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地球系统科学研究

来源:UC论文网2019-05-17 09:58

摘要:

  摘要:地球系统科学是人类社会可持续发展的科学基础。近20年来,地球系统科学研究广泛开展,我国科学家积极地参加各项国际计划。地球系统科学将是21世纪地球科学的主旋律。  摘要:地球系统科学;全球变化;世界气候研究计划  作者:郭庆春,孔令军,张小永,史永博  中图分类号:N94文献标识码:A文章编号:1006-4311(2011)22-0016-01  0引言  地球系统科学可以概括为:把地球系...

  摘要:地球系统科学是人类社会可持续发展的科学基础。近20年来,地球系统科学研究广泛开展,我国科学家积极地参加各项国际计划。地球系统科学将是21世纪地球科学的主旋律。


  摘要:地球系统科学;全球变化;世界气候研究计划


  作者:郭庆春,孔令军,张小永,史永博


  中图分类号:N94文献标识码:A文章编号:1006-4311(2011)22-0016-01


  0引言


  地球系统科学可以概括为:把地球系统作为一个整体,研究其各圈层之间的物理、化学和生物过程之间的相互作用并与人类活动结合起来,借以了解现状和过去并预见未来的一门学科。目的是为全球环境变化预测建立科学基础,并为地球系统和人类社会的可持续发展提供科学依据。地球系统科学研究的空间范围从地心到地球外层空间,时间度从几百年到几百万年。


  “全球变化”、“地球系统科学”已广泛列入各种有关的科学研究发展计划,并广泛开展,成绩卓著。20多年来“全球变化”的研究令人信服地表明:当今世界的自然条件都在变化,而这种种变化之间,又有着意想不到的相互联系。温室气体排放的后果,不仅使大气的CO2增多、全球变暖,而且造成地球表面一系列界面的抬升:海平面抬升,雪线上升,大气圈对流层顶的高度也在上升[1-2];还改变着海水的化学成分,温室效应甚至还可以间接地改变地球重力场:冰消期以来冰盖消融、地壳反弹,地球扁率长期下降。全球变化研究还认识到生物过程同物理过程和化学过程的强烈相互作用,形成了适于生命居住的地球环境,海洋生物控制着海洋与大气间的二氧化碳交换方式(生物泵),陆地生物是地球系统运行的重要组份。2001年IGBP科学丛书之四强调全球变化研究取得了丰硕成果,揭示了地球系统的复杂性和相互作用的本质,以及人类活动影响该系统的方式;全球变化已经超越地球系统过去50万年的自然变率范围,目前正在发生的变化的本质,变化的幅度和速率都是前所未有的。四大计划强调要构建一种综合的地球系统科学,以应对全球可持续发展的挑战。


  1未来世界研究方向


  地球系统的观测与模拟:2005年国际地球观测组织审定了全球综合地球观测系统十年计划。计划涵盖地基,海基,空基,天基观测。连续监测地球系统,增进对地球动力学过程的了解,增强对地球系统的预测。世界气候研究计划核心项目:气候变率与可预报性(CLIVAR)、全球能量与水循环试验(GEWEX)、平流层过程及其在气候中的作用(SPARC)、气候与冰冻圈(CLIC)、海洋表层-低层大气研究(SOLAS)。国际地圈生物圈计划核心项目:地球系统的分析、集成与模拟(AIMES)、全球大洋生态系统动力学(GLOBEC)、全球土地项目(GLP)、国际全球大气化学(IGAC)、综合土地生态系统-大气过程研究(ILEAPS)、综合海洋生物地球化学和生态系统研究(IMBER)、海岸带的陆海相互作用(LOICZ)、古全球变化(PAGES)。国际生物多样性科学计划三个核心项目:发现生物多样性和预测其变化(bioDISCOVERY)、评估生物多样性变化对生态系统功能和服务的影响(ecoSERVICES)、发展生物多样性的保护和可持续利用科学(bioSUSTANABILITY)。全球环境变化国际人文因素计划核心项目:全球环境变化与人类安全(GECHS)、全球环境变化的制度因素(IDGEC)、工业转型(IT)、土地利用与土地覆盖变化(LUCC)、海岸带陆海相互作用(LOICZ)、城市化与全球环境变化(UGEC)、全球土地项目。


  2我国未来发展方向


  过程和机理研究。地球系统研究中,既有采集记录、现象描述的方面,又有追踪过程、探索机理的方面。现象中必然会有地球系统运行、演变的自身规律,这就需要通过现象的记录去探索机理。加强基础研究,强调全球化的研究工作特点,面向全球,突出过程和机理。


  加强学科交叉,发展综合性多学科论坛。学科交叉的重要性在我国有普遍的共识,但付诸行动有时又不那么容易。美国AGU有着88年历史,是世界著名的多学科学术组织,每年春秋两次大会吸引了全世界地学家的眼球,说明了它的影响力。我国地学界各个学会是否要逐步考虑“分久必合”,2007年在北京举办全球变化的联合学术大会,是好的开端,综合的地学会议可以从中小规模的论坛开始,从培养综合交叉文化做起。


  热点创新和原始创新。跟踪外国的研究方向,有时受到指责,但在国际的研究热点中创新应受到鼓励,有人分析历史上的诺贝尔奖,一段时期内在一些热点中产生了多个奖项,海底扩张说形成的热点导致板块构造理论的产生,热点代表着新开拓的园地,众人的耕耘使其百花盛开,果实累累。原始创新常常有一种更高的要求,希望开拓一个新的领域,新的方向,提出新的学说,新的理论;选择有前景的重大科学问题,设置大型研究计划,开展长期工作,实现原始创新的突破。


  3结论


  地球系统科学最有可能以全球变化为中心建成一门独立的新学科,地球生物学和地球微生物学将在地球系统的学术框架中发展起来,地球系统概念同地学各学科的互动继续发展,在条件成熟时出现新的分支学科,进一步提高我国地学研究水平,加强学科交叉,增强原始创新能力,根据实际的研究力量和科学积累,选择有突破前景的重大课题,通过记录、模型与观测三结合,实现既有本国特色又与国际接轨的全国和长期性的大型研究计划,朝着地学强国的目标努力。

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