国家自然科学基金委员会地球科学部常务副主任  柴育成国家自然科学基金建立20年来,坚持支持基础研究,形成和发展了“项目”与“人才”两大资助板块;建立了以面上、重点、重大项目三个层次为主、一系列专项基金相互配合衔接的项目资助格局。通过基金的资助,我国成长了一大批优秀人才,提供了众多优秀科研成果,为国家的经济发展和社会进步提供了强有力的技术支撑。国家财政对自然科学基金的投入不断增长,从1986年的8000万元起步已增长到2005年的26.95亿元,资助稳步增长。自然科学基金委鼓励科研人员开展具有重要科学意义的、瞄准国际科学发展前沿的研究,以及开展针对我国国民经济和社会可持续发展中关键科学问题的创新性研究。作为研究人类家园成长过程的地球科学,是自然科学基金资助的重要领域。“十一五”期间,国家自然科学基金地球科学领域的发展战略情况如何?本报特邀基金委地球科学部常务副主任柴育成,全面介绍国家自然科学基金在地球科学领域的学科发展战略情况和优先发展的领域已经每个领域的科学目标、关键科学问题和重要研究方向,以期为地学工作者追踪地学前沿,立项申请项目提供参考。学 科 发 展 战 略“十一五”期间,保持分支学科的全面协调发展和布局的相对稳定,为国家提供战略性、前瞻性的地学知识储备和人才在注重全面性、均衡性、稳定性的同时,关注学科发展和布局的变化,改进现有学科结构与世界科学技术发展趋势不相适应的部分重视交叉学科和新兴学科,克服学科发展排他性、保守性和封闭性的负面因素在分支学科设置、经费调控、合作机制、评价体系方面为学科交叉留出发展空间,建立促进学科交叉的机制完善纵向分学科管理与横向交叉管理互补协调的管理机制不断拓展研究前沿完善可信、高效的价值评议系统,营造良好的自由探索的环境优 先 发 展 领 域优先发展领域是地球科学基础研究的战略性选择。对于那些已经有了基本认识,能够根据科学规律和经验作出判断,并预示着有重要科学价值和将有重要突破的科学问题,进行前瞻性部署,设立优先发展领域,通过指南指导下的自主申请给予支持(约占总经费的20%),来推动和加快相关领域的发展,逐渐形成若干在世界上具有重要影响的主流方向和科学学派,带动地球科学的整体发展,推动人类社会经济的进步。遴选“优先发展领域”的原则是:(1)对地球科学发展具有带动作用,具有良好基础,充分体现我国优势与特色,有利于迅速提升我国地球科学的国际地位。(2)制约我国经济与社会可持续发展的重大难题中的关键科学问题,可望对社会和经济发展产生长远影响。地 球 科 学 重 要 研 究 方 向1. 全球变化及其区域响应科学目标:以亚洲季风区为重点,通过对关键科学问题的研究,提高对全球变化规律的了解和未来变化趋势的认识,回答全球变化的成因、现在是如何运行的、未来会出现怎样的变化,为解决人类社会面临巨大的环境压力和挑战提供科学与技术支持。关键科学问题:(1)几十年至百年尺度的全球变化事件的发生规律和特征(2)全球变化的成因、人类活动的诱发机制及主导全球变化的相互作用的物理、化学和生物学过程(3)全球变化早期信号的捕捉、监测与预警(4)全球变化过程的建模、模拟与预测(5)重大全球变化事件的影响及后果(6)全球变化减缓、规避与适应对策重要研究方向:(1)亚洲季风环境系统变化与适应(2)东亚地区生态系统的碳氮格局与关键过程(3)西太平洋、东印度洋与青藏高原“三角区”的陆海气相互作用(4)过去全球变化研究(5)东亚环境变化对全球变化的影响与响应2. 地球环境演变与生命过程科学目标:充分发挥我国地史、古生物记录完整的资源优势,加强古生物学与沉积学、地球化学、地质年代学等的紧密联系;积极吸收现代生物学的最新研究成果,特别是要结合分子生物学、发育生物学、生态学等方面的进展,重新审视生物的演化与环境的关系问题,把地球环境演变与生物演化有机地联系起来;以地球早期生命演化、重大全球变化期地球环境与生命协同演化为突破口,力争推出一批原创性成果,继续保持我国在该领域的国际领先地位。关键科学问题:(1)地球早期生命和环境的协同演化(2)重大全球变化期环境效应与重要类群的起源、演化(3)“生命之树”关键支系的构建与环境制约(4)生物地球化学过程与地球表层环境演化重要研究方向:(1)地球早期生命和环境的协同演化(2)重大全球变化期环境效应与重要类群的起源演化(3)“生命之树”关键支系的化石记录和分子标记与环境制约(4)生物地球化学过程与地球表层环境演化(5)极端环境条件下的生命形式的过程3. 