具有明显区域和季节差异并产生复杂的相互作用，深刻影响区域可持续发展。目前，由于历史观测数据的稀缺性和分散性以及各研究领域认知维度的差异，难以建立对中国近海多方面长期变化的统一完整认识并为应对气候变化影响提供可靠的科学依据。近期，我国物理海洋、海洋化学、海洋生物、海洋生态、海洋渔业资源和气候变化领域的十几位科学家，从多学科交叉的角度系统阐述了过去几十年间中国近海在气候变化影响下的演变规律。通过集成分析多种观测、代用指标和数值模拟结果，厘定了增暖、海洋热浪、富营养化、缺氧酸化、海洋生物物种更迭和群落结构变化等现象在各个海域的程度和显著性，并阐明其成因和相互联系。基于多方面观测事实和科学认知，初步阐明了海洋物理-化学-生物过程的耦合在中国近海长期变化中的关键作用。根据各类气候模式和回归模型的预估研究，气候变化造成的陆架边缘海快速增暖趋势及其生态环境影响将持续到未来并很可能进一步加剧，加强对中国近海长期变化规律的研究具有重要性和紧迫性。同时，人工智能和大数据等新研究手段的应用将是深化海岸带及近海多学科交叉融合研究的有力手段和新的发展方向。

过去半个多世纪，由人类活动和全球变化引发的海洋暖化、酸化和富营养化等正深刻地影响着海洋生态系统，导致物种多样性下降，固碳储碳能力减弱，系统服务功能衰退，产生一系列不可逆的生态效应并可能逼近临界点（Tipping point），甚至已引起海洋生态系统的转化和重组，成为当前全球最突出的环境问题之一，也是生物多样性、全球变化和临界点研究的前沿与热点。但由于海洋系统的高度复杂性和研究方法的局限性，海洋临界点研究一直面临挑战。目前对人类活动和全球变化双重胁迫下海洋生态系统的现存态势、服务功能和变化趋势等的科学认知非常有限。本研究以位于亚热带的大亚湾核电站温排水区及邻近海域的浮游生态系统为研究对象，比较研究了不同温区浮游生物多样性、群落结构以及共现网络，发现温度是调查区域浮游生物群落结构转换的主控因子，浮游植物群落转换的温度临界点为25.6°C，而细菌群落转换的温度临界点为24.5°C，它们的多样性、优势类群和共现网络在临界点前后都发生明显变化，在高温区（28-30°C）浮游植物形成一个物种多样性和共现网络复杂度相对高但生物量（Chl a）低的新群落。本研究表明在未来暖化的海洋，浮游植物能够形成一个相对稳定但生物量低的新群落，但其固碳储碳效率以及服务功能可能会下降。未来需要加强在不同纬度海区和时间尺度的研究、验证，完善海洋临界点研究的理论和方法。