【正文】 目（PEPII/PAGES），全球變化與陸地生態(tài)系統(tǒng)樣帶研究（TRANSECT/GCTE），ESSP中的季風(fēng)亞洲區(qū)域集成研究項(xiàng)目（MAIRS），ODP計(jì)劃的184航次等均由我國科學(xué)家主持或擔(dān)任首席。這些都標(biāo)志著我國地球科學(xué)研究在國家基礎(chǔ)科學(xué)研究中占有十分重要的地位。近20年來，我國在地球科學(xué)前沿研究方面又取得了一系列突破性進(jìn)展。3．我國地球科學(xué)研究的現(xiàn)狀半個(gè)世紀(jì)來，中國地球科學(xué)及各分支學(xué)科得到迅速發(fā)展，不僅可以依靠自己的力量解決國家發(fā)展所面臨的有關(guān)地球科學(xué)問題，為中華民族的獨(dú)立自強(qiáng)和快速發(fā)展提供了寶貴的科學(xué)與技術(shù)支撐，取得了基于我國獨(dú)特地域環(huán)境與自然現(xiàn)象的一系列理論成就，為世界地球科學(xué)的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。地球科學(xué)的重大科學(xué)成就，無一不是學(xué)科交叉、綜合集成和協(xié)同研究的結(jié)果。在許多重要的交叉點(diǎn)上蘊(yùn)含著更多的突破機(jī)會(huì)、新的生長點(diǎn)和解決途徑，要求加強(qiáng)學(xué)科間的交叉、滲透和綜合集成，同時(shí)，研究群體和基地的作用日益突出。資源、生態(tài)與環(huán)境問題的綜合性和復(fù)雜性，使地球科學(xué)研究必須立足于全球，從地球的整體觀、系統(tǒng)觀和多時(shí)空尺度的角度，認(rèn)識(shí)發(fā)生在地球系統(tǒng)及各圈層中的物理、化學(xué)、生物過程及其相互作用。第三，地球科學(xué)前沿研究與高新技術(shù)發(fā)展融為一體，重大科學(xué)問題的解決需要跨學(xué)科的持續(xù)、有效的聯(lián)合研究，使一系列針對(duì)地球科學(xué)難題的大型研究計(jì)劃應(yīng)運(yùn)而生。其時(shí)間尺度從幾秒鐘的地震活動(dòng)到幾十億年的地球演化；空間尺度從礦物微區(qū)研究到全球環(huán)境變化。基于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展趨勢，使地球科學(xué)研究具有明顯的大科學(xué)特征。地球科學(xué)的發(fā)展需要數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、天文學(xué)、生物學(xué)和技術(shù)科學(xué)的理論、方法和現(xiàn)代技術(shù)的支持。地球科學(xué)作為基礎(chǔ)科學(xué)，其研究對(duì)象是極其復(fù)雜的行星地球。如:由WCRP、IGBP、IHDP和DIVERSITAS四大計(jì)劃組成的地球系統(tǒng)合作伙伴（ESSP）計(jì)劃,國際巖石圈計(jì)劃、美國的大陸動(dòng)力學(xué)計(jì)劃、歐洲探測計(jì)劃、綜合大洋鉆探計(jì)劃（IODP）、國際洋中脊計(jì)劃（InterRidge）、國際大陸邊緣計(jì)劃（InterMargins）等。在組織形式上，設(shè)立多學(xué)科參與的研究計(jì)劃和研究中心，力圖在更高層次上開展多學(xué)科交叉、整合研究。突出的實(shí)例有澳大利亞“玻璃地球計(jì)劃”、加拿大“勘查與科學(xué)”計(jì)劃。近年來，美國實(shí)施地球探測計(jì)劃(Earthscope)和地球?qū)嶒?yàn)室計(jì)劃（EarthLab），均以現(xiàn)代地球物理、遙感和信息技術(shù)為先導(dǎo)，對(duì)巖石圈深部結(jié)構(gòu)進(jìn)行探測，進(jìn)而建立區(qū)域地球動(dòng)力學(xué)演化模型。