國傢科學思想庫 學術引領係列 未來10年中國學科發展戰略：地球科學 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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國傢自然科學基金委員會，中國科學院 編

圖書標籤:

• 地球科學
• 學科發展
• 戰略規劃
• 未來展望
• 中國
• 學術研究
• 科學思想
• 科技前沿
• 國傢戰略
• 交叉學科

齣版社： 科學齣版社有限責任公司

ISBN：9787030329813

版次：1

商品編碼：11872546

包裝：平裝

叢書名： 未來10年中國科學發展戰略

開本：16開

齣版時間：2012-03-01

用紙：膠版紙

頁數：296

字數：438000

正文語種：中文

內容簡介

　　“未來10年中國學科發展戰略”叢書是國傢自然科學基金委員會和中國科學院學部曆時兩年多聯閤開展研究的重要成果，凝聚著600多位院士、專傢的智慧和心血，對廣大科技工作者洞悉學科發展規律、瞭解前沿領域和重點方嚮及開展科技創新等有重要的參考價值，對促進我國學科均衡、協調、可持續發展必將發揮積極作用。
　　本書全麵總結瞭近年來地球科學的研究現狀和研究動態，客觀分析瞭學科發展態勢，從學科的發展規律和研究特點齣發，前瞻性地思考瞭學科的整體布局，提齣瞭地球科學的重要科學問題、前沿方嚮及我國發展該學科領域的政策措施等。
　　本書不僅對相關領域科技工作者和高校師生有重要的參考價值，同時也是科技管理者和社會公眾瞭解地球科學發展現狀及趨勢讀本。

目錄

總序（路甬祥 陳宜瑜）
前言
摘要
Abstract

第一章 大氣科學
第一節 戰略地位
第二節 發展規律與發展態勢
一、基本定義與內涵
二、發展規律和研究特點
第三節 發展現狀
一、天氣學和大氣動力學
二、大氣物理學
三、大氣化學
四、氣候係統動力學與氣候變化
第四節 學科發展布局
一、戰略目標
二、戰略布局
三、學科發展布局、交叉學科重點發展方嚮
第五節 未來5～10年的優先發展領域與交叉研究領域
一、優先領域發展目標
二、優先領域重點方嚮
三、重大交叉研究領域
第六節 國際閤作與交流
一、亞洲季風
二、颱風
三、氣溶膠、雲、降水相互作用
第七節 保障學科發展的政策措施
一、持續穩定的經費支持
二、加強團隊建設
三、發展綜閤觀測技術和方法
四、鼓勵交叉研究
參考文獻

第二章 地理學
第一節 戰略地位
一、地理學在科學和知識體係中的地位
二、地理學在滿足國民經濟和社會發展上的作用
三、地理學對實施《國傢中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》的支撐作用
第二節 發展規律與發展態勢
一、地理學的學科特點
二、地理學的國際發展態勢
三、地理學的發展規律
第三節 我國地理學發展現狀
一、地理學科研方嚮的突破
二、地理學對社會和科學的貢獻
三、地理學存在的主要問題
第四節 學科發展布局
一、總體思路
二、戰略目標
三、學科發展方嚮
第五節 未來5～10年的優先發展領域與交叉研究領域
一、優先領域與重點方嚮
二、重大交叉研究領域
第六節 國際閤作與競爭
一、國際閤作交流中的科學立場與國傢利益立場
二、地理學國際閤作與競爭的主要領域
第七節 保障學科發展的政策措施
一、政策與社會保障
二、投入保障
三、教育保障
四、組織保障
參考文獻

第三章 地質學
第一節 戰略地位
第二節 發展規律與發展態勢
一、地質學學科特點
二、地質學國際發展動態與趨勢
第三節 發展現狀
一、我國地質學在國際上的地位
二、國內外差距
第四節 學科發展布局
一、指導思想
二、布局原則
三、發展目標
四、分學科發展布局和重點發展方嚮
第五節 未來5～10年的優先發展領域與交叉研究領域
一、優選原則
二、地質學優先發展領域
三、地質學交叉研究領域
第六節 國際閤作與交流
第七節 保障措施
參考文獻

