美麗中國“35目標”和“50愿景”情景模擬

朱會義 楊林生 戚偉 許爾琪 陳介威 葛全勝

中國科學院地理科學與資源研究所 中國科學院陸地表層格局與模擬重點實驗室 北京 100101

全面建成美麗中國，實現人與自然和諧共生的現代化，是以習近平同志為核心的黨中央立足人民福祉和民族未來確立的中國未來30 年生態文明建設總目標[1]。2017 年，中國共產黨第十九次全國代表大會將美麗中國建設進程劃分為2 個階段，并明確提出：到2035年，基本實現社會主義現代化，生態環境根本好轉，美麗中國目標基本實現；到21世紀中葉，把我國建成富強、民主、文明、和諧、美麗的社會主義現代化強國。

美麗中國“35目標”和“50愿景”切合廣大人民群眾的愿望，順應經濟社會發展規律，具備如期實現的基本條件。① 小康社會建成后，人民群眾對優美生態環境的需求持續上升，成為推動美麗中國建設的強大動力；② 中國經濟社會發展已進入工業化后期，解決生態環境問題的物質基礎和投入能力顯著增強；③ 國民經濟已由高速發展階段轉向高質量發展階段，經濟發展對資源環境的依賴逐步減弱；④ 黨的十八大以來，國家生態文明建設的體制機制已經建立，生態文明建設從理論到實踐呈現全局性、歷史性、轉折性變化。

實現美麗中國“35 目標”和“50 愿景”，意味著未來30年中華大地上的自然景觀、生活環境和人地關系將發生歷史性變化[2]，展現出一幅新的自然人文景象。科學描繪目標愿景實現時的美麗中國景象，既可深刻理解即將發生的變化、激發和凝聚全社會參與美麗中國建設的意愿，也可動態識別現狀和目標愿景之間的差距、確立各地區美麗中國建設的重點方向、推進美麗中國建設的歷史進程。

1 美麗中國目標愿景的理解

2020 年，《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目標的建議》將“美麗”與“富強”“民主”“文明”“和諧”并列，提出到21世紀中葉將中國建成富強民主文明和諧美麗的社會主義現代化強國。

“美麗中國”不同于“富強中國”，“富強”指向國家經濟和軍事實力；“美麗中國”也不同于“民主中國”，“民主”指向國家政治制度；“美麗中國”更不同于“文明中國”和“和諧中國”，“文明”反映一國的文化發展狀態，“和諧”描繪的是社會發展狀態，人地關系和諧只是社會關系和諧的泛化和延伸；“美麗中國”有其自身獨有的內涵，指向國家賴以生存和發展的生態環境狀況，而生態環境是由多種要素構成的復雜綜合體，有其獨特的結構、過程和功能。優美的生態環境必然要在要素、結構、過程和功能各個層面均體現出“美麗”的特質。從要素、結構、過程和功能4個層面理解“美麗中國”，美麗中國目標愿景應包含以下4層涵義。

（1）要素層面：還生態環境天藍地綠鮮明本色。生態環境要素有其自身演化過程[3]，也被自然賦予了不同的優美色彩。美麗中國目標愿景的第1 層涵義是要還自然環境以清新靚麗的底色，恢復生態環境要素鮮明的自然本色，彰顯其要素本色之美。生態環境要素包括水、土、氣、生，天藍、地綠、水清、土凈、生物繁茂是其自然本色，還其自然本色的要義在于從根本上減少大氣、水體、土壤的人為污染，恢復林草植被綠地面積，改善生態環境質量[4,5]，而不是要全面回歸生態環境的自然歷史形態。新時代的人地關系與歷史時期相比，已因人口增長、科學技術進步和氣候變化發生了巨大變化[6,7]，全面回歸自然歷史形態既不可能，也背離了以人為本、滿足人民對優美生態環境的需求這些美麗中國建設的初衷。

