国家科学思想库 学术引领系列 未来10年中国学科发展战略：地球科学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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国家自然科学基金委员会，中国科学院 编

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• 地球科学
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• 中国
• 学术研究
• 科学思想
• 科技前沿
• 国家战略
• 交叉学科

出版社： 科学出版社有限责任公司

ISBN：9787030329813

版次：1

商品编码：11872546

包装：平装

丛书名： 未来10年中国科学发展战略

开本：16开

出版时间：2012-03-01

用纸：胶版纸

页数：296

字数：438000

正文语种：中文

内容简介

　　“未来10年中国学科发展战略”丛书是国家自然科学基金委员会和中国科学院学部历时两年多联合开展研究的重要成果，凝聚着600多位院士、专家的智慧和心血，对广大科技工作者洞悉学科发展规律、了解前沿领域和重点方向及开展科技创新等有重要的参考价值，对促进我国学科均衡、协调、可持续发展必将发挥积极作用。
　　本书全面总结了近年来地球科学的研究现状和研究动态，客观分析了学科发展态势，从学科的发展规律和研究特点出发，前瞻性地思考了学科的整体布局，提出了地球科学的重要科学问题、前沿方向及我国发展该学科领域的政策措施等。
　　本书不仅对相关领域科技工作者和高校师生有重要的参考价值，同时也是科技管理者和社会公众了解地球科学发展现状及趋势读本。

目录

总序（路甬祥 陈宜瑜）
前言
摘要
Abstract

第一章 大气科学
第一节 战略地位
第二节 发展规律与发展态势
一、基本定义与内涵
二、发展规律和研究特点
第三节 发展现状
一、天气学和大气动力学
二、大气物理学
三、大气化学
四、气候系统动力学与气候变化
第四节 学科发展布局
一、战略目标
二、战略布局
三、学科发展布局、交叉学科重点发展方向
第五节 未来5～10年的优先发展领域与交叉研究领域
一、优先领域发展目标
二、优先领域重点方向
三、重大交叉研究领域
第六节 国际合作与交流
一、亚洲季风
二、台风
三、气溶胶、云、降水相互作用
第七节 保障学科发展的政策措施
一、持续稳定的经费支持
二、加强团队建设
三、发展综合观测技术和方法
四、鼓励交叉研究
参考文献

第二章 地理学
第一节 战略地位
一、地理学在科学和知识体系中的地位
二、地理学在满足国民经济和社会发展上的作用
三、地理学对实施《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》的支撑作用
第二节 发展规律与发展态势
一、地理学的学科特点
二、地理学的国际发展态势
三、地理学的发展规律
第三节 我国地理学发展现状
一、地理学科研方向的突破
二、地理学对社会和科学的贡献
三、地理学存在的主要问题
第四节 学科发展布局
一、总体思路
二、战略目标
三、学科发展方向
第五节 未来5～10年的优先发展领域与交叉研究领域
一、优先领域与重点方向
二、重大交叉研究领域
第六节 国际合作与竞争
一、国际合作交流中的科学立场与国家利益立场
二、地理学国际合作与竞争的主要领域
第七节 保障学科发展的政策措施
一、政策与社会保障
二、投入保障
三、教育保障
四、组织保障
参考文献

第三章 地质学
第一节 战略地位
第二节 发展规律与发展态势
一、地质学学科特点
二、地质学国际发展动态与趋势
第三节 发展现状
一、我国地质学在国际上的地位
二、国内外差距
第四节 学科发展布局
一、指导思想
二、布局原则
三、发展目标
四、分学科发展布局和重点发展方向
第五节 未来5～10年的优先发展领域与交叉研究领域
一、优选原则
二、地质学优先发展领域
三、地质学交叉研究领域
第六节 国际合作与交流
第七节 保障措施
参考文献

第四章 地球物理学
第一节 战略地位
第二节 发展规律与发展态势
第三节 发展现状
第四节 学科发展布局
一、总体发展战略布局
二、未来5～15年地球物理学科的重点发展方向
三、交叉学科发展布局与发展方向
第五节 未来5～10年的优先发展领域与交叉研究领域
一、优先发展领域
二、重大交叉研究领域
第六节 国际合作与交流
第七节 保障措施
参考文献