第四章 地球物理學
第一節 戰略地位
第二節 發展規律與發展態勢
第三節 發展現狀
第四節 學科發展布局
一、總體發展戰略布局
二、未來5～15年地球物理學科的重點發展方嚮
三、交叉學科發展布局與發展方嚮
第五節 未來5～10年的優先發展領域與交叉研究領域
一、優先發展領域
二、重大交叉研究領域
第六節 國際閤作與交流
第七節 保障措施
參考文獻

第五章 地球化學
第一節 戰略地位
第二節 發展規律與發展態勢
一、微量元素地球化學
二、穩定同位素地球化學
三、放射性同位素地球化學
四、有機地球化學
五、岩石地球化學
六、環境地球化學
七、礦床地球化學
八、錶生地球化學
九、生物地球化學
十、實驗地球化學
十一、計算地球化學
十二、化學地球動力學
第三節 發展現狀
一、微量元素地球化學
二、穩定同位素地球化學
三、放射性同位素地球化學
四、有機地球化學
五、岩石地球化學
六、環境地球化學
七、礦床地球化學
八、錶生地球化學
九、生物地球化學
十、實驗地球化學
十一、計算地球化學
十二、化學地球動力學
第四節 學科發展布局
一、微量元素地球化學
二、穩定同位素地球化學
三、放射性同位素地球化學
四、有機地球化學
五、岩石地球化學
六、環境地球化學
七、礦床地球化學
八、錶生地球化學
九、生物地球化學
十、實驗地球化學
十一、計算地球化學
十二、化學地球動力學
第五節 未來5～10年的優先發展領域與交叉研究領域
一、優先發展領域
二、重要交叉領域
第六節 國際閤作與交流
第七節 保障措施
參考文獻

第六章 地球係統科學
第一節 引言
第二節 發展規律與發展態勢
一、地球係統科學概念的提齣
二、地球係統科學的內涵
三、地球係統科學研究發展動態
第三節 發展現狀和研究特點
一、地球係統科學理念不斷更新，嚮著人類可實際利用的方嚮發展
二、觀測監測研究網絡和科學鑽探是地球係統科學研究的基本平颱和手段
三、評估、模擬與預測能力的發展為地球係統科學提供瞭重要支撐
四、全球和區域大型閤作計劃成為地球係統科學研究的重要組織形式
五、建立地球係統科學組織與教育機構成為一種新的趨勢
六、我國的研究現狀
第四節 地球係統科學的定義、研究目標和科學意義
一、地球係統科學的定義
二、地球係統科學研究目標
三、地球係統科學研究的科學意義
第五節 未來5～10年的優先發展領域與交叉研究領域
一、地球係統曆史
二、生命演化和地球深部過程與地球係統
三、生物圈的關鍵過程和生物多樣性與地球係統
四、我國區域水循環與地球係統
五、冰凍圈演變過程、與其他圈層相互作用及其環境效應
六、大氣氣溶膠和大氣汙染物與地球係統
七、東亞區域環境係統的物理、化學、生物和地質過程與地球係統
八、我國海平麵和海陸過渡帶變化的動力學及趨勢預測
九、全球變暖的自然和人為因素與溫室氣體的控製
十、全球環境變化的人類適應與地球管理
第六節 保障措施和支撐體係
一、觀測數據獲取
二、地球科學鑽探的係統開展
三、代用資料數字化
四、數據平颱建立
五、虛擬地球係統
六、人纔培養
參考文獻

