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地球系統科學研究

來源:UC論文網2019-05-17 09:58

摘要:

  摘要:地球系統科學是人類社會可持續發展的科學基礎。近20年來,地球系統科學研究廣泛開展,我國科學家積極地參加各項國際計劃。地球系統科學將是21世紀地球科學的主旋律。  摘要:地球系統科學;全球變化;世界氣候研究計劃  作者:郭慶春,孔令軍,張小永,史永博  中圖分類號:N94文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2011)22-0016-01  0引言  地球系統科學可以概括為:把地球系...

  摘要:地球系統科學是人類社會可持續發展的科學基礎。近20年來,地球系統科學研究廣泛開展,我國科學家積極地參加各項國際計劃。地球系統科學將是21世紀地球科學的主旋律。


  摘要:地球系統科學;全球變化;世界氣候研究計劃


  作者:郭慶春,孔令軍,張小永,史永博


  中圖分類號:N94文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2011)22-0016-01


  0引言


  地球系統科學可以概括為:把地球系統作為一個整體,研究其各圈層之間的物理、化學和生物過程之間的相互作用并與人類活動結合起來,借以了解現狀和過去并預見未來的一門學科。目的是為全球環境變化預測建立科學基礎,并為地球系統和人類社會的可持續發展提供科學依據。地球系統科學研究的空間范圍從地心到地球外層空間,時間度從幾百年到幾百萬年。


  “全球變化”、“地球系統科學”已廣泛列入各種有關的科學研究發展計劃,并廣泛開展,成績卓著。20多年來“全球變化”的研究令人信服地表明:當今世界的自然條件都在變化,而這種種變化之間,又有著意想不到的相互聯系。溫室氣體排放的后果,不僅使大氣的CO2增多、全球變暖,而且造成地球表面一系列界面的抬升:海平面抬升,雪線上升,大氣圈對流層頂的高度也在上升[1-2];還改變著海水的化學成分,溫室效應甚至還可以間接地改變地球重力場:冰消期以來冰蓋消融、地殼反彈,地球扁率長期下降。全球變化研究還認識到生物過程同物理過程和化學過程的強烈相互作用,形成了適于生命居住的地球環境,海洋生物控制著海洋與大氣間的二氧化碳交換方式(生物泵),陸地生物是地球系統運行的重要組份。2001年IGBP科學叢書之四強調全球變化研究取得了豐碩成果,揭示了地球系統的復雜性和相互作用的本質,以及人類活動影響該系統的方式;全球變化已經超越地球系統過去50萬年的自然變率范圍,目前正在發生的變化的本質,變化的幅度和速率都是前所未有的。四大計劃強調要構建一種綜合的地球系統科學,以應對全球可持續發展的挑戰。


  1未來世界研究方向


  地球系統的觀測與模擬:2005年國際地球觀測組織審定了全球綜合地球觀測系統十年計劃。計劃涵蓋地基,海基,空基,天基觀測。連續監測地球系統,增進對地球動力學過程的了解,增強對地球系統的預測。世界氣候研究計劃核心項目:氣候變率與可預報性(CLIVAR)、全球能量與水循環試驗(GEWEX)、平流層過程及其在氣候中的作用(SPARC)、氣候與冰凍圈(CLIC)、海洋表層-低層大氣研究(SOLAS)。國際地圈生物圈計劃核心項目:地球系統的分析、集成與模擬(AIMES)、全球大洋生態系統動力學(GLOBEC)、全球土地項目(GLP)、國際全球大氣化學(IGAC)、綜合土地生態系統-大氣過程研究(ILEAPS)、綜合海洋生物地球化學和生態系統研究(IMBER)、海岸帶的陸海相互作用(LOICZ)、古全球變化(PAGES)。國際生物多樣性科學計劃三個核心項目:發現生物多樣性和預測其變化(bioDISCOVERY)、評估生物多樣性變化對生態系統功能和服務的影響(ecoSERVICES)、發展生物多樣性的保護和可持續利用科學(bioSUSTANABILITY)。全球環境變化國際人文因素計劃核心項目:全球環境變化與人類安全(GECHS)、全球環境變化的制度因素(IDGEC)、工業轉型(IT)、土地利用與土地覆蓋變化(LUCC)、海岸帶陸海相互作用(LOICZ)、城市化與全球環境變化(UGEC)、全球土地項目。


  2我國未來發展方向


  過程和機理研究。地球系統研究中,既有采集記錄、現象描述的方面,又有追蹤過程、探索機理的方面。現象中必然會有地球系統運行、演變的自身規律,這就需要通過現象的記錄去探索機理。加強基礎研究,強調全球化的研究工作特點,面向全球,突出過程和機理。


  加強學科交叉,發展綜合性多學科論壇。學科交叉的重要性在我國有普遍的共識,但付諸行動有時又不那么容易。美國AGU有著88年歷史,是世界著名的多學科學術組織,每年春秋兩次大會吸引了全世界地學家的眼球,說明了它的影響力。我國地學界各個學會是否要逐步考慮“分久必合”,2007年在北京舉辦全球變化的聯合學術大會,是好的開端,綜合的地學會議可以從中小規模的論壇開始,從培養綜合交叉文化做起。


  熱點創新和原始創新。跟蹤外國的研究方向,有時受到指責,但在國際的研究熱點中創新應受到鼓勵,有人分析歷史上的諾貝爾獎,一段時期內在一些熱點中產生了多個獎項,海底擴張說形成的熱點導致板塊構造理論的產生,熱點代表著新開拓的園地,眾人的耕耘使其百花盛開,果實累累。原始創新常常有一種更高的要求,希望開拓一個新的領域,新的方向,提出新的學說,新的理論;選擇有前景的重大科學問題,設置大型研究計劃,開展長期工作,實現原始創新的突破。


  3結論


  地球系統科學最有可能以全球變化為中心建成一門獨立的新學科,地球生物學和地球微生物學將在地球系統的學術框架中發展起來,地球系統概念同地學各學科的互動繼續發展,在條件成熟時出現新的分支學科,進一步提高我國地學研究水平,加強學科交叉,增強原始創新能力,根據實際的研究力量和科學積累,選擇有突破前景的重大課題,通過記錄、模型與觀測三結合,實現既有本國特色又與國際接軌的全國和長期性的大型研究計劃,朝著地學強國的目標努力。

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