地球深部过程与大陆动力学科学目标:以青藏高原、大华北、华南等典型地区为突破口,以重点科学问题研究为主线,以多学科相结合为主要研究方式,应用新方法和新技术,揭示不同地质历史时期中国大陆的形成与裂解,造山作用与高原隆升和盆地形成,以及大规模岩浆活动的机理,探测现今中国大陆壳一幔系统的物理和化学三维结构及其力学状态,探讨大陆物质增生和消减的规律,建立中国大地构造格局以及大陆演化过程的新的理论框架,揭示深部动力过程对资源形成、环境演变和自然灾害的控制作用。关键科学问题:(1)大陆岩石圈结构与组成的非均一性(2)中新生代大陆变形过程及其动力学(3)大陆形成与演化机制(4)壳-幔相互作用的形式与过程重要研究方向:(1)大陆碰撞造山过程与资源、环境效应(2)大陆板内动力学过程及灾害效应(3)中国大陆边缘演化动力学(4)构造域转换的深部过程、浅部响应及动力学演化(5)地球物质流变学与大陆深部过程4. 成矿成藏过程、机理与分布科学目标:以国内急缺的重要矿产资源为主攻矿种,通过浅部地壳结构探测和模拟、区域流体系统示踪、特色成矿系统及成矿地球动力学精细研究,建立和深化中国特色成矿新理论,提高发现大型超大型矿床的能力。通过对优质烃源岩形成条件、油气运聚机理、盆地流体系统、强非均质储层地球物理预测和多尺度成像及成藏动力学过程研究,完善我国的陆相和海相生油理论,扩大成熟盆地的剩余油气资源量。加强对海底天然气水合物、大洋多金属结核结壳和热硫化物等战略性新型资源的理论研究。关键科学问题:(1)中国特色成矿系统发育的规律和成因(2)大型矿集区三维结构、流体作用与成矿作用(3)大型超大型矿床发现理论与方法(4)盆—山系统动力学与成藏作用(5)海底大规模成矿成藏理论研究重要研究方向:(1)中国紧缺与特色矿床形成机理与时空演化(2)中亚成矿域形成与再造(3)区域和全球尺度成矿系统对比(4)含油盆地动力学与成藏作用(5)复杂矿床(藏)勘查与发现的新理论(6)海底大规模成矿成藏理论5. 陆地表层系统变化过程与机理科学目标:以地球系统理论为指导,以陆地表层系统为研究对象,以自然与人类相互作用为核心,基于对过程理解的模型研究,强调不同空间尺度上多种自然过程的相互作用研究,以及自然过程和人文过程相互作用的研究,揭示陆地表层系统关键要素、过程的机制与演化规律,揭示我国区域可持续发展中人为作用与自然作用的关系,探讨实现区域可持续发展的途径。关键科学问题:(1)关键要素变化过程机制(2)界面过程与物质迁移转化规律(3)关键要素相互作用与模拟(4)综合灾害风险形成机制与评价重要研究方向:(1)陆地表层环境要素的演化过程与机理(2)生态过程、系统演化与生态地球区划(3)土壤演化过程与土壤质量(4)陆地表层系统关键要素与过程的相互作用与模拟(5)灾害形成机制与综合风险管理6. 水循环与水资源科学目标:研究区域水循环过程,建立水循环模式,研究水资源形成演化的时空特征,揭示水资源利用对生态环境影响规律,提出水资源宏观调控和优化利用模式,为区域经济可持续发展提供支撑。关键科学问题:(1)变化环境下的流域水循环规律和水与气候、生态、环境、社会的相互作用机理(2)“大气水—地表水—土壤水—地下水”的时空变化与循环过程(3)区域水资源形成与转化关系(4)人类活动对水循环的影响(5)社会水循环的驱动机理重要研究方向:(1)大陆尺度水循环规律与水资源形成转化机制(2)流域水系统与生态系统和气候的相互作用(3)区域水循环及水资源综合集成系统与模型(4)水循环变化与水资源可持续利用7. 人类活动对环境变化的影响及其调控原理科学目标:以地球系统科学观和可持续发展为指导,以区域性、全局性、典型性和关键性环境问题为突破口,研究人类活动对环境变化的影响及其调控原理,进而采取正确的、有效的调控措施。关键科学问题:(1)人类活动影响下的地球环境演变(2)重大工程建设对生态与环境的影响(3)持久性有毒污染物时间空分布特征、活动因素(4)如何区别自然因素与人类活动引起污染重要研究方向:(1)人与环境相互作用过程与机理(2)城市化过程与区域发展(3)区域环境污染机理与生态系统和人类健康8. 海洋资源、环境与生态系统科学目标:紧紧围绕该领域的国际前沿和与国家重大南非求密切相关的科学问题,立足近海,面向深海大洋和极地海域,以海洋资源的演变规律、海洋环境与生态系统的相互作用及其在气候变化中的作用为重点,力争在近海海洋过程与生态系统变异、深海大洋与极地的环境演变等方面取得重要科学进展。