為適應(yīng)地球科學(xué)的發(fā)展趨勢，強(qiáng)調(diào)地球是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，地球的演化與過程具有整體性，其所有的組成要素處在共同作用之中,需要采用高度交叉、整合的研究框架。地球系統(tǒng)整體研究成為地球科學(xué)解決全球環(huán)境和資源問題的科學(xué)基礎(chǔ)，地球科學(xué)研究將進(jìn)入一個(gè)進(jìn)行科學(xué)預(yù)測和調(diào)控人類生存環(huán)境變化的時(shí)代。由此可見，地球科學(xué)將從人地關(guān)系的角度研究環(huán)境的變化及其對(duì)資源的效應(yīng)，為人類社會(huì)與自然協(xié)調(diào)發(fā)展提出科學(xué)原理和方法。地球系統(tǒng)之間的相互作用，實(shí)際上是地球各系統(tǒng)之間的界面相互作用。前一個(gè)時(shí)間尺度，主要研究人們賴以生存的地球系統(tǒng)中快速變化系統(tǒng)的變化規(guī)律及人類活動(dòng)對(duì)地球環(huán)境的影響，提高人們對(duì)未來幾十年到百年尺度地球環(huán)境變化的預(yù)報(bào)預(yù)測能力，為社會(huì)和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。 “地球系統(tǒng)的過程”(Earth system process)，“地球系統(tǒng)的聯(lián)系”(Earth system linkage)、“地球系統(tǒng)的演化”(Earth system Evolution)，成為21世紀(jì)初地球科學(xué)重要的發(fā)展前沿。近年來，由于人們已揭示和掌握了厄爾尼諾與異常氣候之間關(guān)系等各種現(xiàn)象之間的部分相互作用，使人們對(duì)厄爾尼諾現(xiàn)象的預(yù)測獲得了成功。例如，大洋盆地外形的微細(xì)變化深深地影響著大洋的環(huán)流；構(gòu)造作用的波動(dòng)會(huì)影響二氧化碳循環(huán)發(fā)生混亂；火山爆發(fā)的頻度和地震機(jī)制與地幔流體的動(dòng)力學(xué)相關(guān)聯(lián)；海洋和地幔間的流體循環(huán)肯定影響著火山活動(dòng)的特性，甚至可能是板塊構(gòu)造活動(dòng)的媒體。如果這種狀況持續(xù)下去，我們的地球最終將會(huì)變?yōu)橐粋€(gè)不適合人類和其他生命生存的星球。而且，有很多變化正在加速進(jìn)行中。目前正在發(fā)生的這些變化，實(shí)際上是人與自然之間關(guān)系的變化。其中最為重要的成果之一，就是我們認(rèn)識(shí)到地球系統(tǒng)已經(jīng)超越了至少過去50萬年的自然變率范圍。地球作為“整體”、“系統(tǒng)”的概念得到極大的增強(qiáng)，現(xiàn)代地球科學(xué)的各分支學(xué)科以前所未有的速度向前推進(jìn)，各分支學(xué)科的交叉與融合已成為必然。第二個(gè)發(fā)展階段，大約從20世紀(jì)80年代開始，由于全球性環(huán)境問題的挑戰(zhàn)，人類對(duì)地觀測能力（全球立體觀測網(wǎng)絡(luò)的建立）、地球深部探測能力和海洋觀測能力的提高，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及其對(duì)全球海量信息的處理和傳遞能力的提高，以及系統(tǒng)科學(xué)、非線性科學(xué)、復(fù)雜性科學(xué)創(chuàng)建和發(fā)展，導(dǎo)致了一門以全球環(huán)境變化、特別是以人類誘發(fā)的全球變化為研究對(duì)象，描述和理解地球系統(tǒng)整體行為、相互作用的物理、化學(xué)和生物過程的集成研究方法—地球系統(tǒng)科學(xué)。