（2）結構層面：使山水林田湖成為和諧生命共同體。生態環境是一個由山水林田湖草沙等景觀實體構成的生命共同體，在自然演化過程中形成了特定的數量結構和空間結構。美麗中國目標愿景的第2 層涵義是重塑地域自然系統的結構，彰顯其結構和諧之美。中國國土空間幅員960萬平方千米，“胡煥庸線”東南43%的國土以平原、水網、低山丘陵為主，承載著中國94%的人口、95%以上的經濟總量，人地矛盾突出，生態環境壓力巨大；該線西北方57%的國土以草原、沙漠戈壁、綠洲和雪域高原為主，生態系統脆弱，供養著中國6%的人口，經濟總量不到全國總量的5%[8-10]。在這樣一個空間差異顯著的國土空間上建設美麗中國，必須深刻認識自然環境的地域分異規律，精準布局生產、生活、生態空間[11,12]，讓山水林田湖草及沙漠、冰川、近岸海域的空間結構更符合自然分布規律、各得其所。

（3）過程層面：讓自然生態美景永駐中華大地。美麗中國建設關系中華民族的永續發展，它的要素本色之美和結構和諧之美絕不是曇花一現，必然也必須是一種永續的美，一種永駐人間的持久之美。未來美麗中國建設和自然生態美景保護都將是一個長期過程，永無止境。美麗中國目標愿景的第3 層涵義是最大限度地限制人類對自然環境的不當干預，最高程度地保護自然生態，讓自然生態美景永駐中華大地[11]。其要義在于堅持綠色發展、走綠色發展之路[8]，把經濟活動、人的行為永遠限制在自然資源和生態環境能夠承受的限度，從而給自然生態留下休養生息的時間和空間。

（4）功能層面：保障人民健康與全面發展。保障人民健康和全面發展既是美麗中國建設的初衷，也是美麗中國建設的最終歸屬。美麗中國目標愿景的第4層涵義是充分發揮自然生態美景的生態功能、經濟功能、社會功能。自然生態系統包含糧食生產功能、水源涵養功能、防沙固沙功能、碳匯功能、大氣凈化功能、支撐旅游產業等產業發展功能、提升全體人民整體審美水平的文化功能等。其中，最根本的功能是保障糧食安全、保障全體人民的健康，使人民健康免受大氣污染、水體污染、土壤污染及自然災害的傷害。創造美麗中國的鮮明美、和諧美、永續美和健康美又是一項人民共同參與、共同建設、共同享有的事業，只有把建設美麗中國轉化為全民自覺行動，增強全民節約意識、環保意識、生態意識，培育生態道德和行為準則，開展全民綠色行動，才能最終建成美麗中國[13]。

生態系統的整體性決定美麗中國建設過程是一個要素、結構、過程、功能4 個層面不可分離、協同推進的過程，但不同階段的奮斗目標側重點不同。① 第1階段：2035年前。建設目標側重于要素層面和結構層面，通過打贏污染防治攻堅戰、推進國土空間治理，解決長期積累的突出環境問題和生態退化問題，實現生態環境根本好轉[14-16]。② 第2 階段：2035—2050 年。建設目標則側重于過程層面和功能層面，通過全面塑造綠色發展和綠色生活方式，徹底破解美麗中國建設中內在根源性問題，實現生態環境從根本好轉上升到人民期望的優美水平。

2 “35目標”和“50愿景”情景模擬

（1）指標體系。根據對美麗中國目標愿景的理解，綜合考慮美麗中國要素、結構、過程、功能4 層涵義包含的內容，借鑒2020年國家發展和改革委員會發布的《美麗中國建設評估指標體系及實施方案》（含22 個指標）、參考聯合國《2030 年可持續發展議程》中設定的可持續發展目標（SDGs）指標體系（含17項目標、169個具體目標和247個具體指標），構建美麗中國目標指標體系（表1）。這一指標體系是一個開放性體系，可根據需要補充城市和農村人居環境指標、水土氣環境質量指標和生物多樣性保護等指標，但指標越多，刻畫的內容越詳盡，往往越會失去重點，也越難進行定量[16-21]。