第五章 地球化学
第一节 战略地位
第二节 发展规律与发展态势
一、微量元素地球化学
二、稳定同位素地球化学
三、放射性同位素地球化学
四、有机地球化学
五、岩石地球化学
六、环境地球化学
七、矿床地球化学
八、表生地球化学
九、生物地球化学
十、实验地球化学
十一、计算地球化学
十二、化学地球动力学
第三节 发展现状
一、微量元素地球化学
二、稳定同位素地球化学
三、放射性同位素地球化学
四、有机地球化学
五、岩石地球化学
六、环境地球化学
七、矿床地球化学
八、表生地球化学
九、生物地球化学
十、实验地球化学
十一、计算地球化学
十二、化学地球动力学
第四节 学科发展布局
一、微量元素地球化学
二、稳定同位素地球化学
三、放射性同位素地球化学
四、有机地球化学
五、岩石地球化学
六、环境地球化学
七、矿床地球化学
八、表生地球化学
九、生物地球化学
十、实验地球化学
十一、计算地球化学
十二、化学地球动力学
第五节 未来5～10年的优先发展领域与交叉研究领域
一、优先发展领域
二、重要交叉领域
第六节 国际合作与交流
第七节 保障措施
参考文献

第六章 地球系统科学
第一节 引言
第二节 发展规律与发展态势
一、地球系统科学概念的提出
二、地球系统科学的内涵
三、地球系统科学研究发展动态
第三节 发展现状和研究特点
一、地球系统科学理念不断更新，向着人类可实际利用的方向发展
二、观测监测研究网络和科学钻探是地球系统科学研究的基本平台和手段
三、评估、模拟与预测能力的发展为地球系统科学提供了重要支撑
四、全球和区域大型合作计划成为地球系统科学研究的重要组织形式
五、建立地球系统科学组织与教育机构成为一种新的趋势
六、我国的研究现状
第四节 地球系统科学的定义、研究目标和科学意义
一、地球系统科学的定义
二、地球系统科学研究目标
三、地球系统科学研究的科学意义
第五节 未来5～10年的优先发展领域与交叉研究领域
一、地球系统历史
二、生命演化和地球深部过程与地球系统
三、生物圈的关键过程和生物多样性与地球系统
四、我国区域水循环与地球系统
五、冰冻圈演变过程、与其他圈层相互作用及其环境效应
六、大气气溶胶和大气污染物与地球系统
七、东亚区域环境系统的物理、化学、生物和地质过程与地球系统
八、我国海平面和海陆过渡带变化的动力学及趋势预测
九、全球变暖的自然和人为因素与温室气体的控制
十、全球环境变化的人类适应与地球管理
第六节 保障措施和支撑体系
一、观测数据获取
二、地球科学钻探的系统开展
三、代用资料数字化
四、数据平台建立
五、虚拟地球系统
六、人才培养
参考文献

精彩书摘

　　《国家科学思想库 学术引领系列 未来10年中国学科发展战略：地球科学》：
　　一、地理学在科学和知识体系中的地位
　　正如所有现象都在时间中存在而有其历史一样，所有现象也在空间中存在而有其地理，地理和历史是我们认识世界不可或缺的两个重要视角（RGC，1997）。钱学森院士倡导建立地理科学体系，认为地理科学是与自然科学、社会科学、数学科学、系统科学、思维科学、人体科学、文艺理论、军事科学和行为科学相并列的科学部门，并且充当自然科学与社会科学之间桥梁的角色。他还提出，在五大开放的复杂巨系统中，地理系统是位于星系系统与社会系统之间的开放复杂巨系统。地理建设是与政治文明建设、物质文明建设、精神文明建设并列的四大社会总体建设之一（钱学森，1994）。
　　地理学的研究对象是作为人类家园的地球表层以及人地（即人类与地理环境）关系地域系统。地理学以人类环境、人地关系、空间关联为核心，发展出不同的关键概念和观点，以不同的尺度来解读地表事物的空间分布及其变化。这些关键概念包括空间、时间、地方（和区域）、尺度、系统、景观、人与自然、全球化、发展、风险；地理学的这些概念是动态的、开放的，正如地理学本身是动态的、开放的一样。因此，在研究对象的界定上，地理学不像其他学科那么清晰，而这正是地理学充满活力又令人神往的魅力所在。地理学以综合性和区域性为主要特色，已成为自然科学、社会科学和人文科学乃至工程技术之间的一座桥梁。由此使地理学对人类与环境的相互作用、复杂世界及不同类型现象间的关联具有独特的洞察力和更深层的了解，并在社会实践中发挥独特的作用。可见，地理学在整个人类知识体系中占有重要地位。
　　地理学具有深厚的自然科学传统，不断提出所要研究的科学问题，并遵循一套从观测、度量、实验、假设、证实（或证伪）到理论概括、逻辑推导和实践检验，并不断反馈、往复的科学方法链。地理学也紧密联系社会科学，关注人类社会和人类活动，力图揭示不断变化着的经济、社会和政治之间的关系，特别注重这些关系的空间组织和空间结构，采用多样的社会科学理论和方法。地理学还充满人文关怀，在历史和现实的背景中、在物质和精神的领域内，关注人对地理环境的知觉、情感、体验、信仰、价值观、想象和创造性（Cliffordeta1.，2009）。
　　地理学家用以观察世界的三个“透镜”——地方的综合、地方间的相互依赖、尺度间的相互依赖，是地理学思维和方法为科学认知作出的独特贡献。
　　地理学关注一系列当代前沿性科学问题，提升了对科学知识的贡献。地理学与其他科学将进一步发展更具建设性的伙伴关系，把它们解决问题的独特视角和方法结合起来；同时学术界也将更加了解地理学及其视角能对科学知识作出的贡献。
　　总之，地理学的研究对象很广泛，其研究主题、所用方法、所持哲学及伦理立场都很多样，关键在于如何驾驭这种多样性而不是被其淹没（Nicholaseta1.，2007）。地理学在不同空间尺度上研究事物的分布及其变化过程，着力解读因为专注细节而忽略了的整体特征和相互关系，注重实地调查和直接的现实经历，依赖精确观测、实验分析、地图、遥感技术和地理信息系统等科学手段。地理学旨在认识地球表层的复杂性、景观的多样性及其中社会经济和文化传统的丰富性。地理学关注各种不同形式的人类生计和发展问题及其与资源、环境的关系。地理学通过诠释上述问题的多样性和连贯性，促进人与自然的和谐，促进人与人之间的相互理解和交流（克拉瓦尔，2007）。
　　……

