2025年大學(xué)《系統(tǒng)科學(xué)與工程》專業(yè)題庫——系統(tǒng)科學(xué)與工程對(duì)氣候變化的研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡述系統(tǒng)思維在分析氣候變化問題時(shí)的主要優(yōu)勢。請(qǐng)結(jié)合至少兩個(gè)具體的系統(tǒng)性特征進(jìn)行說明。二、氣候系統(tǒng)包含大氣圈、水圈、冰凍圈、巖石圈和生物圈等多個(gè)子系統(tǒng)。請(qǐng)論述這些子系統(tǒng)之間的主要相互作用機(jī)制，并舉例說明其中某個(gè)關(guān)鍵反饋回路如何影響氣候系統(tǒng)的穩(wěn)定性。三、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型常被用于模擬氣候變化及相關(guān)社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的反饋過程。請(qǐng)簡述系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的基本構(gòu)成要素（如變量、常量、輔助變量、反饋回路等），并解釋其在模擬氣候變化影響時(shí)的優(yōu)勢所在。四、假設(shè)某地區(qū)政府正在考慮實(shí)施兩種不同的氣候變化適應(yīng)策略：A策略側(cè)重于農(nóng)業(yè)技術(shù)的改良以應(yīng)對(duì)干旱；B策略側(cè)重于修建水利工程以提高水資源供應(yīng)的穩(wěn)定性。請(qǐng)運(yùn)用系統(tǒng)分析方法，分析這兩種策略可能產(chǎn)生的直接和間接影響，并討論它們之間可能存在的協(xié)同或沖突效應(yīng)。五、全球氣候變化談判中的“減排貢獻(xiàn)”和“氣候融資”等議題涉及多國間的復(fù)雜博弈與資源調(diào)配。請(qǐng)選擇其中一個(gè)議題（或類似的全球氣候治理問題），運(yùn)用投入產(chǎn)出分析或系統(tǒng)建模的思想，闡述如何分析該議題中不同國家/行為體間的相互依賴關(guān)系以及潛在的系統(tǒng)性解決方案。六、政策干預(yù)是應(yīng)對(duì)氣候變化的重要手段。請(qǐng)論述在評(píng)估一項(xiàng)旨在促進(jìn)可再生能源發(fā)展的政府補(bǔ)貼政策時(shí)，需要進(jìn)行哪些維度的系統(tǒng)評(píng)估？并說明其中關(guān)鍵的評(píng)估指標(biāo)和可能需要考慮的系統(tǒng)不確定性因素。七、人類活動(dòng)產(chǎn)生的溫室氣體排放是氣候變化的主要驅(qū)動(dòng)因素之一。請(qǐng)描述從系統(tǒng)視角出發(fā)，分析減少溫室氣體排放路徑時(shí)需要考慮的關(guān)鍵要素（如能源系統(tǒng)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、交通運(yùn)輸、土地利用等），并解釋為何簡單的“總量控制”可能并非最有效的系統(tǒng)干預(yù)策略。八、極端天氣事件（如熱浪、洪水、颶風(fēng)）的發(fā)生頻率和強(qiáng)度受氣候變化影響，并帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。請(qǐng)?zhí)接懭绾芜\(yùn)用系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，評(píng)估特定區(qū)域面臨氣候變化加劇的極端天氣事件風(fēng)險(xiǎn)，并說明在制定風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)預(yù)案時(shí)，系統(tǒng)思維能發(fā)揮何種作用。試卷答案一、系統(tǒng)思維在分析氣候變化問題時(shí)的主要優(yōu)勢在于能夠綜合考慮氣候系統(tǒng)的各個(gè)組成部分及其相互作用，揭示隱藏在復(fù)雜現(xiàn)象背后的根本機(jī)制。具體體現(xiàn)在：1.整體性：能夠?qū)夂蛳到y(tǒng)視為一個(gè)相互關(guān)聯(lián)的整體，而非孤立部分的總和，從而更全面地理解氣候變化的原因和影響，例如認(rèn)識(shí)到大氣變化、海洋循環(huán)、冰雪融化、陸地生態(tài)系統(tǒng)變化之間的相互反饋。