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本书对中亚地区水资源、粮食、能源以及生态系统的变化与耦合关系进行系统研究。重点分析了中亚地区的水资源利用效率及承载力，评估了气候变化背景下的水安全风险，研究了不同变化情景下作物供需水变化，解析了荒漠生态系统对干旱的响应机理，揭示了水-能源-粮食-生态系统的稳定性和互馈机制，提出的可持续发展理论框架可为加强“一带一路”倡议在国际合作发展中的作用、实现联合国2030可持续发展目标提供重要的决策支持，为减少区域贫困、增加人类福祉、保障丝绸之路经济带核心区的健康稳定提供科学参考。

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  “地球大数据科学论丛”序
  序
  前言
  第1章 中亚地区气候水文特征及未来趋势 1
  1.1 中亚地区气候特征与近期变化 1
  1.1.1 中亚地区气候特征 1
  1.1.2 中亚地区气候近期变化 2
  1.2 中亚地区大气水汽压差变化特征 9
  1.2.1 中亚地区大气水汽压差时空分布 9
  1.2.2 中亚地区大气水汽压差时间变化趋势 9
  1.3 中亚地区大气水汽压差变化的影响因素 13
  1.3.1 饱和水汽压 13
  1.3.2 实际水汽压 15
  1.4 中亚地区水文与水资源 15
  1.4.1 水文与水资源特征 15
  1.4.2 主要流域水资源变化 16
  1.5 中亚地区气候变化预估 23
  1.5.1 气温和极端气温变化预估 23
  1.5.2 降水和极端降水变化预估 24
  1.6 本章小结 26
  参考文献 27
  第2章 中亚地区水资源利用效率及承载力分析 28
  2.1 中亚地区水资源利用现状及问题分析 29
  2.1.1 中亚地区人口和社会经济发展概况 29
  2.1.2 中亚地区水资源及其开发利用现状 31
  2.1.3 水问题 36
  2.2 中亚地区水资源利用效率评价 38
  2.2.1 评价方法与指标体系 38
  2.2.2 水资源利用效率 40
  2.3 中亚地区水资源承载力分析 42
  2.3.1 评价方法与指标体系 43
  2.3.2 水资源承载力比较分析 46
  2.4 咸海流域的农业水资源利用效率实证分析 48
  2.4.1 咸海流域的水资源及利用现状 48
  2.4.2 咸海流域的水资源利用效率 59
  2.5 本章小结 62
  参考文献 63
  第3章 中亚地区农业生产与作物需水量分析 66
  3.1 中亚地区农业生产现状及问题分析 67
  3.1.1 耕地面积变化 67
  3.1.2 农业生产要素投入分析 69
  3.1.3 农作物产量与品质分析 72
  3.1.4 农业生产面临的问题分析 75
  3.2 中亚地区农业资源利用效率评估 78
  3.2.1 中亚地区农业资源消耗系数 79
  3.2.2 耕地资源消耗系数与利用效率 79
  3.2.3 农业水资源消耗系数与利用效率 81
  3.2.4 化肥的消耗系数与利用效率 82
  3.2.5 中亚地区农业资源利用潜力 83
  3.3 中亚地区作物供需水变化分析及预估 84
  3.3.1 作物需水量计算方法 86
  3.3.2 不同温升情景下气温和降水的变化 87
  3.3.3 不同温升情景下作物需水量变化 89
  3.3.4 中亚典型雨养农田和灌溉农田供需水平衡分析 92
  3.4 气候变化对农业和粮食安全的影响 93
  3.4.1 气候变化对农业和畜牧业的影响 94
  3.4.2 气候变化对粮食安全的影响 95
  3.5 本章小结 96
  参考文献 96
  第4章 中亚地区水安全分析 101
  4.1 中亚地区的水安全问题分析 102
  4.1.1 水资源现状分析 103
  4.1.2 水安全问题分析 108
  4.1.3 水安全影响因素分析 113
  4.2 中亚地区水资源安全评估 122
  4.2.1 水安全评价指标体系 122
  4.2.2 水安全评分与等级划分 126
  4.2.3 水安全综合评估 133
  4.3 咸海流域水安全评估实证分析 136
  4.3.1 咸海变化的多尺度波动特征 137
  4.3.2 咸海流域土地覆盖时空变化 142
  4.3.3 咸海流域变化的驱动力 145
  4.4 本章小结 151
  参考文献 152
  第5章 中亚地区植被生态系统变化及水分利用效率分析 159
  5.1 中亚地区NDVI变化分析 159
  5.1.1 中亚地区NDVI的时空分异特征 160
  5.1.2 中亚地区NDVI的时空变化趋势 162