（2）情景設置。情景設置是情景模擬的邏輯起點。本研究中情景模擬圍繞以下情景展開：① 氣候變化情景。運用聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第六次評估報告（AR6）的全球氣候系統模式，獲取2035年和2050年中國年均溫度、年降水量、海平面高度、氣候帶經緯度位置、春季物候期共5 個指標數值、空間分布及變化，以此反映未來30年美麗中國的氣候變化背景。② 人口情景。從現有人口預測模型中篩選出應用型較強、預測精度相對較高的模型，利用這些模型預測2035 年和2050 年全國人口總量，以此作為未來人口情景。③ 經濟總量情景。按照《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》中提出的經濟發展目標和中等發達國家、發達國家的人均國內生產總值（GDP）確定2035 年和2050 年全國的經濟總量，以此作為未來經濟發展水平情景。

表1 刻畫美麗中國目標愿景的指標體系Table 1 Index system for depicting “35 goals” and “50 vision” of the Beautiful China Initiative

（3）情景模擬算法。以前述2035年和2050年的氣候狀況、人口狀況、經濟狀況為前提假設，利用國內外經驗數據，采用多要素神經網絡模型和機器學習算法，構建后工業化時代和未來氣候變化背景下人口變化、經濟發展與產品需求、能源需求、用地需求的定量關系，模擬預估氣候變化和經濟社會發展共同驅動下2035 年和2050 年中國森林、草地等主要生態系統的變化，預估出森林覆蓋率、草原綜合植被覆蓋度、濕地保護率、沙化土地治理率等美麗中國特征指標。與此同時，構建工農業產品生產過程中能源消耗、原材料消耗、化肥農藥消耗與大氣污染物、土壤污染物、地表水污染物、近海海域污染物之間的計量模型，定量預估未來15 年和30 年人口總量、經濟發展水平下各類污染物排放量，預估空氣質量、土壤污染、地表水質、近海水質等環境指標的“35目標”和“50 愿景”（方法見附錄）。運用機器學習算法預估“35 目標”和“50 愿景”過程，國家相關部門的規劃目標也被作為學習內容納入到具體算法中①納入機器學習算法中的規劃主要包括《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》《國家人口發展規劃（2016—2030年）》《“健康中國2030”規劃綱要》《中共中央 國務院關于深入打好污染防治攻堅戰的意見》《環境空氣質量標準（GB3095—2012）》《地表水環境質量標準（GB3838—2002）》《土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準（試行）（GB15618—2018）》《全國高標準農田建設規劃（2021—2030年）》《國家綜合立體交通網規劃綱要》《全國重要生態系統保護和修復重大工程總體規劃（2021—2035年）》《生態保護和修復支撐體系重大工程建設規劃（2021—2035年）》《青藏高原生態屏障區生態保護和修復重大工程建設規劃（2021—2035年）》《黃河流域生態保護和高質量發展規劃綱要》《關于進一步加強生物多樣性保護的意見》等。。因此，最終模擬預估得到的結果既可能與規劃目標不一致，也可能與規劃目標一致，原則上要求不低于規劃目標。

（4）模型模擬的信度檢驗。為確保模型模擬結果的有效性，以2010年為基礎年，以2020年為目標年，對氣候變化模式、人口模型、多要素神經網絡模型等主要模型的模擬結果進行了檢驗。檢驗結果顯示，溫度模擬結果與實測結果時間序列上相關性極高，判定系數達0.98，空間相關系數達0.952，全國各地兩者的相關系數均在0.8 以上，其中華北、東北、西北大部分地區兩者的相關系數在0.9 以上；人口總量誤差和空間誤差分別為–4.04%—5.67%和–8.74%—9.42%；經濟總量平均誤差約10%；城市化率和能源消費模擬結果與國家統計局發布的結果相比較，兩者絕對偏差在5%之內；森林分布結果可信度為0.893；草地分布結果可信度為0.941；耕地分布結果可信度為0.96；建設用地分布結果可信度為0.93。