关键科学问题:(1)海洋动力过程与环境变化(2)海洋生态系统与生物地球化学过程(3)海洋生态系统结构、功能与生物多样(4)陆—海相互作用及其环境效应(5)深海大洋环境与生态系统(6)极区环境变化与海—陆—气—冰相互作用重要研究方向:(1)海洋动力过程与环境变化(2)海洋生态系统与生物地球化学过程(3)海洋生态系统结构、功能与生物多样性(4)陆一海相互作用及其环境效应(5)深海大洋环境与生态系统(6)极区环境变化与海—陆—气—冰相互作用9. 天气与气候系统变化过程与机制科学目标:认识由气候系统主导的灾害性天气和气候的各种物理、化学和生物过程,它们的时空特征、变化规律、相互联系和物理机制,捕捉重大天气、气候事件的前期征兆,改进天气预报的精度,发展新一代气候模式、参报方法和气候预测理论。“十一五”期间重点围绕气候系统过程、模式与预测理论,灾害性天气动力学与可预报性理论,大气化学,这界层物理与大气环境,中高层大气动力学过程和云雾物理等方面开展创新研究,力争在天气与气候系统变化机制方面取得重要进展。关键科学问题:(1)灾害性天气预报精度的进一步提高,预报时效的延伸,以及预报对象的拓展问题(2)气候系统变化研究和月、季度、年际、年代际尺度气候预测理论与预测过程(3)人类活动—气候变化—社会经济发展的相互作用;天气、气候系统模式的发展(4)海量探测数据的处理、分析和同化应用(5)天气、气候要素探测的新原理新方法和新技术研究(6)云雾的物理和化学过程与人工影响天气。重要研究方向:(1)气候系统过程,模式与预测理论(2)灾害性天气动力学与可预报性理论(3)大气化学、边界层物理与大气环境(4)中高层大气动力学过程(5)云雾的物理和化学过程与人工影响天气10. 日地空间环境与空间天气科学目标:以日地系统不同空间层次的空间天气过程研究为基础,形成空间天气连续过程的整体性理论框架,取得有重大影响的原创性新进展;建立日地系统空间天气事件的因果链模式和发展以物理预报为基础的集成预报方法;实现与数理、信息、材料和生命科学等的从学科交叉,开拓空间天气对人类活动影响的机理研究;发展空间天气探测新概念和新方法,提出空间天气系列卫星的新概念方案,开拓空间天气研究新局面。鼓励与国家重大科学计划相关的空间天气基础研究。关键科学问题(1)日冕物质抛射、触发机制,输出过程、源区物理过程(2)太阳表面结构和太阳风的三维、自治结构,以及各种间断面对行星际扰动传播的影响(3)行星际扰动与磁层相互作用,磁层空间暴多时空尺度物理过程,以及磁层—电离层—中高层间大气耦合过程(4)空间等离子体磁重联物理过程、加热和带电粒子加速机制,以及等离双体波动和不稳定性的激发机制(5)空间灾变天气对信息、材料、微电子器件的损伤,以及对空间生命和人体健康影响的机理(6)日地系统各空间区域的预报指标、预报模式和方法(7)太阳多波段测量方法和技术,行星际扰动、磁层、电离层和中高层大气的成像和遥感技术,以及小卫星星座技术重要研究方向:(1)空间天气驱动源(2)空间天气过程与建模(3)空间天气对人类活动的影响(4)空间天气探测新概念和新方法11. 地球系统模式与模拟科学目标:以地球海量观测数据为基础,以信息技术为手段,研究地球系统的特征研究,建立描述地球系统的综合指标体系,进而开展地球系统过程的定量模拟,综合研究各类地学信息,了解地球系统现在状况及未来变化趋势,从而对地球系统未来状况作出预测。关键科学问题:(1)主导地球系统整体行为的特征变量和关键过程(复杂系统的非线性过程)(2)地球系统模式的设计和发展(3)地球系统重要事件和过程的模拟(4)地球各层圈资料同化与集成(5)地球系统整体变化规律与预测重要研究方向:(1)地球系统关键过程的识别(2)地球系统横式的设计和发展(3)地球系统过程的模拟(4)地球各层圈资料同化与集成(5)地球系统整体变化规律与预测12. 地球系统观测、探测与信息处理的新原理、新方法和新技术科学目标:以高新技术为先导,进一步探索地球系统观测与分析的新原理、新方法和新技术,为地球科学的基础科学问题研究提供新的途径和手段。关键科学问题:(1)对地探测技术与遥感理论(2)地球内部、海洋探测技术与实验研究(3)微区分析技术与高精度定年(4)地球信息系统与虚拟现实技术重要研究方向:(1)对地观测和大气探测新原理与新技术(2)地球深部与海洋探测理论新技术(3)微区分析与高精度定年技术(4)地球空间信息科学技术(5)地球灾害监测与评价技术(2006.11.25,地质勘查导报,3版)

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