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土地変化科学とは、気候、土地利用、土地被覆の変化に関する学際的な研究を指します。[ 1 ]土地変化科学は特に、時間の経過に伴う土地利用と土地被覆の変化のパターン、プロセス、および結果を評価することを目的としています。土地変化科学の目的は、気候変動に関する既存の知識と、持続可能な資源管理および土地利用政策の開発に貢献することです。この分野は、リモートセンシング、景観生態学、政治生態学など、多くの関連分野から影響を受けており、土地被覆の変化の根底にあるパターンとプロセスを評価するために幅広い方法を使用しています。土地変化科学は、森林破壊や都市化を含む、相互に関連する環境および社会問題の影響を理解するために、土地利用を人間と環境が結合したシステムとして扱います。
土地変化科学は、気候変動と地球環境変化研究の進展と並行して出現した比較的新しい分野であり、気候変動科学と適応の発展にとって重要である。それは問題指向的かつ学際的である。 [ 2 ] 20世紀半ばには、人類学や地理学などの研究分野で人間と環境の関係が出現し始めていた。[ 3 ]土地変化科学という学問分野は、特定の領域内の物の総量としての景観というドイツの概念から大まかに派生したと主張する学者もいる。[ 3 ] 20世紀後半には、文化生態学やリスク評価生態学を研究する科学者たちが、地球環境科学の基盤として理解できる人間と環境のシステムとして土地を扱う手段として、土地変化科学を発展させようと努力した。[ 3 ]
これまで、土地変化科学の目的は次のとおりでした。[ 4 ]
土地変化科学は学際的な分野であり、リモートセンシング、政治生態学、資源経済学、景観生態学、生物地理学など、多くの関連分野の影響を受けています。[ 4 ]これは気候変動の研究を補完することを目的としており、同じ期間の気候変動と併せて土地被覆と土地利用の変化を調査することで、科学者は人間の土地利用慣行が気候変動にどのように寄与しているかをよりよく理解することができます。 [ 3 ]気候変動の研究と密接に関連していることから、土地変化科学は本質的に持続可能性研究であり、そこから得られる科学的知識は、持続可能な農業、持続可能な土地利用慣行および政策の開発に影響を与えるために使用されます。[ 2 ]
土地変化科学は、土地変化の被覆の位置、範囲、変動性を定量化し、出現するパターンを分析することを含むが、社会経済的要素を含む学際的な性質を根本的に保持している。[ 5 ]
土地変化科学は、その根本的な問いが展開された国際的な科学研究の枠組みの中で主に活動している。[ 3 ]この分野は、土地と土地変化を人間と環境のシステムとして理解する点で社会文化研究と関連があるが、土地変化科学は、人間の活動とは無関係に、生態系と地球システムの構造、機能、および土地変化への影響にも焦点を当てている。土地変化科学は、土地被覆の変化の生態学的影響を定量化することから、制度レベルでの土地利用決定の社会環境的要因を理解することまで、幅広い次元を包含している。[ 6 ]その結果、土地変化科学は、幅広いデータと多様なデータ収集方法の統合に依存している。[ 6 ]これらには、例えば、土地被覆のモニタリングと評価、リスクと脆弱性のモデリング、および土地変化モデリングが含まれる。
土地変化科学は学問分野として、いくつかの課題に直面しており、その多くは学際的な性質や集計データを用いた推論の構築に関する問題に起因している。[ 7 ]例えば、土地変化科学はデータの制約や土地変化の根本的な問題に対する理解不足によって制限されている。[ 8 ]具体的には、土地変化の研究によく用いられる空間モデルは、土地変化に関する公開データへのアクセス不足、センサーの不具合、および高いレベルの変動不確実性によって制限される可能性がある。[ 8 ]そのため、モデルは短期的な予測しかできないことが多く、提供できる予測レベルが著しく制限される。[ 8 ]さらに、地球規模での土地変化の研究に不可欠な社会環境システムの事例研究を統合して組み合わせることは困難である。[ 9 ]このように、これらの後退は、土地変化科学が達成しようとしているコミュニティと環境のつながりに対する根本的な課題となっている。[ 7 ]