2.反饋機(jī)制識(shí)別：能夠識(shí)別系統(tǒng)中存在的正反饋（如冰川融化減少反射率，進(jìn)一步加劇變暖）和負(fù)反饋（如變暖導(dǎo)致更多水汽蒸發(fā)，形成云層反射部分陽光）機(jī)制，這些反饋決定了氣候系統(tǒng)的穩(wěn)定性和對(duì)擾動(dòng)的響應(yīng)特征。理解反饋有助于預(yù)測氣候變化的長期趨勢和潛在的臨界點(diǎn)。3.動(dòng)態(tài)性與時(shí)滯：能夠分析氣候系統(tǒng)狀態(tài)隨時(shí)間的變化，并考慮過程中存在的時(shí)滯（如大氣響應(yīng)相對(duì)于溫室氣體濃度變化的延遲、海洋變暖的緩慢）。這有助于解釋氣候變化的短期波動(dòng)和長期累積效應(yīng)。4.非線性：能夠處理氣候系統(tǒng)中可能存在的非線性關(guān)系，即小擾動(dòng)可能引發(fā)大反應(yīng)（閾值效應(yīng)），例如海平面上升對(duì)沿海地區(qū)的臨界影響。二、氣候子系統(tǒng)的主要相互作用機(jī)制包括：1.水循環(huán)相互作用：大氣圈通過降水和蒸發(fā)影響陸地水圈和生物圈的水分狀況；陸地水圈（河流、湖泊、土壤水分）的變化會(huì)影響生物圈的生長和大氣降水模式；冰凍圈（冰川、積雪）的變化影響地表反照率和水循環(huán)。2.大氣-海洋相互作用：海洋通過熱交換和洋流向大氣輸送熱量和水分，影響全球氣候分布；大氣變化（如風(fēng)場）影響洋流模式；海洋變暖導(dǎo)致海水膨脹，影響海平面和陸地水圈。3.生物圈-大氣相互作用：生物圈通過光合作用吸收大氣中的CO2，通過蒸騰作用影響大氣水汽含量；植被覆蓋變化影響地表反照率和土壤水分，進(jìn)而影響局地氣候；大氣CO2濃度變化影響生物圈生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。4.冰凍圈-大氣相互作用：冰川和海冰的反照率效應(yīng)影響地表對(duì)太陽輻射的吸收；冰凍圈融化釋放的淡水可能影響海洋環(huán)流；平流層臭氧層（部分屬于大氣圈，與冰凍圈化學(xué)過程相關(guān)）的變化影響地球輻射平衡。關(guān)鍵反饋回路舉例：正反饋回路-冰川融化反饋：全球變暖導(dǎo)致冰川和冰蓋融化（驅(qū)動(dòng)因素），融化減少了地球表面的反照率（Albedo），使得更多太陽輻射被吸收（強(qiáng)化因素），導(dǎo)致地表溫度進(jìn)一步升高，加速冰川融化（反饋回路）。負(fù)反饋回路-水汽反饋：全球變暖導(dǎo)致大氣溫度升高（驅(qū)動(dòng)因素），更多水汽蒸發(fā)進(jìn)入大氣（強(qiáng)化因素），大氣中水汽是強(qiáng)溫室氣體，進(jìn)一步加劇全球變暖（正反饋），但同時(shí)，更強(qiáng)的水汽可能導(dǎo)致形成更多云層（潛在負(fù)反饋），云層反射部分陽光，有冷卻效果（反饋因素），最終凈效應(yīng)取決于水汽濃度和云的特性。三、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的基本構(gòu)成要素：1.變量（Variables）：代表系統(tǒng)狀態(tài)隨時(shí)間變化的量，通常是存量（Stocks，積累量，如CO2濃度、森林覆蓋面積）或流量（Flows，改變存量的速率，如排放速率、砍伐速率）。2.常量（Constants）：模型中保持不變的參數(shù)，如技術(shù)效率、政策稅率等。3.輔助變量（AuxiliaryVariables）：用于計(jì)算流量或其他變量的內(nèi)部變量，使方程更易理解，如計(jì)算排放總量的公式中涉及的能源強(qiáng)度。4.反饋回路（FeedbackLoops）：模型的核心，描述一個(gè)變量通過其他變量及其相互作用，最終又影響自身的回路，決定系統(tǒng)的行為模式（增長、振蕩、穩(wěn)定等）。5.方程（Equations）：用數(shù)學(xué)語言描述變量、常量、輔助變量之間的關(guān)系，定義系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為。6.時(shí)間延遲（TimeDelays）：模擬現(xiàn)實(shí)中決策、影響、響應(yīng)之間的時(shí)間滯后。