Early warning of regime shifts
Rising variance, autocorrelation and slower recovery in long ecological series are tested as signals of approaching transitions in lakes, reefs and drylands.
GCRI · Biodiversity Nexus
生态学中的复杂系统
Ecosystems and the social and economic 系统 that use them interact through feedbacks, thresholds and networks. Complex systems methods explore how those interactions produce regime shifts, cascades of extinction and correlated losses that simpler models miss, and they 压力测试 management against them.
02申请
What complex systems and agent-based modelling does here.
复杂 系统 and agent-based modelling study systems whose behaviour emerges from interactions among many components. They help explain nonlinear dynamics, tipping points and collective behaviour. In biodiversity and nature, climate and hazards and oceans and coasts, complex systems approaches explore how interacting risks can produce sudden, systemic shifts. They support stress testing of policies against emergent behaviour. The canonical description is on STEM Commons.
Food-web and co-extinction networks
Interaction networks of plants, pollinators, predators and prey are simulated to see how the loss of one species propagates through the web.
Agent-based models of land and sea use
Farmers, fishers, traders and regulators are represented as agents to explore how incentives, rules and ecology together drive clearing, overfishing or recovery.
03地理
亚马孙流域的栖息地状况。
Land cover, vegetation and plant growth over the Amazon Basin, from NASA GIBS. Each layer carries its own date.
交互式地图需要JavaScript；图层列表和来源见下文。
图层 3
本页的栖息地状况
关于本图层
- 证据
- 模型生成（GIBS 发布的最新年份）
- 来源
- MODIS Terra 和 Aqua 土地覆盖（MCD12Q1）（NASA LP DAAC）
- 提供方
- NASA LP DAAC
- 许可协议
- NASA 开放数据
- 年份版本
- 每年；卫星分类；GIBS 发布的最新年份
- 构建时的最新内容
- 2024-01-01
- 处理结果
- 约 500 米网格
- 不确定性
- 所示年份的卫星土地覆盖类别，含农田；该分类存在已知误差，并非农场登记册。
- 经由以下途径到达
- gibs.earthdata.nasa.gov，仅在您允许实时地图后访问
关于本图层
- 证据
- 观测（云层造成缺口）
- 来源
- MODIS Terra EVI（NASA LANCE）
- 提供方
- NASA LANCE
- 许可协议
- NASA 开放数据
- 年份版本
- 每日；卫星指数；云层造成缺口
- 构建时的最新内容
- 2026-10-13
- 处理结果
- 约 250 米网格
- 不确定性
- 截至所示日期 8 天的卫星植被指数，是栖息地状况指标；不衡量物种或生物多样性。
- 经由以下途径到达
- gibs.earthdata.nasa.gov，仅在您允许实时地图后访问
关于本图层
- 证据
- 模型生成（GIBS 发布的最新 8 天时段）
- 来源
- MODIS Aqua GPP（MYD17）（NASA LP DAAC）
- 提供方
- NASA LP DAAC
- 许可协议
- NASA 开放数据
- 年份版本
- 8 天；卫星驱动模型；GIBS 发布的最新 8 天时段
- 构建时的最新内容
- 2026-09-30
- 处理结果
- 约 500 米网格
- 不确定性
- 所示 8 天期间植物吸收碳量的模型估算；是生长指标，而非收获量或产量。
- 经由以下途径到达
- gibs.earthdata.nasa.gov，仅在您允许实时地图后访问
关于本图层
- 证据
- 观测
- 来源
- VIIRS NOAA-20 校正反射率（NASA LANCE）
- 提供方
- NASA LANCE
- 许可协议
- NASA 开放数据
- 年份版本
- 每日；卫星图像
- 构建时的最新内容
- 2026-10-14
- 处理结果
- 约 250 米网格
- 不确定性