第一個(gè)發(fā)展階段，大約從20世紀(jì)30年代開始，由于數(shù)、理、化等基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展以及聲、光、電探測技術(shù)在地球科學(xué)中的應(yīng)用，使得長期注重定性的、宏觀整體的地球科學(xué)走向更加關(guān)注定量的分支學(xué)科的發(fā)展，并誕生了一批冠以數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)名稱的分支學(xué)科，如地球物理、地質(zhì)力學(xué)、地球化學(xué)、大氣物理學(xué)、數(shù)值天氣預(yù)報(bào)、大氣化學(xué)、物理海洋學(xué)、海洋化學(xué)等，做出了一批具有里程碑意義的工作，如：1915年提出大陸漂移假說，1920年創(chuàng)立米蘭柯維奇冰期間冰期旋回理論，1948年開始進(jìn)行數(shù)值天氣預(yù)報(bào)，1957年國際地球物理年和空間時(shí)代的開始，1960年首次獲得地球的衛(wèi)星影象圖，板塊構(gòu)造理論得到公認(rèn)，1971年確認(rèn)地、月系統(tǒng)年齡為45億年，1977年在海洋擴(kuò)張中心發(fā)現(xiàn)厭養(yǎng)生物， 70年代發(fā)現(xiàn)“臭氧洞”，并確認(rèn)催化循環(huán)可導(dǎo)致平流層臭氧破壞等等。2．地球科學(xué)的發(fā)展態(tài)勢與特點(diǎn) 地球科學(xué)的發(fā)展態(tài)勢與機(jī)遇回顧地球科學(xué)的發(fā)展歷程，不難發(fā)現(xiàn)，地球科學(xué)經(jīng)歷了兩個(gè)重要的發(fā)展階段。新時(shí)期的工作方針是：尊重科學(xué)，發(fā)揚(yáng)民主，提倡競爭，促進(jìn)合作，激勵(lì)創(chuàng)新，引領(lǐng)未來。人類對(duì)地球奧秘的探索精神，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)資源利用、以及生活質(zhì)量的提高對(duì)環(huán)境保護(hù)和自然災(zāi)害防治的日益增長的巨大需求，是地球科學(xué)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力。地球科學(xué)是人類認(rèn)識(shí)地球的一門基礎(chǔ)科學(xué)。依據(jù)上述認(rèn)識(shí)和發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)，地球科學(xué)基礎(chǔ)研究的發(fā)展戰(zhàn)略分兩個(gè)方面：1）由于地球科學(xué)基礎(chǔ)研究的探索性、難預(yù)測性和其不可規(guī)劃性，擬將主要經(jīng)費(fèi)（約占總經(jīng)費(fèi)65%）按學(xué)科分類，通過量大、面廣的自由申請(qǐng)項(xiàng)目給予穩(wěn)定支持，推動(dòng)各學(xué)科領(lǐng)域的創(chuàng)新性研究、學(xué)科的縱深發(fā)展和新興學(xué)科的發(fā)展。此外，戰(zhàn)略規(guī)劃依賴于大量自由探索的工作底蘊(yùn)和雄厚的科學(xué)積累。一方面，重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)往往緣于一些不可預(yù)料的偶然因素和機(jī)遇，很難通過規(guī)劃和預(yù)測產(chǎn)生；另一方面，事物是辯證的，地球科學(xué)的發(fā)展有其內(nèi)在規(guī)律，只要我們能夠營造良好的科研環(huán)境，建立有效的管理機(jī)制，對(duì)一些可望取得突破的研究方向和研究領(lǐng)域，還是可以進(jìn)行預(yù)測，并通過有計(jì)劃、有目的地開展多學(xué)科聯(lián)合研究，鼓勵(lì)有創(chuàng)新思維的科學(xué)家通過腳踏實(shí)的工作和不懈努力，最終取得突破。地球科學(xué)“十一五”發(fā)展戰(zhàn)略（征求意見稿，2005年10月8日）1. 前言探索地球形成與演化規(guī)律，利用地球資源，減輕自然災(zāi)害，優(yōu)化環(huán)境品質(zhì)，促進(jìn)人與自然的和諧發(fā)展是當(dāng)代地球科學(xué)的重要任務(wù)。