  5.1.3 中亚地区NDVI变化的原因解析 164
  5.2 中亚地区植被生态系统的水分利用效率 171
  5.2.1 中亚地区水分利用效率的时空分异特征 172
  5.2.2 中亚地区水分利用效率时空分异规律的原因解析 182
  5.3 中亚地区水分利用效率对干旱的动态响应 192
  5.3.1 中亚地区干旱指数的计算及其趋势分析 192
  5.3.2 中亚地区WUE对干旱响应的时空规律 194
  5.3.3 中亚地区WUE对降水、气温及干旱的滞后性 196
  5.4 本章小结 205
  参考文献 206
  第6章 中亚地区干旱风险评估 210
  6.1 中亚地区干旱变化特征 211
  6.1.1 干旱等级划分 211
  6.1.2 中亚地区干旱时空变化特征 212
  6.1.3 中亚地区气候变量和干旱频次分析 217
  6.2 中亚地区干旱变量分析 218
  6.2.1 干旱变量的特征分析 220
  6.2.2 干旱变量的相关性分析 221
  6.2.3 干旱变量的边缘分布 222
  6.3 干旱风险评估 226
  6.3.1 干旱评估指标体系 227
  6.3.2 干旱风险计算 230
  6.3.3 干旱事件的重现期分析 236
  6.4 中亚地区未来干旱变化趋势及归因分析 240
  6.4.1 共享社会经济路径下的中亚地区未来干旱变化趋势 240
  6.4.2 未来干旱特征变化 243
  6.4.3 干旱变化的归因分析 244
  6.5 本章小结 246
  参考文献 246
  第7章 中亚地区生态足迹及生态安全评价 250
  7.1 中亚地区生态承载力评估 250
  7.1.1 生态承载力评价指标体系 251
  7.1.2 中亚地区指标权重分析 254
  7.1.3 基于PSO-PPE模型的生态承载力综合评价 257
  7.2 中亚地区能值生态足迹及承载力变化分析 264
  7.2.1 能值生态足迹原理及计算方法 266
  7.2.2 中亚地区能值生态足迹的计算及变化 270
  7.2.3 能值生态足迹各组分的贡献率 276
  7.2.4 能值生态承载力变化分析 279
  7.3 中亚地区生态安全评价及趋势预测 283
  7.3.1 生态安全评价指数及预测模型 287
  7.3.2 生态安全状况分析 288
  7.3.3 生态安全趋势预测 292
  7.4 本章小结 295
  参考文献 296
  第8章 中亚地区能源消费CO2排放与经济发展关系 304
  8.1 中亚地区能源消费CO2排放变化 306
  8.1.1 中亚地区区域CO2排放量的变化 306
  8.1.2 中亚五国CO2排放量的变化 307
  8.2 中亚地区能源消费CO2排放与经济增长的关系 310
  8.2.1 能源消费CO2排放与经济增长的关系分析法 310
  8.2.2 能源消费碳排放与经济增长之间的弹性脱钩分析 311
  8.3 中亚地区能源消费碳排放的驱动因素分析 312
  8.3.1 LMDI分解法 313
  8.3.2 中亚地区区域能源消费碳排放的LMDI分解分析 314
  8.3.3 中亚五国能源消费碳排放的LMDI分解分析 315
  8.4 中亚典型地区能源消费碳排放案例实证分析 316
  8.4.1 修正的STIRPAT模型的构建 316
  8.4.2 哈萨克斯坦能源消费碳排放的驱动因素 317
  8.4.3 土库曼斯坦能源消费CO2排放的驱动因素 322
  8.4.4 乌兹别克斯坦能源消费CO2排放的驱动因素 326
  8.5 本章小结 330
  参考文献 331
  第9章 中亚地区的水-能源-粮食-生态系统评估与可持续发展 334
  9.1 中亚地区水-能源-粮食-生态系统综合评估 334
  9.1.1 中亚地区水、能源、粮食和生态系统压力状况 335
  9.1.2 中亚地区水-能源-粮食-生态系统综合压力指标的构建 337
  9.1.3 中亚地区水-能源-粮食-生态系统压力综合评估 339
  9.2 中亚地区水-能源-粮食-生态系统纽带关系 340
  9.2.1 中亚地区水、能源、粮食和生态系统之间的联系 340
  9.2.2 虚拟水和粮食贸易在中亚水-能源-粮食-生态系统中的纽带
  作用 341
  9.2.3 中亚地区水-能源-粮食-生态系统压力的传递机制 346
  9.3 中亚地区水-能源-粮食-生态系统可持续发展建议 347
  9.3.1 建立跨流域、跨部门合作的自上而下协调机制 347
  9.3.2 部门结构的调整 349
  9.3.3 流域上下游“水-能源”冲突化解对策 352
  9.4 本章小结 353
  参考文献 354
  附表 359