- 卫星图像。卫星或模型栅格数据，按提供方发布的原样呈现。云层、条带缺口和反演误差会造成缺口和噪声；数值是指标，而非某地的测量值。
- 经由以下途径到达
- gibs.earthdata.nasa.gov，仅在您允许实时地图后访问
关于本图层
- 证据
- 观测（云层和过境时间造成缺口）
- 来源
- VIIRS NOAA-20 375 米（FIRMS）（NASA LANCE FIRMS）
- 提供方
- NASA LANCE FIRMS
- 许可协议
- NASA 开放数据
- 年份版本
- 每日；卫星探测；云层和过境时间造成缺口
- 构建时的最新内容
- 2026-10-13
- 处理结果
- 约 500 米网格
- 不确定性
- 所示日期的卫星热点探测结果，包括天然气火炬和工业热源；并非已确认的火情、事件报告或预警。
- 经由以下途径到达
- gibs.earthdata.nasa.gov，仅在您允许实时地图后访问
关于本图层
- 证据
- 估计值
- 来源
- 世界网格化人口 v4.11（NASA SEDAC（哥伦比亚大学 CIESIN））
- 提供方
- NASA SEDAC（哥伦比亚大学 CIESIN）
- 许可协议
- CC BY 4.0
- 年份版本
- null；基于人口普查的估算，静态（2020）
- 处理结果
- 约 1 公里网格
- 不确定性
- 基于人口普查的 2020 年每平方公里人口估算，作为风险暴露背景展示；不是受任何危害影响的人数。
- 经由以下途径到达
- gibs.earthdata.nasa.gov，仅在您允许实时地图后访问
键盘操作，地图获得焦点时
按住 Ctrl 或 ⌘ 并滚动以缩放
最新可用
NASA GIBS / EOSDIS · ASTER GDEM (METI, NASA) · Blue Marble (NASA) · © OpenStreetMap贡献者 (ODbL) · Natural Earth
正在加载最新的NASA影像。
拖动以移动。按住 Ctrl 或 ⌘ 并滚动、双指缩放或使用按钮缩放；悬停可查看指针下的数值；重置可返回该区域。
栖息地状况，以亚马孙流域为范围。NASA 发布的卫星和模型产品，各带自己的日期。它们是指标，而非对任何地点的评估。
数据：NASA GIBS · ASTER GDEM · Blue Marble · © OpenStreetMap 贡献者 · Natural Earth · NASA EONET · NASA JPL OPERA DIST-ALERT来源与许可
- We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS). Colours redrawn from the published colour map; values averaged into hexagonal cells where shown (modified). NASA 开放数据
- We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS). Colours redrawn from the published colour map; values averaged into hexagonal cells where shown (modified). NASA 开放数据
- MODIS 陆地产品（植被指数、总初级生产力、土地覆盖），NASA LP DAAC 和 LANCE；影像来自 NASA GIBS。颜色依据已发布的色标重绘；显示处的数值已按六边形网格平均（经修改）。 NASA 开放数据
- VIIRS 近实时产品（洪水、地表温度、积雪覆盖、校正反射率），NASA LANCE；影像来自 NASA GIBS。颜色依据已发布的色标重绘；显示处的数值已按六边形网格平均（经修改）。 NASA 开放数据
- NASA 资源管理火灾信息系统（FIRMS），VIIRS 375 m 活跃火点产品，NASA LANCE；矢量瓦片来自 NASA GIBS。颜色依据已发布的色标重绘；显示处的数值已按六边形网格平均（经修改）。 NASA 开放数据
- Center for International Earth Science Information Network (CIESIN), Columbia University. 2018. Gridded Population of the World, Version 4 (GPWv4): Population Density, Revision 11. NASA Socioeconomic Data and Applications Center (SEDAC). 采用 CC BY 4.0 许可。颜色依据已发布的色标重绘；显示处的数值已按六边形网格平均（经修改）。 doi:10.7927/H49C6VHW. CC BY 4.0
- ASTER GDEM 是 METI 和 NASA 的产品（ASTER Global Digital Elevation Model V003，NASA LP DAAC）；影像来自 NASA GIBS。颜色依据已发布的色标重绘；显示处的数值已按六边形网格平均（经修改）。引用格式：NASA/METI/AIST/Japan Spacesystems and U.S./Japan ASTER Science Team (2019). ASTER Global Digital Elevation Model V003. doi:10.5067/ASTER/ASTGTM.003. NASA 开放数据
- 使用 Natural Earth 制作。免费矢量和栅格地图数据，见 naturalearthdata.com。 公有领域
- © OpenStreetMap 贡献者（ODbL），经由 NASA GIBS（海岸线、边界、道路和地名）。颜色依据已发布的色标重绘；显示处的数值已按六边形网格平均（经修改）。 ODbL
- Blue Marble，NASA Earth Observatory；影像来自 NASA GIBS。颜色依据已发布的色标重绘；显示处的数值已按六边形网格平均（经修改）。 NASA 开放数据