地球是一個(gè)復(fù)雜的巨系統(tǒng)，對(duì)其產(chǎn)生、形成和演化規(guī)律的探索存在一定的規(guī)律性和不確定性。例如，突破性的進(jìn)展很可能更多地出現(xiàn)在多學(xué)科交叉領(lǐng)域或在一些綜合性的重大疑難科學(xué)問題上。自由探索成果的積累，既是凝煉重大科學(xué)問題的基礎(chǔ)，也是規(guī)劃地球科學(xué)發(fā)展的關(guān)鍵。2）對(duì)于那些已經(jīng)有了基本認(rèn)識(shí)，能夠根據(jù)科學(xué)規(guī)律和經(jīng)驗(yàn)做出規(guī)劃，并預(yù)示著有重要科學(xué)價(jià)值和將有重要突破的科學(xué)問題，進(jìn)行前瞻性部署，設(shè)立優(yōu)先資助領(lǐng)域，通過指南宏觀指導(dǎo)下的自由申請(qǐng)給予支持(約占總經(jīng)費(fèi)的20%)，來推動(dòng)和加快相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展，逐漸形成若干在世界上具有重要影響的主流方向和科學(xué)學(xué)派，帶動(dòng)地球科學(xué)的整體發(fā)展，推動(dòng)人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步與發(fā)展。它以地球系統(tǒng)及其組成部分為研究對(duì)象，探究發(fā)生在其中的各種現(xiàn)象、過程及過程之間相互作用機(jī)理、變化及其因果關(guān)系等，以提高對(duì)地球的認(rèn)識(shí)水平，并利用獲取的知識(shí)為解決人類生存與可持續(xù)發(fā)展中的資源供給、環(huán)境保護(hù)、減輕災(zāi)害等重大問題提供科學(xué)依據(jù)與技術(shù)支撐。 指導(dǎo)思想與基本思路制定地球科學(xué)“十一五”發(fā)展戰(zhàn)略的指導(dǎo)思想與基本思路是: 根據(jù)科學(xué)基金的職責(zé)和定位(科學(xué)基金在國家創(chuàng)新體系中的戰(zhàn)略定位是：支持基礎(chǔ)研究，堅(jiān)持自由探索，發(fā)揮導(dǎo)向作用。),尊重科學(xué)發(fā)展規(guī)律，重視科學(xué)的長遠(yuǎn)價(jià)值，把握好點(diǎn)和面的辯證關(guān)系，提高整體水平的同時(shí)，力爭在若干領(lǐng)域與發(fā)達(dá)國家并駕齊驅(qū)；以國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展綱要為指導(dǎo)，堅(jiān)持穩(wěn)定支持和超前部署相結(jié)合，堅(jiān)持科學(xué)推動(dòng)和需求牽引相結(jié)合，以科學(xué)問題為導(dǎo)向，鼓勵(lì)學(xué)科交叉；在研究地球科學(xué)發(fā)展的趨勢和特點(diǎn)、我國地球科學(xué)研究的現(xiàn)狀，分析發(fā)展機(jī)遇的基礎(chǔ)上，明確地球科學(xué)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略，優(yōu)先研究領(lǐng)域和重要研究方向。20世紀(jì)初地球科學(xué)是一門定性描述地球現(xiàn)象的科學(xué)。其中，板塊構(gòu)造理論被認(rèn)為是20世紀(jì)最偉大的科學(xué)成就之一，其意義可以與量子力學(xué)相提并論。催生了一批引領(lǐng)地球科學(xué)向著更高層次、定量的整體地球科學(xué)（即現(xiàn)代地球科學(xué)）方向發(fā)展的重大國際科學(xué)計(jì)劃，如IGBP、WCRP、IHDP、DIVERSITAS、IODP等等。在過去的10年，對(duì)地球系統(tǒng)的研究取得了重大的突破。目前，全球環(huán)境系統(tǒng)正在同時(shí)發(fā)生的這些變化的本質(zhì)、變化的幅度和速率，在我們?nèi)祟惖臍v史上，甚至可能對(duì)整個(gè)地球的歷史來說，都是前所未有的。