精彩書摘

　　《國傢科學思想庫 學術引領係列 未來10年中國學科發展戰略：地球科學》：
　　一、地理學在科學和知識體係中的地位
　　正如所有現象都在時間中存在而有其曆史一樣，所有現象也在空間中存在而有其地理，地理和曆史是我們認識世界不可或缺的兩個重要視角（RGC，1997）。錢學森院士倡導建立地理科學體係，認為地理科學是與自然科學、社會科學、數學科學、係統科學、思維科學、人體科學、文藝理論、軍事科學和行為科學相並列的科學部門，並且充當自然科學與社會科學之間橋梁的角色。他還提齣，在五大開放的復雜巨係統中，地理係統是位於星係係統與社會係統之間的開放復雜巨係統。地理建設是與政治文明建設、物質文明建設、精神文明建設並列的四大社會總體建設之一（錢學森，1994）。
　　地理學的研究對象是作為人類傢園的地球錶層以及人地（即人類與地理環境）關係地域係統。地理學以人類環境、人地關係、空間關聯為核心，發展齣不同的關鍵概念和觀點，以不同的尺度來解讀地錶事物的空間分布及其變化。這些關鍵概念包括空間、時間、地方（和區域）、尺度、係統、景觀、人與自然、全球化、發展、風險；地理學的這些概念是動態的、開放的，正如地理學本身是動態的、開放的一樣。因此，在研究對象的界定上，地理學不像其他學科那麼清晰，而這正是地理學充滿活力又令人神往的魅力所在。地理學以綜閤性和區域性為主要特色，已成為自然科學、社會科學和人文科學乃至工程技術之間的一座橋梁。由此使地理學對人類與環境的相互作用、復雜世界及不同類型現象間的關聯具有獨特的洞察力和更深層的瞭解，並在社會實踐中發揮獨特的作用。可見，地理學在整個人類知識體係中占有重要地位。
　　地理學具有深厚的自然科學傳統，不斷提齣所要研究的科學問題，並遵循一套從觀測、度量、實驗、假設、證實（或證僞）到理論概括、邏輯推導和實踐檢驗，並不斷反饋、往復的科學方法鏈。地理學也緊密聯係社會科學，關注人類社會和人類活動，力圖揭示不斷變化著的經濟、社會和政治之間的關係，特彆注重這些關係的空間組織和空間結構，采用多樣的社會科學理論和方法。地理學還充滿人文關懷，在曆史和現實的背景中、在物質和精神的領域內，關注人對地理環境的知覺、情感、體驗、信仰、價值觀、想象和創造性（Cliffordeta1.，2009）。
　　地理學傢用以觀察世界的三個“透鏡”——地方的綜閤、地方間的相互依賴、尺度間的相互依賴，是地理學思維和方法為科學認知作齣的獨特貢獻。
　　地理學關注一係列當代前沿性科學問題，提升瞭對科學知識的貢獻。地理學與其他科學將進一步發展更具建設性的夥伴關係，把它們解決問題的獨特視角和方法結閤起來；同時學術界也將更加瞭解地理學及其視角能對科學知識作齣的貢獻。
　　總之，地理學的研究對象很廣泛，其研究主題、所用方法、所持哲學及倫理立場都很多樣，關鍵在於如何駕馭這種多樣性而不是被其淹沒（Nicholaseta1.，2007）。地理學在不同空間尺度上研究事物的分布及其變化過程，著力解讀因為專注細節而忽略瞭的整體特徵和相互關係，注重實地調查和直接的現實經曆，依賴精確觀測、實驗分析、地圖、遙感技術和地理信息係統等科學手段。地理學旨在認識地球錶層的復雜性、景觀的多樣性及其中社會經濟和文化傳統的豐富性。地理學關注各種不同形式的人類生計和發展問題及其與資源、環境的關係。地理學通過詮釋上述問題的多樣性和連貫性，促進人與自然的和諧，促進人與人之間的相互理解和交流（剋拉瓦爾，2007）。
　　……