- 地球仪和平面地图上的背景信息：海岸线、边界、道路和地名来自 NASA GIBS 参考图层（OpenStreetMap 数据，ODbL，© OpenStreetMap contributors）；Blue Marble 影像可作为可选底图；3D 地形和高程读数来自 ASTER GDEM 高程色彩指数（5 m 至 200 m 分级，为便于辨识而作了夸张处理）。边界按已发布的样式绘制，不代表对任何领土的立场。
- 实时事件：NASA Earth Observatory Natural Event Tracker（EONET）；事件仅供参考，并保留其原始来源链接。
- 实时：NASA EONET。事件仅供参考，不是主管机构的预警。
- Observed (EO): NASA JPL OPERA DIST-ALERT (contains modified Copernicus Sentinel data 2026). We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS).
- NASA GIBS: We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS).
- 可选图层（图层列表中有 6 个来源：实时、预报、观测和背景）在开启时会在地图上和此处显示其提供方署名；预报是模型输出，派生指数是估计值。
图层与日期
- 土地覆盖类型（IGBP），年度：MODIS Terra 和 Aqua 土地覆盖（MCD12Q1），NASA LP DAAC · 2024
- 增强型植被指数，滚动 8 天：MODIS Terra EVI，NASA LANCE · 2026年10月13日
- 总初级生产力，8 天总量：MODIS Aqua GPP（MYD17），NASA LP DAAC · 2026年9月30日
- 真彩色：VIIRS NOAA-20 校正反射率，NASA LANCE · 2026年10月13日
- 活跃火点与热异常：VIIRS NOAA-20 375 m（FIRMS），NASA LANCE FIRMS · 2026年10月13日
- 人口密度，2020 年：人口：哥伦比亚大学 CIESIN，世界网格化人口 v4.11（2018），NASA SEDAC， CC BY 4.0 · 静态
04数据
该方法使用的输入。
Datasets and records used by complex 系统 and agent-based modelling on this platform, with the role each plays and the label its values carry. Sources are listed in 来源登记册.
| 数据 | 角色 | 标签 |
|---|---|---|
| Long-term ecological time series | 预警 指标 | 观测 |
| Species interaction networks | Network structure | 观测 |
| Land-use and fisheries surveys | Calibration of agent behaviour | 已报告 |
| Model ensembles | Structural uncertainty | 模型生成 |
05监测
Agent-based simulation.
团队遵循该方法时会使用的界面：其指标、状态与决策。名称为示例，数值仅作示意。
Agent-based simulation
Biodiversity · Complex systems in ecology · Run R-7901
323 runsGCRI · Biodiversity Nexus
Outcome across runs
方法卡
- 方法
- 复杂系统与基于主体的建模
- 智能体
- 17,896
- 校准
- pattern-oriented
- 标签
- 模型生成
Behavioural rules
| 保护区管理机构 | adapts after 5 losses | 0.2 | survey, labelled |
| Environment ministry | adapts after 5 losses | 0.2 | survey, labelled |
| Indigenous and local community council | adapts after 2 losses | 0.4 | survey, labelled |
06验证
结果如何核查。
Models are evaluated by matching multiple stylised facts and patterns at different scales. Sensitivity and robustness analysis test dependence on assumptions.
| 核查 | 如何开展 |
|---|---|
| Pattern-oriented validation | Models must reproduce several observed patterns at different scales, not a single target |
| Sensitivity and robustness | Conclusions are tested across parameter ranges and alternative model structures |
| False alarm testing | 预警 methods are tested on series with and without known transitions |
Many plausible models can reproduce the same patterns. Calibration and validation data are often limited.