前言/序言

　　地球科学是认识行星地球形成和演化的一门自然科学。它以各圈层包括大气圈、生物圈（含土壤圈）、岩石圈和水圈（含冰冻圈），乃至人类圈及其组成部分为对象，研究地球系统整体及各圈层相互作用的过程、变化、规律、机理及其相互关系等，以提高对行星地球的认知水平，创建表征行星地球的特征和动力学的理论；并利用获取的知识体系为解决人类生存与可持续发展中的资源和能源供给、生态环境保护、自然灾害防治等重大问题提供科学依据、有效途径与技术支撑。地球科学发展的驱动力来自于社会进步和学科自身发展的需求，也来自于人类探索自然的强烈兴趣以及科学新技术和新方法的充分应用。
　　20世纪80年代以来，随着全球资源、能源和环境问题的日益突出，全球环境变化成为公认的事实。与此同时，随着包括从外层空间对地球观测在内的地球观测系统的发展，地球系统科学逐渐成为地球科学的前沿领域。地球科学的研究目标、途径和理念随之发生深刻的变化，地球科学研究进入新的发展阶段。
　　在未来10～20年或更长时期内，地球科学面临探寻地球和太阳系行星与生命起源的协同演化；地球各圈层物质组成、运移及地球物理场对地球过程的基础作用；地球内部过程与板块构造；气候和环境变化规律与机理；行星地球的内部、外部和场的相互作用；地球资源开采、自然灾害（如地震、火山、干旱和暴雨等）减轻与地球环境的保护等前沿性和基础性重大科学和实践问题的挑战。这些挑战要求地球科学各分支学科及地球科学与其他学科之间实现交叉融合，强调采用新的观测、监测、探测、实验、分析、模拟和建立理论模型等先进技术手段，建立全球观测系统、数据网络、实验和管理的平台，并以此来认识、理解和适应人类赖以生存的行星地球及其变化。
　　为了落实《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》对基础研究的战略定位，从学科发展、科学前沿和国家紧迫需求等方面加强基础研究，国家自然科学基金委员会与中国科学院联合开展学科战略研究，旨在筹划未来，推动我国学科均衡协调发展，促进原创性成果和理论的诞生。希望通过充分研讨和广泛的咨询审议，提出2011～2020年我国地球科学的学科发展布局、优先发展方向和学科交叉的重大科学问题等，以期为国家发展基础研究提出政策建议，为相关基础研究的战略发展规划提供决策依据。