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型在模擬氣候變化影響時(shí)的優(yōu)勢：1.處理反饋與動(dòng)態(tài)性：能有效模擬系統(tǒng)中復(fù)雜的反饋機(jī)制和非線性關(guān)系，捕捉氣候變化及其影響的動(dòng)態(tài)演變過程。2.模擬政策干預(yù)效果：可以模擬不同政策（如減排措施、適應(yīng)策略）的引入如何改變系統(tǒng)行為，評(píng)估其長期效果和潛在的非預(yù)期后果。3.探索“如果……會(huì)怎樣”（What-if）情景：方便進(jìn)行情景分析，探索不同排放路徑、政策選擇或外部沖擊（如技術(shù)突破）對(duì)氣候系統(tǒng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的影響。4.揭示根本驅(qū)動(dòng)因素：有助于識(shí)別影響氣候變化問題的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)和行為模式，為制定更有效的干預(yù)措施提供洞見。四、分析兩種適應(yīng)策略的直接影響、間接影響、協(xié)同與沖突效應(yīng)：直接影響：*A策略（農(nóng)業(yè)技術(shù)）：可能直接提高作物抗旱能力，增加特定時(shí)段或條件下的農(nóng)業(yè)產(chǎn)量，改變當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，增加對(duì)特定技術(shù)的投入。*B策略（水利工程）：可能直接增加地區(qū)可用水資源總量，保障供水穩(wěn)定性，改變水資源分配格局，需要大量前期投資和建設(shè)。間接影響：*A策略：可能間接促進(jìn)農(nóng)業(yè)多元化或?qū)I(yè)化，影響農(nóng)民收入結(jié)構(gòu)，可能改變土地利用方式（如減少灌溉需求），對(duì)生物多樣性有特定影響。*B策略：可能間接引發(fā)水資源爭奪（與其他用戶或地區(qū)），改變區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)（如河流下游水位變化），可能帶來地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)（如大壩），影響區(qū)域氣候（大型水體效應(yīng)）。協(xié)同效應(yīng)：*兩者可能協(xié)同提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的整體穩(wěn)定性，特別是在極端干旱事件頻發(fā)時(shí)，水利工程提供的水源可以支持農(nóng)業(yè)技術(shù)的應(yīng)用。*水利工程可以為農(nóng)業(yè)技術(shù)改良提供基礎(chǔ)（如穩(wěn)定的水源支持滴灌等節(jié)水技術(shù)）。沖突效應(yīng)：*資源沖突：水利工程可能需要占用土地，影響農(nóng)業(yè)發(fā)展或生物棲息地；兩者都需要能源投入。*系統(tǒng)沖突：過度依賴水利工程可能導(dǎo)致對(duì)自然水循環(huán)的干擾加劇，而農(nóng)業(yè)技術(shù)改良（如需水量變化）也可能對(duì)水資源系統(tǒng)提出新要求。如果缺乏系統(tǒng)規(guī)劃，可能加劇水資源系統(tǒng)的壓力。五、以“氣候融資”議題為例，運(yùn)用系統(tǒng)建模思想分析國家間相互依賴與系統(tǒng)性解決方案：分析相互依賴關(guān)系：1.資金流向依賴：發(fā)展中國家（受影響大，資金需求大）依賴發(fā)達(dá)國家（資金提供國）或國際機(jī)構(gòu)（資金管理/提供方）的資金支持進(jìn)行減排和適應(yīng)。2.技術(shù)轉(zhuǎn)移依賴：發(fā)展中國家在實(shí)現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型中，往往依賴發(fā)達(dá)國家提供清潔技術(shù)、技術(shù)支持和能力建設(shè)。3.