它們雖然發(fā)生的時(shí)間不長，但是其影響卻很深遠(yuǎn)。這些變化對(duì)全球環(huán)境產(chǎn)生級(jí)聯(lián)效應(yīng)，它們還難以被認(rèn)識(shí)，并且通常無法預(yù)測，而且很多時(shí)候會(huì)突然發(fā)生。近年來，地球科學(xué)研究揭示了一個(gè)甚至在20年前幾乎沒有預(yù)測出的、影響深遠(yuǎn)的一系列發(fā)現(xiàn)：地球內(nèi)部緩慢的作用與海洋和大氣系統(tǒng)的較快運(yùn)動(dòng)之間，存在著令人驚奇的耦合關(guān)系。因此，搞不清這些復(fù)雜的相互作用，對(duì)全球性的各種現(xiàn)象就不可能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的預(yù)測。鑒于這種情況，美國國家研究理事會(huì)（National Research Council，1998）在總結(jié)20世紀(jì)后30年地球科學(xué)進(jìn)展時(shí)，強(qiáng)調(diào)“我們對(duì)地球單一層圈的了解比較深入，但對(duì)不同層圈的相互作用了解較少，特別是將地球作為一個(gè)系統(tǒng)的整體行為知之甚少”。對(duì)于過程研究主要放在兩個(gè)時(shí)間尺度上：一個(gè)是10－100年的時(shí)間尺度，另一個(gè)是幾千年到幾萬年的時(shí)間尺度。后一個(gè)時(shí)間尺度以研究地球系統(tǒng)的形成、演化為主攻目標(biāo)。因此，近年來，地球系統(tǒng)內(nèi)部的各種界面過程日益成為地球科學(xué)研究的焦點(diǎn)或核心領(lǐng)域之一。其中地球各層圈結(jié)構(gòu)、組成和相互作用，以及人類作為地球營力的作用研究，保護(hù)生態(tài)與環(huán)境將成為地球科學(xué)各學(xué)科共同的前沿。有人預(yù)言，19世紀(jì)地球科學(xué)的突破在于進(jìn)化論，20世紀(jì)地球科學(xué)的突破在于板塊構(gòu)造，那么21世紀(jì)地球科學(xué)的突破在于地球系統(tǒng)的理論。在執(zhí)行戰(zhàn)略方面，要以高新技術(shù)為先導(dǎo)，促進(jìn)多學(xué)科交叉與融合。此外，現(xiàn)代地球科學(xué)研究難度不斷加大，需要加強(qiáng)多學(xué)科綜合研究和技術(shù)集成，解決地球科學(xué)的關(guān)鍵問題。高新技術(shù)與地球科學(xué)前沿融為一體，相互影響、相互促進(jìn)，使當(dāng)代許多高新技術(shù)在地球科學(xué)研究中具有更廣闊的用武之地，引發(fā)更多的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。過去50年地球科學(xué)的發(fā)展史也表明，大型科學(xué)計(jì)劃體現(xiàn)了不同時(shí)期地球科學(xué)發(fā)展的前沿和主流方向,引領(lǐng)著地球科學(xué)及相關(guān)科學(xué)的發(fā)展。 當(dāng)代地球科學(xué)研究具有明顯的大科學(xué)特征?；诶斫獾厍蛳到y(tǒng)的過去、現(xiàn)今和未來及其可居住性的研究帶來的挑戰(zhàn)超出了單個(gè)和傳統(tǒng)學(xué)科的能力范圍。而地球科學(xué)的諸多研究又帶動(dòng)著其他基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展，比如緣于大氣科學(xué)的非線性研究、為了認(rèn)識(shí)地球深部的高溫高壓模擬實(shí)驗(yàn)研究、以及始于礦物超導(dǎo)特性的研究，都逐漸發(fā)展成為當(dāng)今科學(xué)的前沿領(lǐng)域。具體表現(xiàn)為：第一，地球科學(xué)涉獵的是復(fù)雜的、多時(shí)空尺度的基本地球過程及其相互作用。