近日，北京师范大学系统科学学院樊京芳教授的最新观点论文《Complexity science meets Earth system》在线发表于Science Bulletin，该期刊为国际知名综合类学术期刊，影响因子为18.9。此研究为系统科学在地球系统研究中的应用提供了全新视角。该研究由北京师范大学、北京邮电大学和奥地利国际应用系统分析研究所等多家研究机构联手完成，其中北京师范大学系统科学学院樊京芳教授为论文第一作者和通讯作者。论文的合作者包括孟君研究员、陈晓松教授以及Hans Joachim Schellnhuber教授。

论文指出，地球作为一个复杂系统，展现出大气、海洋、地质和生物过程之间的深刻交互。理解这些交互对于预测未来气候情景及其对全球环境与社会的影响至关重要。作者通过引入气候网络（CN）和人工智能（AI）等前沿技术，进一步深化了对全球气候动态的理解与预测能力。

通过整合现代观测数据与全新纪（Holocene）时期的气候变化，论文强调了跨学科方法的重要性（图2）。特别是复杂性科学为分析气候系统中的非线性与相互关联提供了严格框架，气候网络能够揭示气候变量之间的动态联系与关键节点。同时，AI技术的引入显著增强了气候网络的分析能力，能够识别气候变量之间的非线性关系并发现潜在气候模式。

作者表示，这一研究框架不仅为全球气候动态的研究带来了全新视角，也为制定可持续的气候风险应对策略提供了重要的政策建议。通过结合现代技术与历史数据的优势，研究人员能够构建更加稳健的模型，从而提升未来气候变化情景的预测精度。

樊京芳教授领衔的研究团队近年来一直致力于复杂系统相变与临界现象基本理论、地球系统复杂性以及临界性的前沿探索。在相关领域的研究中，樊京芳近五年以通讯作者或第一作者身份发表了24篇高水平论文，包括《Nature Physics》、《Nature Climate Change》、《Nature Communications》、《Science Bulletin》及《PNAS》等国际期刊。

图2. 复杂地球系统圈层相互作用的气候网络分析。子图 (e) 的原始图像是由人工智能ChatGPT生成。

该研究工作得到了国家自然科学基金（12205025, 12275020, 12135003）和科技部重点研发计划2023YFE0109000的支持。论文链接为：https://doi.org/10.1016/j.scib.2024.10.017

供稿：樊京芳

编辑：郝林青

审核：李   辉