排放責(zé)任與歷史貢獻(xiàn)依賴：當(dāng)前氣候狀況是歷史累積排放的結(jié)果，發(fā)達(dá)國家有更大的歷史責(zé)任，其減排承諾和資金貢獻(xiàn)直接影響全球氣候目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而影響所有國家的發(fā)展路徑。4.共同脆弱性依賴：極端天氣事件等氣候影響是全球性的，即使排放少的國家也可能受到嚴(yán)重影響，需要國際合作進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)和共同適應(yīng)。系統(tǒng)建模分析：*可以構(gòu)建一個(gè)包含國家、資金、技術(shù)、排放、影響等模塊的全球或區(qū)域系統(tǒng)模型。*模型可以模擬不同融資機(jī)制（如官方發(fā)展援助、綠色氣候基金、碳市場機(jī)制）如何影響各國的減排潛力、適應(yīng)能力和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展路徑。*分析不同國家在資金、技術(shù)、排放權(quán)等方面的策略互動(dòng)（博弈），以及全球氣候政策的系統(tǒng)效果（如全球升溫幅度、成本效益）。系統(tǒng)性解決方案：*強(qiáng)調(diào)需要建立公平、高效、透明的全球氣候融資機(jī)制，確保資金能夠流向最需要的國家。*推動(dòng)技術(shù)合作與轉(zhuǎn)讓，降低發(fā)展中國家綠色轉(zhuǎn)型的技術(shù)門檻和成本。*制定具有法律約束力的全球減排目標(biāo)，并確保各國承諾的系統(tǒng)加總效果。*建立風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)和責(zé)任分擔(dān)的全球適應(yīng)框架，幫助脆弱地區(qū)應(yīng)對(duì)氣候影響。六、評(píng)估可再生能源補(bǔ)貼政策時(shí)需進(jìn)行的系統(tǒng)評(píng)估維度：1.環(huán)境維度：評(píng)估政策對(duì)溫室氣體減排的實(shí)際貢獻(xiàn)（量化減排量），評(píng)估對(duì)其他環(huán)境要素（如水資源消耗、土地占用、生態(tài)影響）的影響。2.經(jīng)濟(jì)維度：評(píng)估政策的成本效益，包括補(bǔ)貼的直接財(cái)政成本、對(duì)能源價(jià)格的影響、對(duì)電力系統(tǒng)整體效率的影響、對(duì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)（如傳統(tǒng)能源、可再生能源設(shè)備制造）的影響、就業(yè)效應(yīng)等。3.技術(shù)維度：評(píng)估政策對(duì)可再生能源技術(shù)發(fā)展、成本下降、規(guī)?；瘧?yīng)用的促進(jìn)效果；評(píng)估補(bǔ)貼對(duì)技術(shù)選擇和系統(tǒng)兼容性的影響。4.社會(huì)維度：評(píng)估政策對(duì)能源可及性和affordability（可負(fù)擔(dān)性）的影響，對(duì)不同收入群體的影響；評(píng)估對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)（如農(nóng)村地區(qū)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展）的影響；評(píng)估公眾接受度。5.系統(tǒng)維度：評(píng)估政策對(duì)整個(gè)能源系統(tǒng)（發(fā)電、輸電、配電）安全穩(wěn)定性的影響；評(píng)估與其他氣候政策（如碳定價(jià)）的協(xié)調(diào)性或沖突；評(píng)估政策對(duì)能源市場結(jié)構(gòu)和競爭格局的影響?？赡苄枰紤]的系統(tǒng)不確定性因素：1.技術(shù)不確定性：可再生能源技術(shù)的實(shí)際性能、成本、可靠性的未來變化。2.市場不確定性：能源需求、傳統(tǒng)能源價(jià)格、其他地區(qū)政策等的變動(dòng)。3.政策執(zhí)行與行為不確定性：補(bǔ)貼政策的具體實(shí)施細(xì)節(jié)、企業(yè)的實(shí)際投資決策、用戶的用能行為變化。4.外部環(huán)境不確定性：如國際關(guān)系變化對(duì)供應(yīng)鏈的影響、自然災(zāi)害對(duì)能源設(shè)施的影響。