探索未知，驱动未来：全球视角下的基础科学前沿 本书汇集了全球顶尖科研机构和学者的集体智慧，深入剖析了当前人类知识体系中最具颠覆性潜力的基础科学领域。它不是对既有学科进行简单的梳理和总结，而是以高度前瞻性的视角，描绘了未来十年乃至更长时间内，基础研究可能触及的无人区和可能实现的跨越式发展。 第一部分：宇宙深处的低语与宏大叙事 本篇聚焦于宇宙学、高能物理学和天体物理学的最新进展与未来方向。我们不再满足于对已知星系和物质的观测，而是将目光投向暗物质和暗能量的本质——这两种占据宇宙绝大部分质量和能量的神秘存在，依然是当代物理学最大的谜团。书中详细探讨了新一代空间望远镜和地面大型设施（如平方公里阵列射电望远镜SKA）的设计理念与预期科学目标，它们将如何帮助我们捕捉到宇宙诞生之初的微弱信号，揭示暴胀理论的细节，并精确测绘宇宙的膨胀历史。 特别值得关注的是，量子引力理论的最新进展被置于核心位置。从弦理论的最新修正到圈量子引力的实验可检验性，本书对那些试图统一广义相对论与量子力学的宏伟理论框架进行了严谨的梳理和批判性评估。此外，对系外行星的深入研究不再局限于宜居带的搜寻，而是转向了对地外生命存在性的生物标志物（biosignatures）的精细分析，以及对系外行星大气层化学构成的首次普查。 第二部分：物质的边界与量子世界的革命 物质科学与量子信息技术是推动下一次工业革命的关键驱动力。本部分详尽分析了凝聚态物理学的“新材料时代”的来临。超导材料的研究已不再停留在传统的铜氧化物或铁基超导体，而是转向了拓扑绝缘体、二维材料（如石墨烯的异构体和过渡金属硫化物）在光电、催化以及柔性电子学中的颠覆性应用。书中深入探讨了如何利用原子级精度调控材料的电子结构，以实现特定功能，例如室温超导体的理论突破和新型量子传感器（如基于金刚石氮空位中心的传感器）的实用化。 量子计算和信息科学的进展被系统地呈现。不同于专注于单一计算模型的介绍，本书对比了基于超导电路、离子阱、拓扑量子位和中性原子阵列等多种物理平台的技术成熟度、可扩展性和容错能力。重点讨论了量子纠错码的理论优化与实际实现中的挑战，以及量子模拟在解决传统计算无法企及的复杂多体问题（如新催化剂设计和药物分子折叠）方面的巨大潜力。量子通信的安全性和全球网络构建的路线图也被详尽阐述。 第三部分：生命起源与人类健康的深度解析 生命科学的突破正以前所未有的速度重塑我们对生命本身的理解。本书将研究的焦点放在合成生物学和基因组学的深度融合上。合成生物学不再仅仅是设计简单的生物回路，而是着眼于构建具有全新功能的细胞工厂，例如用于高效固氮、生物燃料生产或环境修复的工程微生物群落。书中详细介绍了基于CRISPR技术的下一代基因编辑工具（如碱基编辑和先导编辑）的精度提升，以及它们在修复复杂遗传疾病和开发新型细胞疗法（如CAR-T疗法的升级版）中的前景。 对蛋白质组学和代谢组学的多组学整合分析，被视为解析复杂疾病（如阿尔茨海默症、自身免疫性疾病）发病机制的关键。本书探讨了人工智能和机器学习如何被用于分析海量的生物数据，从而发现新的药物靶点和个性化医疗方案。此外，神经科学的前沿研究，特别是关于意识的神经关联、人脑图谱的精细绘制，以及脑机接口（BCI）技术在恢复运动功能和增强认知能力方面的伦理与技术挑战，构成了生命科学的另一大主题。 第四部分：人与地球系统的复杂性建模与可持续未来 面对气候变化、资源枯竭和生态系统退化等全球性挑战，本部分强调了地球系统科学的跨学科整合。这包括将海洋学、大气科学、冰川学和生态学数据无缝集成到高分辨率的地球模型中。书中详述了下一代气候模型如何纳入更多生物地球化学循环的反馈机制，以更精确地预测区域性的气候响应和社会经济影响。 对可持续能源系统的探索是本篇的核心内容之一。除了对现有光伏和风能技术的效率提升进行评估外，本书着重分析了下一代储能技术（如固态电池、液流电池、绿色氢能的生产与储存）的工程化瓶颈和突破点。在资源循环方面，对稀土元素、关键矿物的勘探、回收和替代材料的研究，被提升到国家战略高度进行分析。最后的章节展望了“数字孪生地球”的概念，即通过大数据和高性能计算，实时模拟和优化人类活动对地球系统的影响，从而指导更具韧性的城市规划和资源管理策略。 本书力求提供一个全面、深入且不拘泥于单一学科边界的科学蓝图，旨在激发研究人员、政策制定者和未来科学家对基础科学探索的信心与投入。它呈现的是一个充满挑战、但更充满机遇的科学图景。