前言/序言

　　地球科學是認識行星地球形成和演化的一門自然科學。它以各圈層包括大氣圈、生物圈（含土壤圈）、岩石圈和水圈（含冰凍圈），乃至人類圈及其組成部分為對象，研究地球係統整體及各圈層相互作用的過程、變化、規律、機理及其相互關係等，以提高對行星地球的認知水平，創建錶徵行星地球的特徵和動力學的理論；並利用獲取的知識體係為解決人類生存與可持續發展中的資源和能源供給、生態環境保護、自然災害防治等重大問題提供科學依據、有效途徑與技術支撐。地球科學發展的驅動力來自於社會進步和學科自身發展的需求，也來自於人類探索自然的強烈興趣以及科學新技術和新方法的充分應用。
　　20世紀80年代以來，隨著全球資源、能源和環境問題的日益突齣，全球環境變化成為公認的事實。與此同時，隨著包括從外層空間對地球觀測在內的地球觀測係統的發展，地球係統科學逐漸成為地球科學的前沿領域。地球科學的研究目標、途徑和理念隨之發生深刻的變化，地球科學研究進入新的發展階段。
　　在未來10～20年或更長時期內，地球科學麵臨探尋地球和太陽係行星與生命起源的協同演化；地球各圈層物質組成、運移及地球物理場對地球過程的基礎作用；地球內部過程與闆塊構造；氣候和環境變化規律與機理；行星地球的內部、外部和場的相互作用；地球資源開采、自然災害（如地震、火山、乾旱和暴雨等）減輕與地球環境的保護等前沿性和基礎性重大科學和實踐問題的挑戰。這些挑戰要求地球科學各分支學科及地球科學與其他學科之間實現交叉融閤，強調采用新的觀測、監測、探測、實驗、分析、模擬和建立理論模型等先進技術手段，建立全球觀測係統、數據網絡、實驗和管理的平颱，並以此來認識、理解和適應人類賴以生存的行星地球及其變化。
　　為瞭落實《國傢中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》對基礎研究的戰略定位，從學科發展、科學前沿和國傢緊迫需求等方麵加強基礎研究，國傢自然科學基金委員會與中國科學院聯閤開展學科戰略研究，旨在籌劃未來，推動我國學科均衡協調發展，促進原創性成果和理論的誕生。希望通過充分研討和廣泛的谘詢審議，提齣2011～2020年我國地球科學的學科發展布局、優先發展方嚮和學科交叉的重大科學問題等，以期為國傢發展基礎研究提齣政策建議，為相關基礎研究的戰略發展規劃提供決策依據。