（5）“35目標”情景模擬。模擬結果顯示（表2），2035 年全國年均溫較1961—1990 年上升1.5℃—2.6℃，降水增加3%—5%，海平面上升10—40 厘米。氣候帶在2020年基礎上北移100千米，春季物候期提前2 周，青藏高原、蒙古高原變暖變濕。黃土高原及太行山等地新增森林3 000萬公頃（4.5億畝），全國森林覆蓋率達26%；草原綜合植被覆蓋度上升至60%；沙漠化被有效抑制；濕地保護率增至60%。至2035年，全國總人口14.4 億人，GDP 為200 萬億元，進入中等發達國家行列。能源消費60億噸標煤，非化石能源占比30%。城鎮化率超過70%，19個城市群集聚全國80%的人口、90%的GDP。全國高鐵7 萬千米，高速26 萬千米，高等級水運航道2.5 萬千米，主要港口63個，運輸機場400個，“八縱八橫”高鐵網及綜合立體交通網基本建成。2035 年，“南水北調”中線后續工程及“藏水入疆”工程建成，新增調水潛力600 億立方米，北方水資源量增加10%。新疆等西北地區新增耕地200 萬公頃（3 000 萬畝），東北、華北復種指數提高10%—20%，全國資源環境承載能力提升10%，北糧南運長期化。全國地表水水質達到Ⅲ類以上，近海海域水質達到Ⅱ類以上；污染耕地安全利用率提高至100%；城市空氣質量達到國家優良標準。

（6）“50愿景”情景模擬。模擬結果顯示（表3），2050 年，全國年均溫上升2.3℃—3.1℃，降水增加5%—12%，海平面上升12—50 厘米。氣候帶在2020年基礎上北移150—200千米，春季物候期提前3周以上，西北地區整體變暖變濕。西北和東部地區新增森林3 000萬公頃（4.5億畝），全國森林覆蓋率30%；草原綜合植被覆蓋度65%；沙化土地被有效治理；西北湖泊面積呈增加趨勢，重要濕地超過200個。2050年，全國總人口13.65億人，GDP為380萬億元，邁入高收入國家行列。能源消費總量55億噸，非化石能源占比超過70%。全國城鎮化率80%。全國交通基本實現立體化、網絡化、智能化，黃河下游河道實現重構、京杭大運河全線貫通，海河、黃河、淮河、長江、珠江五大水系連為一體。如全國新增調水潛力400 億立方米，耕地可再增加133 公頃（2 000 萬畝），資源環境承載能力再提升5%。地表水和近海海域水質均達到Ⅱ類標準；被重金屬污染的耕地得到有效治理；城市空氣質量達到發達國家水平。

表2 美麗中國“35目標”情景模擬結果Table 2 Simulation results for “35 goals” of the Beautiful China Initiative

3 現實差距及目標愿景實現路徑

目前，美麗中國建設現實與目標愿景之間尚存在明顯差距，正處于努力推進過程中。對比2020年主要指標與“2035目標”和“2050愿景”之間的差距，結果顯示（表4），2020年，全國城市空氣質量優良天數占比只有87%，距離2035 年達到95%、2050 年達到100%，相差8 個百分點以上，PM2.5仍高達33 微克/立方米，尚未達到國家優良標準；地表水水質Ⅲ類以上占比為83.5%，近岸海域水質Ⅱ類以上占比77.4%，仍有16.5%地表水體、22.6%近岸海域水體需要進行污染治理；10%的受污染耕地尚未得到安全利用；重點保護動植物的保護率仍需提高；森林覆蓋率與目標愿景相差3 個百分點和7 個百分點；草原綜合覆蓋度較目標愿景低4 個百分點和9 個百分點；耕地保護仍面臨建設占用、生態退耕的壓力；濕地保護率剛達到51.9%，與目標愿景相比存在8 個百分點和28 個百分點的差距；沙化土地仍有172 萬平方千米，未來要達到全面治理的要求，任務十分艱巨；能源消耗仍處于上升期，非化石能源占比僅15.9%，單位GDP 能耗和單位GDP 水耗分別為0.37 噸標準煤/萬元和0.56 立方米/萬元，能源資源利用效率有待大幅提升；經濟發展水平和人民生活水平，仍處于中等偏上水平，常駐人口城鎮化率僅64%，人均預期壽命上升至79.4 歲，與目標愿景及發達國家水平仍有較大差距。現實與目標愿景之間的差距正是未來美麗中國建設中需要逐步解決的問題，只有解決這些問題，目標愿景才能真正走進現實。為縮小上述現實狀況與目標愿景之間的差距，如期實現美麗中國“35 目標”和“50 愿景”，需協同推進如下5項工作。

