Abstract. The land of the conterminous United States (CONUS) has been transformed dramatically by humans over the last four centuries through land clearing, agricultural land expansion and intensification, and urban sprawl. Spatial-temporal data on long-term historical changes in land use and land cover (LULC) across the CONUS is essential for understanding and predicting the dynamics of coupled natural-human systems. A few efforts have focused on reconstructing historical databases to characterize changes in cropland and urban extent in the CONUS. However, the high-resolution and long-term trajectories of multiple land use types remain unclear. By integrating multi-source data, such as high-resolution remote sensing image-based LULC data, model-based LULC products, and historical census data, we reconstructed LULC history at an annual time scale and 1 km x 1 km spatial resolution for the CONUS in the past 390 years (1630–2020). The results show widespread expansion of cropland and urban land associated with rapid loss of natural vegetation. Newly reclaimed croplands are mainly converted from forest, shrubland, and grassland, especially in the Great Plains and North Central. Forest planting and regeneration accelerated the forest recovery in the Northeast and Southeast since the 1920s. The geospatial and long-term historical land use data from this study can be applied to assess the LULC impacts on regional climate, hydrology, carbon cycle, and greenhouse gas emissions. The datasets are available at https://doi.org/10.5281/zenodo.6469247 (Li et al., 2022).

中文翻译：

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美国人类土地改造的四个世纪历史：1630-2020

摘要。在过去的四个世纪里，人类通过土地清理、农业用地扩张和集约化以及城市扩张，极大地改变了美国本土 (CONUS) 的土地。有关美国大陆土地利用和土地覆盖 (LULC) 长期历史变化的时空数据对于理解和预测耦合的自然-人类系统的动态至关重要。一些努力的重点是重建历史数据库，以描述美国本土农田和城市范围的变化。然而，多种土地利用类型的高分辨率和长期轨迹仍不清楚。通过整合基于高分辨率遥感影像的LULC数据、基于模型的LULC产品、历史人口普查数据等多源数据，我们在过去 390 年（1630-2020 年）中以年度时间尺度和 1 km x 1 km 空间分辨率重建了 CONUS 的 LULC 历史。结果表明，农田和城市土地的广泛扩张与自然植被的迅速丧失有关。新开垦的农田主要由森林、灌丛和草地转化而来，特别是在大平原和中北部地区。自 1920 年代以来，森林种植和更新加速了东北部和东南部的森林恢复。本研究的地理空间和长期历史土地利用数据可用于评估 LULC 对区域气候、水文、碳循环和温室气体排放的影响。数据集可在 https://doi.org/10.5281/zenodo.6469247 (Li et al., 2022) 获得。结果表明，农田和城市土地的广泛扩张与自然植被的迅速丧失有关。新开垦的农田主要由森林、灌丛和草地转化而来，特别是在大平原和中北部地区。自 1920 年代以来，森林种植和更新加速了东北部和东南部的森林恢复。本研究的地理空间和长期历史土地利用数据可用于评估 LULC 对区域气候、水文、碳循环和温室气体排放的影响。数据集可在 https://doi.org/10.5281/zenodo.6469247 (Li et al., 2022) 获得。结果表明，农田和城市土地的广泛扩张与自然植被的迅速丧失有关。新开垦的农田主要由森林、灌丛和草地转化而来，特别是在大平原和中北部地区。自 1920 年代以来，森林种植和更新加速了东北部和东南部的森林恢复。本研究的地理空间和长期历史土地利用数据可用于评估 LULC 对区域气候、水文、碳循环和温室气体排放的影响。数据集可在 https://doi.org/10.5281/zenodo.6469247 (Li et al., 2022) 获得。特别是在大平原和中北部。自 1920 年代以来，森林种植和更新加速了东北部和东南部的森林恢复。本研究的地理空间和长期历史土地利用数据可用于评估 LULC 对区域气候、水文、碳循环和温室气体排放的影响。数据集可在 https://doi.org/10.5281/zenodo.6469247 (Li et al., 2022) 获得。特别是在大平原和中北部。自 1920 年代以来，森林种植和更新加速了东北部和东南部的森林恢复。本研究的地理空间和长期历史土地利用数据可用于评估 LULC 对区域气候、水文、碳循环和温室气体排放的影响。数据集可在 https://doi.org/10.5281/zenodo.6469247 (Li et al., 2022) 获得。