探索未知，驅動未來：全球視角下的基礎科學前沿 本書匯集瞭全球頂尖科研機構和學者的集體智慧，深入剖析瞭當前人類知識體係中最具顛覆性潛力的基礎科學領域。它不是對既有學科進行簡單的梳理和總結，而是以高度前瞻性的視角，描繪瞭未來十年乃至更長時間內，基礎研究可能觸及的無人區和可能實現的跨越式發展。 第一部分：宇宙深處的低語與宏大敘事 本篇聚焦於宇宙學、高能物理學和天體物理學的最新進展與未來方嚮。我們不再滿足於對已知星係和物質的觀測，而是將目光投嚮暗物質和暗能量的本質——這兩種占據宇宙絕大部分質量和能量的神秘存在，依然是當代物理學最大的謎團。書中詳細探討瞭新一代空間望遠鏡和地麵大型設施（如平方公裏陣列射電望遠鏡SKA）的設計理念與預期科學目標，它們將如何幫助我們捕捉到宇宙誕生之初的微弱信號，揭示暴脹理論的細節，並精確測繪宇宙的膨脹曆史。 特彆值得關注的是，量子引力理論的最新進展被置於核心位置。從弦理論的最新修正到圈量子引力的實驗可檢驗性，本書對那些試圖統一廣義相對論與量子力學的宏偉理論框架進行瞭嚴謹的梳理和批判性評估。此外，對係外行星的深入研究不再局限於宜居帶的搜尋，而是轉嚮瞭對地外生命存在性的生物標誌物（biosignatures）的精細分析，以及對係外行星大氣層化學構成的首次普查。 第二部分：物質的邊界與量子世界的革命 物質科學與量子信息技術是推動下一次工業革命的關鍵驅動力。本部分詳盡分析瞭凝聚態物理學的“新材料時代”的來臨。超導材料的研究已不再停留在傳統的銅氧化物或鐵基超導體，而是轉嚮瞭拓撲絕緣體、二維材料（如石墨烯的異構體和過渡金屬硫化物）在光電、催化以及柔性電子學中的顛覆性應用。書中深入探討瞭如何利用原子級精度調控材料的電子結構，以實現特定功能，例如室溫超導體的理論突破和新型量子傳感器（如基於金剛石氮空位中心的傳感器）的實用化。 量子計算和信息科學的進展被係統地呈現。不同於專注於單一計算模型的介紹，本書對比瞭基於超導電路、離子阱、拓撲量子位和中性原子陣列等多種物理平颱的技術成熟度、可擴展性和容錯能力。重點討論瞭量子糾錯碼的理論優化與實際實現中的挑戰，以及量子模擬在解決傳統計算無法企及的復雜多體問題（如新催化劑設計和藥物分子摺疊）方麵的巨大潛力。量子通信的安全性和全球網絡構建的路綫圖也被詳盡闡述。 第三部分：生命起源與人類健康的深度解析 生命科學的突破正以前所未有的速度重塑我們對生命本身的理解。本書將研究的焦點放在閤成生物學和基因組學的深度融閤上。閤成生物學不再僅僅是設計簡單的生物迴路，而是著眼於構建具有全新功能的細胞工廠，例如用於高效固氮、生物燃料生産或環境修復的工程微生物群落。書中詳細介紹瞭基於CRISPR技術的下一代基因編輯工具（如堿基編輯和先導編輯）的精度提升，以及它們在修復復雜遺傳疾病和開發新型細胞療法（如CAR-T療法的升級版）中的前景。 對蛋白質組學和代謝組學的多組學整閤分析，被視為解析復雜疾病（如阿爾茨海默癥、自身免疫性疾病）發病機製的關鍵。本書探討瞭人工智能和機器學習如何被用於分析海量的生物數據，從而發現新的藥物靶點和個性化醫療方案。此外，神經科學的前沿研究，特彆是關於意識的神經關聯、人腦圖譜的精細繪製，以及腦機接口（BCI）技術在恢復運動功能和增強認知能力方麵的倫理與技術挑戰，構成瞭生命科學的另一大主題。 第四部分：人與地球係統的復雜性建模與可持續未來 麵對氣候變化、資源枯竭和生態係統退化等全球性挑戰，本部分強調瞭地球係統科學的跨學科整閤。這包括將海洋學、大氣科學、冰川學和生態學數據無縫集成到高分辨率的地球模型中。書中詳述瞭下一代氣候模型如何納入更多生物地球化學循環的反饋機製，以更精確地預測區域性的氣候響應和社會經濟影響。 對可持續能源係統的探索是本篇的核心內容之一。除瞭對現有光伏和風能技術的效率提升進行評估外，本書著重分析瞭下一代儲能技術（如固態電池、液流電池、綠色氫能的生産與儲存）的工程化瓶頸和突破點。在資源循環方麵，對稀土元素、關鍵礦物的勘探、迴收和替代材料的研究，被提升到國傢戰略高度進行分析。最後的章節展望瞭“數字孿生地球”的概念，即通過大數據和高性能計算，實時模擬和優化人類活動對地球係統的影響，從而指導更具韌性的城市規劃和資源管理策略。 本書力求提供一個全麵、深入且不拘泥於單一學科邊界的科學藍圖，旨在激發研究人員、政策製定者和未來科學傢對基礎科學探索的信心與投入。它呈現的是一個充滿挑戰、但更充滿機遇的科學圖景。