（1）減污。還生態環境天藍地綠鮮明本色，要求從根本上減少大氣、水體、土壤的人為污染，我國大氣污染物主要包括PM2.5、可吸入顆粒物（PM10）、二氧化硫、二氧化氮、臭氧、一氧化碳等，水體污染指標主要包括化學需氧量、總磷、高錳酸鹽、硫酸鹽、氨氮等，近海海域污染物主要是無機氮、磷酸鹽，土壤污染物主要是鎘等重金屬，這些污染物主要來源于人類工農業生產和日常生活，減少生產生活中的污染物排放是還美麗中國要素之美的根本途徑。依據美麗中國“35目標”和“50愿景”情景模擬結果，需大幅減少污染物排放，如PM2.5從2020年的33微克/立方米減少到2035 年的29.7 微克/立方米和2050 年的15 微克/立方米，才能全面改善水土氣質量，實現天藍、地綠、水清、土凈的美麗中國建設目標。

表3 美麗中國“50愿景”情景模擬結果Table 3 Simulation results for “50 vision” of the Beautiful China Initiative

表4 美麗中國主要指標2020年數值與目標愿景模擬結果的差距Table 4 Disparity of index value between the year 2020 and the simulation results of “35 goals” and “50 vision”

（2）降碳。力爭2030年前實現碳達峰、2060年前實現碳中和，是黨中央經過深思熟慮作出的重大戰略決策。碳排放與污染物排放高度相關，二氧化碳的形成和排放一般會帶動一氧化碳等空氣污染物排放。因此，降碳將是未來美麗中國建設的重要內容。做好降碳工作，關鍵在于改變我國的能源消費結構，提高非化石能源在能源消費中占比。伴隨經濟社會發展，中國GDP總量將由2020年的101.6萬億元上升到2035年的200 萬億元、2050 年的380 萬億元，能源消耗預期將從2020 年的49.8 億噸標準煤上升到2035 年的60 億噸標準煤，并在2035—2050年間開始下降，提高非化石能源在一次能源消耗中的占比、降低單位GDP的能耗，將是降碳的主要途徑。依據美麗中國“35 目標”和“50愿景”情景模擬結果，需將非化石能源占比從2020 年的15.9%提高到2035 年的30%和2050 年的70%。

（3）擴綠。使山水林田湖成為和諧生命共同體，需重塑地域自然系統的結構，彰顯生態環境的結構之美。重塑生態系統結構，增強生態系統功能，關鍵在于增加恢復林草覆被、保護濕地生態系統、加大土地沙化等土地退化治理力度。依據美麗中國“35 目標”和“50 愿景”情景模擬結果，為實現美麗中國目標，全國森林覆蓋率需在2020 年23.04%的基礎上提高到2035年的26%和2050年的30%，全國草原綜合植被覆蓋度需從當前的56.1%提高到2035年的60%和2050年的65%，濕地保護率需從當前的51.9%提高到2035 年的60%和2050年的80%，沙化土地從2020年的172萬平方千米，減少到43萬平方千米以下，并逐步得到徹底遏制。

（4）增糧。建設美麗中國的核心是提升生態系統功能，保障人民健康與全面發展。糧食安全是保障人民健康與全面發展的基礎，擴綠的同時需統籌考慮國家糧食安全。因此，必須切實加強耕地保護，全力提升耕地質量，充分挖掘鹽堿荒地等未利用地的綜合利用潛力，穩步拓展農業生產空間，提高農業綜合生產能力。依據美麗中國“35目標”和“50愿景”情景模擬結果，至2035 年和2050 年，如果北方地區新增調水600 億立方米和1 000 億立方米，可增加耕地面積200萬公頃（3 000萬畝）和333萬公頃（5 000萬畝）。