07模拟器
存量、流量、延迟和一个临界阈值。
两个存量，即压力和 适应能力, joined by a reinforcing growth loop, a delayed balancing response and damage when pressure outruns capacity; past the threshold the system can tip. Teaching model with stated illustrative values, not a prediction. The map on this page shows The Amazon Basin; the model itself is not tied to a place.
控制措施
- 压力增长
- 每年 6.0%
- 能力在降低压力方面的效力
- 每年 4.0%
- 对感知压力的投资响应
- 20%
- 感知延迟
- 4.0 年
- 压力的临界阈值
- 60 项指数
- 越过阈值后的放大
- 2.0 倍
- 模拟年数
- 50 年
读数
- 峰值压力
- 113 指数
- 期末能力
- 186 指数
- 超过阈值的年数
- 15.8 年
数字、方法与来源
| 年份 | 压力 | 能力 | 感知 |
|---|---|---|---|
| 0 | 20.0 | 50.0 | 20.0 |
| 4 | 23.3 | 44.9 | 21.2 |
| 8 | 27.2 | 42.2 | 24.0 |
| 12 | 31.7 | 42.3 | 27.7 |
| 16 | 36.8 | 45.5 | 32.2 |
| 20 | 42.3 | 51.5 | 37.2 |
| 24 | 47.9 | 60.3 | 42.6 |
| 28 | 53.2 | 71.3 | 48.0 |
| 32 | 57.8 | 84.3 | 53.1 |
| 36 | 66.4 | 98.4 | 58.4 |
| 40 | 82.7 | 115.9 | 69.7 |
| 44 | 97.8 | 139.7 | 83.8 |
| 48 | 109.1 | 169.4 | 97.3 |
方法
- 系统动力学 Forrester (1961), Industrial Dynamics, MIT Press; Sterman (2000), Business Dynamics
- 临界转变与临界点 Scheffer and others (2009), Early-warning signals for critical transitions, Nature 461
- 因果回路图 Sterman (2000), Business Dynamics, McGraw-Hill
- 不确定性扇形图（参数蒙特卡罗） Spiegelhalter, Pearson and Short (2011), Visualising uncertainty about the future, Science 333
- 单因素敏感性（龙卷风图） Saltelli and others (2008), Global Sensitivity Analysis: The Primer, Wiley
数据
No observed data enters this model: it runs on the teaching values set by the controls, to be replaced with a programme’s own evidence.
贯穿六大支柱，由 Nexus Consortium 牵头
08关联
依赖该方法的主题。
09孪生与级联模拟器
Model complex systems in ecology as a system. Run the cascade.
Assembled from the Nexus Standards area profile 生物多样性与自然风险标准: the hazards it names, the 系统 and sectors that carry the loss, the controls that dampen it and the data that observe it. Choose the components, pick an initiating hazard and step through the cascade. The Map view places the run on an example geography with open data. Every coupling weight is a stated assumption you can change. A teaching model, not a forecast, an assessment or a certification. To model a place of your own choosing, open the full System Builder.