評分☆☆☆☆☆

這部書的開篇就給我一種身臨其境的感覺，作者仿佛帶領我穿梭於浩瀚的宇宙和深邃的海洋之間，勾勒齣一幅關於地球科學未來圖景的宏偉藍圖。 尤其是對一些前沿交叉學科的探討，讓人眼前一亮。比如，書中對人工智能在地球物理勘探中的應用進行瞭深入剖析，不僅僅停留在理論層麵，還結閤瞭大量的案例研究，展示瞭技術革新如何重塑我們認識地球的方式。我特彆欣賞作者對於數據驅動型科學研究的強調，這不僅是趨勢，更是我們理解復雜地球係統的必經之路。書中的論述邏輯嚴密，論據充分，讀起來讓人感到既有知識的厚重感，又不失思想的敏銳性。 它成功地激發瞭我對地球科學領域更深層次的興趣，讓我開始重新審視我們腳下的這顆星球，以及它在未來十年可能麵臨的機遇與挑戰。

評分☆☆☆☆☆

閱讀過程中，我深切感受到作者團隊在梳理和總結現有學科基礎上的雄心與魄力。他們並非簡單地羅列已有的研究成果，而是以一種前瞻性的眼光，對未來十年可能齣現的“黑馬”領域進行瞭大膽的預測和布局。 比如，對於極端環境下的生命起源與演化這一話題，書中的分析視角非常獨特，它將地質學、生物學、化學完美地融閤在一起，構建瞭一個多維度的研究框架。這種跨學科的整閤能力，是當代科學研究的必然要求。文字的風格非常凝練，沒有過多華麗的辭藻，每一個句子都像是在傳達一個核心的科學理念，需要讀者靜下心來細細品味。對於任何希望在這個領域有所建樹的年輕學者而言，這本書無疑是提供瞭一條清晰的戰略導航圖，指明瞭哪些方嚮是值得投入主要精力的戰略高地。

評分☆☆☆☆☆

這本書的價值不僅僅在於它對“未來”的描繪，更在於它對“現在”的深刻反思。它促使我思考，在當前的科研體係下，我們應該如何調整資源配置，如何培養下一代具備解決復雜地球係統問題的綜閤型人纔。書中對於科研範式轉變的討論尤其深刻，它指齣，未來的地球科學研究將更加依賴於全球尺度的協同閤作和開放共享的數據平颱。 這種自上而下的戰略思考，對於機構決策者來說具有極高的參考價值。我尤其欣賞作者在論述中展現齣的那種務實精神，他們清楚地認識到，戰略的製定必須基於現實的國情和現有的人纔儲備，而不是空中樓閣。整個閱讀體驗就像是一次高水平的學術研討會，讓我受益匪淺。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格相較於一般的學術專著，顯得更加平易近人，但其思想的深度和廣度卻絲毫不打摺扣。它成功地搭建瞭一座橋梁，連接瞭頂尖的科學前沿和更廣泛的科研群體。 我尤其喜歡其中穿插的一些對未來研究範式的哲學思考，例如對“認識的邊界”的探討，這使得這本書不僅僅是一份技術路綫圖，更是一部關於科學精神的宣言。它鼓勵我們打破學科壁壘，勇於探索那些尚未被定義的研究領域。對於行業內的資深研究人員來說，這本書提供瞭一個重要的“對標”工具，幫助他們評估自身工作的戰略站位；而對於初入此道的學生，它則是一份充滿啓發性的指南，指引他們找到屬於自己的研究星辰大海。 這份前瞻性的規劃，無疑將對未來十年的地球科學發展産生深遠影響。

評分☆☆☆☆☆

從排版和結構上看，這本書的編排也體現齣極高的專業水準。每一個章節的過渡都設計得非常巧妙，如同河流的分支，最終匯入一個宏大的主題。我注意到，作者在介紹每一個戰略方嚮時，都配備瞭詳盡的背景分析和緊迫性闡述，使得讀者能夠清晰地理解為何這個領域在未來十年具有不可替代的重要性。這種層層遞進的敘事方式，極大地增強瞭內容的吸收效率。特彆是關於地球係統可持續發展與資源安全那部分，分析得極為透徹，將科學研究與國傢戰略需求緊密結閤，展現齣科學工作者應有的社會責任感。 讀完之後，我感到自己的知識結構得到瞭極大的梳理和強化，對於地球科學學科的整體脈絡有瞭更清晰的把握。