（5）發展。讓自然生態美景永駐中華大地，必須堅持綠色發展、走綠色高質量發展之路。只有走綠色發展之路，才能有效控制污染物排放，還生態環境天藍地綠鮮明本色；只有走綠色發展之路，才能提高能源資源的利用效率，實現碳達峰、碳中和目標；只有走綠色發展之路，才能把經濟活動、人的行為永遠限制在自然資源和生態環境能夠承受的限度，從而給自然生態留下休養生息的時間和空間，才能改善生態系統結構、增強生態系統功能，保障人民健康與全面發展。依據美麗中國“35目標”和“50愿景”情景模擬結果，2035年和2050年我國經濟總量將達到200萬億元和380 萬億元，人均GDP 分別達到13.9 萬元和27.8 萬元，城鎮化率分布達到70%和80%，如果不堅持綠色發展，資源環境將根本無法承載。

回顧歷史，1987年，黨中央提出經濟建設“三步走”的總體戰略：第1步，到1990年實現國民生產總值比1980 年翻一番，解決全國人民的溫飽問題；第2步，到20世紀末實現國民生產總值比1980年翻兩番；第3步，到21世紀中葉基本實現現代化，人均國民生產總值達到中等發達國家水平。在戰略目標引領下，20 世紀80 年代末我國實現了GDP 總量翻一番，1995年提前實現了GDP總量翻兩番，目前正邁向第3步目標。2015年，中央提出到2020年全國現行標準下農村貧困人口全部脫貧的目標；到2020年，提出的目標如期實現，現行標準下9 899萬農村貧困人口如期全部脫貧，小康社會全面建成。上述事實告訴我們，憑借中國政府和中國人民的雄心和偉力，美麗中國目標一定也能如期實現。

附錄 多要素神經網絡模擬

為美麗中國情景模擬特別設計的多要素神經網絡包括氣候模塊、人口模塊、經濟模塊、能源模塊、生態環境模塊五大模塊，用以模擬美麗中國特征指標的“35目標”和“50愿景”。

1 氣候模塊

選用國際上最具影響且應用廣泛的地球系統模式CNRM-CM6 與FGOALS-g 來模擬2035 年和2050 年中國氣候變化情景。其中，CNRM-CM6用來模擬未來氣溫和降水變化；FGOALS-g 用來模擬氣候變化對生態環境的影響。

氣候模式以網格化的溫室氣體排放為輸入，模擬計算各氣候要素的分布，溫室氣體的排放分為自然與人為2部分。

其中，自然排放主要受土地利用的影響，按下式計算：

式中：EmisLU為對應土地利用類型的單位面積排放（可以為負值），Area為對應土地利用類型的面積。

人為部分排放主要來自能源消耗、化工生產等，按行業分類加總得到總的排放，行業分類方式與PRIMAP-hist數據集相同②Gütschow J, Jeffery M L, Gieseke R, et al. The PRIMAP-hist national historical emissions time series. Earth System Science Data,2016, (8): 571-603.，包括能源（燃料燃燒、石油與天然氣、其他能源生產產生的排放）、工業（礦產、化工、金屬、電子行業）、農業（畜牧、除畜牧業外的農業）和其他。減去碳捕獲、利用與封存技術（CCUS）的人為固碳值，則總的國家人為排放值按下式計算：總的排放為人為與自然排放之和：

網格化方法為將國家的總排放按人口網格分配到全國③Zhang X Z, Li X X, Chen D L, et al. Overestimated climate warming and climate variability due to spatially homogeneous CO2 in climate modeling over the Northern Hemisphere since the mid-19th century. Scientific Reports, 2019, 9: 17426.，分配方法：

政策參數化是地球系統模式運行的重要方面。政策執行能力的參數化中，主要采用e 指數形式，如設定森林覆蓋率目標后，覆蓋率變化a(t) =a0*e–μt中μ就代表政策執行力度，μ越大，覆蓋率越早達到政策制定目標。約束條件是政策制定時的限制條件，分為剛性限制與軟性限制。剛性限制為不能突破的物理極限，如總的國土面積占比固定為100%，規劃的土地利用面積占比不能超過該值，實際上由于適宜性等問題（如適宜森林的土地也是適合耕作的土地），總的規劃面積占比會更小，以Areamax表示，所有規劃土地總和小于上限∑Area≤Areamax。軟性限制指由于技術等條件限制而能夠達到的極限，當發生技術躍變時限制將會消除，如油氣產生的排放由于技術進步將會逐漸減少，EmisSecoil=A*e–at，其中a表示技術導致的減排率，存在上限amax，但在技術躍變出現時，amax本身可能增大。