评分☆☆☆☆☆

这部书的开篇就给我一种身临其境的感觉，作者仿佛带领我穿梭于浩瀚的宇宙和深邃的海洋之间，勾勒出一幅关于地球科学未来图景的宏伟蓝图。 尤其是对一些前沿交叉学科的探讨，让人眼前一亮。比如，书中对人工智能在地球物理勘探中的应用进行了深入剖析，不仅仅停留在理论层面，还结合了大量的案例研究，展示了技术革新如何重塑我们认识地球的方式。我特别欣赏作者对于数据驱动型科学研究的强调，这不仅是趋势，更是我们理解复杂地球系统的必经之路。书中的论述逻辑严密，论据充分，读起来让人感到既有知识的厚重感，又不失思想的敏锐性。 它成功地激发了我对地球科学领域更深层次的兴趣，让我开始重新审视我们脚下的这颗星球，以及它在未来十年可能面临的机遇与挑战。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值不仅仅在于它对“未来”的描绘，更在于它对“现在”的深刻反思。它促使我思考，在当前的科研体系下，我们应该如何调整资源配置，如何培养下一代具备解决复杂地球系统问题的综合型人才。书中对于科研范式转变的讨论尤其深刻，它指出，未来的地球科学研究将更加依赖于全球尺度的协同合作和开放共享的数据平台。 这种自上而下的战略思考，对于机构决策者来说具有极高的参考价值。我尤其欣赏作者在论述中展现出的那种务实精神，他们清楚地认识到，战略的制定必须基于现实的国情和现有的人才储备，而不是空中楼阁。整个阅读体验就像是一次高水平的学术研讨会，让我受益匪浅。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格相较于一般的学术专著，显得更加平易近人，但其思想的深度和广度却丝毫不打折扣。它成功地搭建了一座桥梁，连接了顶尖的科学前沿和更广泛的科研群体。 我尤其喜欢其中穿插的一些对未来研究范式的哲学思考，例如对“认识的边界”的探讨，这使得这本书不仅仅是一份技术路线图，更是一部关于科学精神的宣言。它鼓励我们打破学科壁垒，勇于探索那些尚未被定义的研究领域。对于行业内的资深研究人员来说，这本书提供了一个重要的“对标”工具，帮助他们评估自身工作的战略站位；而对于初入此道的学生，它则是一份充满启发性的指南，指引他们找到属于自己的研究星辰大海。 这份前瞻性的规划，无疑将对未来十年的地球科学发展产生深远影响。

评分☆☆☆☆☆

从排版和结构上看，这本书的编排也体现出极高的专业水准。每一个章节的过渡都设计得非常巧妙，如同河流的分支，最终汇入一个宏大的主题。我注意到，作者在介绍每一个战略方向时，都配备了详尽的背景分析和紧迫性阐述，使得读者能够清晰地理解为何这个领域在未来十年具有不可替代的重要性。这种层层递进的叙事方式，极大地增强了内容的吸收效率。特别是关于地球系统可持续发展与资源安全那部分，分析得极为透彻，将科学研究与国家战略需求紧密结合，展现出科学工作者应有的社会责任感。 读完之后，我感到自己的知识结构得到了极大的梳理和强化，对于地球科学学科的整体脉络有了更清晰的把握。

评分☆☆☆☆☆

阅读过程中，我深切感受到作者团队在梳理和总结现有学科基础上的雄心与魄力。他们并非简单地罗列已有的研究成果，而是以一种前瞻性的眼光，对未来十年可能出现的“黑马”领域进行了大胆的预测和布局。 比如，对于极端环境下的生命起源与演化这一话题，书中的分析视角非常独特，它将地质学、生物学、化学完美地融合在一起，构建了一个多维度的研究框架。这种跨学科的整合能力，是当代科学研究的必然要求。文字的风格非常凝练，没有过多华丽的辞藻，每一个句子都像是在传达一个核心的科学理念，需要读者静下心来细细品味。对于任何希望在这个领域有所建树的年轻学者而言，这本书无疑是提供了一条清晰的战略导航图，指明了哪些方向是值得投入主要精力的战略高地。