灾害
- 毁林
- 生物多样性丧失 （在下游引发）
- Soil erosion （在下游引发）
- Land-system change boundary transgression (set off downstream)
- Amazon rainforest dieback (set off downstream)
- Slope slide (set off downstream)
- Flash flood (set off downstream)
- Zoonotic spillover event (set off downstream)
- 野火 （在下游引发）
- Emerging arbovirus outbreak (set off downstream)
- Malaria resurgence (set off downstream)
系统与耦合
- 生物多样性与自然风险标准
- 气候风险标准 反馈
- 健康风险标准 级联
- 粮食与农业风险标准 依赖关系
- 环境退化危害标准 Shared hazard records
控制措施
NS-0章程与原则NS-1维持社会运转的 UNI 与制品目录（语法 v0.2：领域、部门、区域和环境分段）NS-3风险记录 UNI（语法、旧编码对照、分配机构）NS-3b数据集与产品元数据规范（STAC、DCAT、PROV-O）NS-5图表、地图和可视化标准（配合 UI/UX 套件）NS-9情境 UNI（部署、实例、计划实例）NS-11验证与监测（证据、证明、零信任符合性观测）NRS-N5生物多样性与自然风险及韧性NRS-H65危害类别：超越行星边界（NHS-1 planet.boundary）NRS-H27危害族：生物多样性与物种压力（NHS-1 eco.species）NRS-H26危害类别：土地与湿地退化（NHS-1 eco.land）NRS-H28危害类别：气候状态转变（NHS-1 eco.climate-state）NRS-H64危害类别：生态系统状态突变（NHS-1 eco.regime-shift）
观测
- GBIF occurrence API and downloads (listed for reference)
- World Database on Protected and Conserved Areas (listed for reference)
- Global Forest Watch tree cover loss (Hansen/UMD) and alerts (listed for reference)
- ESA WorldCover 10 m land cover (listed for reference)
- Copernicus Land Monitoring Service products (listed for reference)
- 红色名录指数
- Forest area as a proportion of total land area
- Proportion of important sites for terrestrial and freshwater biodiversity covered by protected areas
示例地理范围
- 太平洋岛国：150 个六边形网格
- Vegetation disturbance alerts, 30 m (OPERA DIST-ALERT), NASA GIBS
- 地表土壤湿度（SMAP），NASA GIBS
- 今夜夜间灯光与停电（VIIRS 昼夜波段），NASA GIBS
- 过去半小时降雨率（IMERG），NASA GIBS
11方法与证据
How complex systems in ecology is modelled, measured and tested.
模型、其假设、数据和不确定性，以科学家或工程师会核查的形式呈现。结构遵循已发表的方法。所取数值仅为示意，不是研究发现。
地球观测链
How a satellite or sensor record becomes evidence on complex systems in ecology, and where each step adds uncertainty.
- 01 · 获取轨道、传感器和重访周期不确定性：云层和轨道造成的缺口
- 02 · 校准辐射和几何不确定性：传感器漂移
- 03 · 更正大气与地形不确定性：气溶胶和坡度假设
- 04 · 检索或分类变量或类别不确定性：模型和训练误差
- 05 · 验证对照地面实况不确定性：样本设计与规模
- 06 · 发布附误差线和沿袭信息不确定性：明确说明，从不隐藏
FAIR 指导原则 · GO FAIR 和 FORCE11W3C PROV · 万维网联盟关于一致处理不确定性的指南 · IPCCCEOS 分析就绪数据 · 地球观测卫星委员会
12已关联
本页在整个联合体中通向何处。
13问题
问题与解答。
What are the limits of complex systems and agent-based modelling in this field?
Many plausible models can reproduce the same patterns. Calibration and validation data are often limited.
结果如何核查？
Models are evaluated by matching multiple stylised facts and patterns at different scales. Sensitivity and robustness analysis test dependence on assumptions.
本页面上的数值是真实的吗？
The data names, roles and checks are real descriptions of practice. The canvas shows a design of the method’s use, not a run; no result is reported here.
该方法还应用于何处？
维持社会运转的 规范方法页面 列出应用该方法的每个平台。
报告贡献
从本页贡献证据。
报告 is the Consortium’s quarterly publication. What you know about this subject can become evidence, a case or a correction in the next edition, credited to you and published under CC BY 4.0 where it is your own work.
GCRIBiodiversity Nexus全球部门风险与韧性观测站信号
- 电子邮件网关 GW-GCRI从本页发送证据、更正、案例、方法、审查、翻译或概况投稿。它会带上本页标签送达，由负责的编辑接收。
- Zenodo开放存缴存缴并提交到社区用您的 ORCID iD 在 Zenodo 上发布您自己的记录，然后提交到那里的 Reports 社区。由策展人审核；DOI 仍归您所有。
- 报告GCRI查看所有贡献方式贡献类型、各自的评审方式、您获得的署名、许可协议，以及绝不接受的内容。
切勿发送个人数据、敏感基础设施细节或您无权分享的任何内容。贡献在使用前会经过审查；发送贡献不赋予署名权或编辑权，赞助也绝不能换取研究结论。
法律
法律文件。
本网站上的地图、数据和图表仅作为背景和一般信息展示。它们不是建议、预测或预警；信息的局限见免责声明和数据说明。