2 人口模塊

人口的變化采用隊列要素法對其進行預估，其基本方程如下

式中，Pt代表某隊列末期t的常住人口，P0 代表某隊列初期t的常住人口，B和D代表從初期0 到末期t之間該隊列的出生常住人口和死亡常住人口，I和O代從初期0到末期t之間該隊列的出生遷入人口和死亡遷出人口。通過場景設計，根據不同生育、死亡及遷移情景下設置對應參數，實現所有隊列的人口預測，從而實現規劃期的總人口及未來人口“年齡—性別”金字塔結構預測。

人口預測所使用的參數中，生育率、死亡率和遷移參數都主要受到經濟要素的影響，如生育率與死亡率都受到城鎮化率的影響、遷移率則受到兩地之間的經濟差距的影響；另一方面，自然氣候條件也會對生育率、死亡率、遷移參數產生影響，間接改變人口變化趨勢，基于以上的推演邏輯，使用人均國內生產總值（GDP）衡量經濟要素的影響，將人口相關的參數列為如下方程：

生育率：

F1(人均GDP,城鎮化率)× F2(溫度,降水)；

死亡率：

G1(人均GDP,城鎮化率)× G2(溫度,降水)；

遷移參數：

H1(基尼系數,人均GDP差值)× H2(溫度,降水)。

3 經濟模塊

采用聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）推出的5 個共享社會經濟路徑（SSPs）下的中國GDP增長率模擬預測數據，計算未來中國GDP總量，并選擇一種“基于夜間燈光影像（NTL）—人口的空間分解方法”進行精度更高的GDP格網化，模擬預測中國及各省區GDP。

式中，LitPop 表示LitPop 圖像中每個像素的值，LitPop圖像是通過將NTL影像的數據與Landscan人口數據集的數據相乘而產生，SLPi是第i 個行政單元LitPop數據之和。

4 能源模塊

能源受到氣候條件的影響，在能源需求方面，溫室氣體排放導致的全球溫室效應會導致對空調制冷相關能源需求增加，對取暖相關能源需求降低等；在能源供應側，溫室效應會對火電廠發電效率及水電、風電、光電等能源供應環節產生影響，可通過調整能源需求函數的轉移系數等方法模擬氣候變化的影響：

不同能源類型i的消費變化受到不同季節s溫度變化的影響，同時能源消費也會影響溫室氣體的排放：

不同能源類型的排放強度不同，能源消費通過對排放的影響對氣候變化形成反饋。

在能源供應方面，不同能源類型的效率受到自然要素如溫度、降水、風速等的影響，目前這些影響需要更深入的研究，因此本模型使用自適應算法確定關聯要素，并通過神經網絡獲取要素間的計量關系，用于未來情景預測。

5 生態環境模塊

生態環境要素的模擬采用生態環境系統動力學模型，模型建立是一個反復的過程，需要不斷形成假設、反復測試、根據測試結果修正和優化模型，其關鍵為一階微分方程。該模型設計的方程具體如下。

狀態變量方程（L）：

式中：lvS(t)——t 時刻狀態變量值；rateS(t)——該狀態變量的變化速率。

速率方程（R）：

式中：rateS(t)——狀態變量變化速率；lvS(t)——t時刻狀態變量值；aus(t)——t 時刻輔助變量值；exo(t)——t時刻外生變量值；const ——常數。

輔助方程（A）：

式中：aux*(t)——除待求解的輔助變量之外的其他輔助變量。

常量（C）：需要為其賦予一個固定的數值。

表函數（T）：系統中某些變量的關系可能是非線性的，往往較難用數學方程式來表達其關系，可采用表函數、通過圖形的模式來表現這種非線性的關系。

在此基礎上，通過調整決策變量，設定不同發展策略，進行生態環境的定量化仿真。