七、分析減少溫室氣體排放路徑時(shí)需考慮的關(guān)鍵要素及為何簡單“總量控制”可能不足：關(guān)鍵要素：1.能源系統(tǒng)：是最大的排放源，轉(zhuǎn)型路徑（化石能源->可再生能源/核能->氫能等）是核心，涉及發(fā)電、儲(chǔ)能、終端用能。2.產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)：工業(yè)、建筑業(yè)、交通等部門的生產(chǎn)過程和能源消耗是主要排放源，需要技術(shù)升級(jí)、工藝改進(jìn)、材料替代。3.交通運(yùn)輸：車輛類型、燃料、交通模式是關(guān)鍵，涉及電動(dòng)汽車普及、公共交通發(fā)展、慢行交通建設(shè)。4.土地利用與森林：森林碳匯、土地利用變化（如毀林、植樹造林）對(duì)碳平衡有重要影響。5.廢棄物處理：垃圾填埋、焚燒等過程產(chǎn)生甲烷等溫室氣體，需要有效管理。6.社會(huì)行為與消費(fèi)模式：生活方式、消費(fèi)習(xí)慣影響能源消耗和排放，需要行為引導(dǎo)和政策激勵(lì)。7.政策與制度：法律法規(guī)、經(jīng)濟(jì)激勵(lì)（碳稅、補(bǔ)貼）、市場機(jī)制、國際合作是推動(dòng)減排的關(guān)鍵保障。簡單“總量控制”可能不足的原因：1.缺乏系統(tǒng)考慮：總量控制設(shè)定一個(gè)最終目標(biāo)，但未明確路徑、優(yōu)先序和不同部門的貢獻(xiàn)，可能導(dǎo)致某些部門過度減排而另一些部門減排不足或成本過高。2.忽略成本效益：未考慮不同減排措施的邊際成本差異，可能導(dǎo)致以過高成本實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)。3.忽視系統(tǒng)互動(dòng)與協(xié)同/沖突：未充分考慮減排政策對(duì)其他經(jīng)濟(jì)、社會(huì)系統(tǒng)的影響，可能產(chǎn)生非預(yù)期后果或與其他政策目標(biāo)沖突。4.靈活性不足：面對(duì)技術(shù)進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)變化等不確定性，固定總量目標(biāo)可能不夠靈活，難以適應(yīng)變化。5.公平性問題：簡單的總量控制可能不成比例地burden（負(fù)擔(dān)）于某些地區(qū)或行業(yè)，引發(fā)公平爭議。八、運(yùn)用系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法評(píng)估極端天氣事件風(fēng)險(xiǎn)：1.風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別：識(shí)別特定區(qū)域可能面臨的由氣候變化加劇的極端天氣事件類型（如熱浪天數(shù)、強(qiáng)降雨頻率強(qiáng)度、洪水位、颶風(fēng)風(fēng)力），以及影響區(qū)域暴露程度（人口、GDP、關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施）和脆弱性（抗災(zāi)能力、應(yīng)急系統(tǒng)）的關(guān)鍵因素。2.脆弱性評(píng)估：評(píng)估區(qū)域系統(tǒng)（如農(nóng)業(yè)、水資源、能源、交通、生命線工程）在不同強(qiáng)度和頻率的極端天氣事件下的損失程度和恢復(fù)能力，識(shí)別系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)和臨界點(diǎn)。3.風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估：結(jié)合氣候變化情景（如IPCC報(bào)告預(yù)測）和區(qū)域模型，定量或定性評(píng)估未來不同時(shí)段內(nèi)，各類極端天氣事件發(fā)生的概率及其可能造成的平均損失或極端損失。4.系統(tǒng)分析：分析極端天氣事件風(fēng)險(xiǎn)與其他風(fēng)險(xiǎn)（如經(jīng)濟(jì)衰退、公共衛(wèi)生事件）的相互作用，評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)