第二，基本地球過程的研究依賴于海量科學(xué)數(shù)據(jù)，地球科學(xué)是數(shù)據(jù)密集型的科學(xué)，因而更加重視應(yīng)用現(xiàn)代觀測、探測、實(shí)驗(yàn)和信息技術(shù)對(duì)基本科學(xué)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)采集、積累與分析。，地球的整體觀、系統(tǒng)觀已成為共識(shí)。以全球環(huán)境變化為例，深入的研究使大家愈來愈認(rèn)識(shí)到地球的大氣圈、水圈（含冰雪圈）、生物圈、巖石圈、地幔和地核是一個(gè)密切聯(lián)系而又相互作用的整體，不了解地球系統(tǒng)的整體行為，就難以深入理解局部環(huán)境變化，由此而提出了地球系統(tǒng)的概念。實(shí)踐證明，研究復(fù)雜的地球過程及其重大的資源、環(huán)境、災(zāi)害問題，并非單一學(xué)科和傳統(tǒng)的概念與手段所能完成。近年來，國際科學(xué)界推出了科學(xué)計(jì)劃間的“合作伙伴關(guān)系”（Partnership），“交叉項(xiàng)目”（InterProject）和“交叉計(jì)劃”（InterProgramme）等科學(xué)組織形式和活動(dòng)，促進(jìn)了地球科學(xué)的突破。 地、空、天基相結(jié)合的、多時(shí)空、多手段、全方位的立體觀測平臺(tái)已成為地球科學(xué)獲取全球信息的主要途徑，外場大型科學(xué)試驗(yàn)和計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)已成為地球科學(xué)研究的重要手段。從北京人的發(fā)現(xiàn)到早期生命演化研究，從東亞大氣環(huán)流的提出到氣候動(dòng)力學(xué)與預(yù)測研究，從陸相生油理論的建立到中國石油工業(yè)的崛起，從168個(gè)礦種的查明到礦產(chǎn)資源的大規(guī)?？碧剑瑥牡卣鸩ㄕ?、反演理論到地震災(zāi)害預(yù)測，從青藏高原研究到東海大陸科學(xué)鉆探工程的實(shí)施，從一系列地學(xué)圖件編制到數(shù)字地球框架的建立和地球空間信息技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，都是地球科學(xué)發(fā)展的突出成就。如：著名地質(zhì)學(xué)家劉東生等領(lǐng)導(dǎo)的黃土與第四紀(jì)研究，重建了更新世以來不同時(shí)間尺度氣候序列，因此而獲得2002年度國際“泰勒環(huán)境獎(jiǎng)”和2004年我國“國家最高科學(xué)技術(shù)成就獎(jiǎng)”；著名大氣科學(xué)家葉篤正先生提出了被國際氣象學(xué)界譽(yù)為長波理論的三個(gè)里程碑之一的“能量頻散理論”，指出了青藏高原對(duì)大氣環(huán)流的熱力作用和對(duì)西風(fēng)急流的分流作用，首先發(fā)現(xiàn)了大氣環(huán)流季節(jié)突變現(xiàn)象，以及他對(duì)國際地圈生物圈計(jì)劃的建立、科學(xué)規(guī)劃和全球變化科學(xué)發(fā)展的重要貢獻(xiàn)，從而榮獲第48屆“世界氣象組織獎(jiǎng)”；澄江動(dòng)物群的發(fā)現(xiàn)與寒武紀(jì)生物大爆發(fā)研究被列入20世紀(jì)最令人驚奇的發(fā)現(xiàn)之一，獲國家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。與此同時(shí)，在許多大型國際科學(xué)計(jì)劃中，我國科學(xué)家從最初的一般參與到逐步成為核心項(xiàng)目的首席科學(xué)家或負(fù)責(zé)人。在國際學(xué)術(shù)組織任職的科學(xué)家明顯增多，特別是部分中青年開始在國際組織中嶄露頭角，并擔(dān)任重要職務(wù)。我國具有獨(dú)特的自然條件，地域優(yōu)勢明顯，環(huán)太平洋、中亞、特提斯三個(gè)造山帶在中國境內(nèi)匯聚，決