黨的二十大勝利召開(kāi)，吹響了以中國(guó)式現(xiàn)代化全面推進(jìn)中華民族偉大復(fù)興的前進(jìn)號(hào)角。習(xí)近平總書(shū)記強(qiáng)調(diào)“教育、科技、人才是全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國(guó)家的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性支撐”，明確要求到 2035 年要建成教育強(qiáng)國(guó)、科技強(qiáng)國(guó)、人才強(qiáng)國(guó)。新時(shí)代新征程對(duì)科技界提出了更高的要求。當(dāng)前，世界科學(xué)技術(shù)發(fā)展日新月異，不斷開(kāi)辟新的認(rèn)知疆域，并成為帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的核心變量，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正處于蓄勢(shì)躍遷、快速迭代的關(guān)鍵階段。開(kāi)展面向 2035 年的中國(guó)學(xué)科及前沿領(lǐng)域發(fā)展戰(zhàn)略研究，緊扣國(guó)家戰(zhàn)略需求，研判科技發(fā)展大勢(shì)，擘畫(huà)戰(zhàn)略、錨定方向，找準(zhǔn)學(xué)科發(fā)展路徑與方向，找準(zhǔn)科技創(chuàng)新的主攻方向和突破口，對(duì)于實(shí)現(xiàn)全面建成社會(huì)主義現(xiàn)代化“兩步走”戰(zhàn)略目標(biāo)具有重要意義。
當(dāng)前，應(yīng)對(duì)全球性重大挑戰(zhàn)和轉(zhuǎn)變科學(xué)研究范式是當(dāng)代科學(xué)的時(shí)代特征之一。為此，各國(guó)政府不斷調(diào)整和完善科技創(chuàng)新戰(zhàn)略與政策，強(qiáng)化戰(zhàn)略科技力量部署，支持科技前沿態(tài)勢(shì)研判，加強(qiáng)重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)投入，并積極培育戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，從而保證國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。
擘畫(huà)戰(zhàn)略、錨定方向是搶抓科技革命先機(jī)的必然之策。當(dāng)前，新一輪科技革命蓬勃興起，科學(xué)發(fā)展呈現(xiàn)相互滲透和重新會(huì)聚的趨勢(shì)，在科學(xué)逐漸分化與系統(tǒng)持續(xù)整合的反復(fù)過(guò)程中，新的學(xué)科增長(zhǎng)點(diǎn)不斷產(chǎn)生，并且衍生出一系列新興交叉學(xué)科和前沿領(lǐng)域。隨著知識(shí)生產(chǎn)的不斷積累和新興交叉學(xué)科的相繼涌現(xiàn)，學(xué)科體系和布局也在動(dòng)態(tài)調(diào)整，構(gòu)建符合知識(shí)體系邏輯結(jié)構(gòu)并促進(jìn)知識(shí)與應(yīng)用融通的協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的學(xué)科體系尤為重要。
擘畫(huà)戰(zhàn)略、錨定方向是我國(guó)科技事業(yè)不斷取得歷史性成就的成功經(jīng)驗(yàn)?？萍紕?chuàng)新一直是黨和國(guó)家治國(guó)理政的核心內(nèi)容。特別是黨的十八大以來(lái)，以習(xí)近平同志為核心的黨中央明確了我國(guó)建成世界科技強(qiáng)國(guó)的“三步走”路線圖，實(shí)施了《國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略綱要》，持續(xù)加強(qiáng)原始創(chuàng)新，并將著力點(diǎn)放在解決關(guān)鍵核心技術(shù)背后的科學(xué)問(wèn)題上。習(xí)近平總書(shū)記深刻指出：“基礎(chǔ)研究是整個(gè)科學(xué)體系的源頭。要瞄準(zhǔn)世界科技前沿，抓住大趨勢(shì)，下好‘先手棋’，打好基礎(chǔ)、儲(chǔ)備長(zhǎng)遠(yuǎn)，甘于坐冷板凳，勇于做栽樹(shù)人、挖井人，實(shí)現(xiàn)前瞻性基礎(chǔ)研究、引領(lǐng)性原創(chuàng)成果重大突破，夯實(shí)世界科技強(qiáng)國(guó)建設(shè)的根基?！?/p>
作為國(guó)家在科學(xué)技術(shù)方面最高咨詢機(jī)構(gòu)的中國(guó)科學(xué)院和國(guó)家支持基礎(chǔ)研究主渠道的國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)（簡(jiǎn)稱自然科學(xué)基金委），在夯實(shí)學(xué)科基礎(chǔ)、加強(qiáng)學(xué)科建設(shè)、引領(lǐng)科學(xué)研究發(fā)展方面擔(dān)負(fù)著重要的責(zé)任。早在新中國(guó)成立初期，中國(guó)科學(xué)院學(xué)部即組織全國(guó)有關(guān)專家研究編制了《1956—1967 年科學(xué)技術(shù)發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃》。該規(guī)劃的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了“兩彈一星”研制等一系列重大突破，為新中國(guó)逐步形成科學(xué)技術(shù)研究體系奠定了基礎(chǔ)。自然科學(xué)基金委自成立以來(lái)，通過(guò)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略研究，服務(wù)于科學(xué)基金的資助與管理，不斷夯實(shí)國(guó)家知識(shí)基礎(chǔ)，增進(jìn)基礎(chǔ)研究面向國(guó)家需求的能力。2009 年，自然科學(xué)基金委和中國(guó)科學(xué)院聯(lián)合啟動(dòng)了“2011—2020 年中國(guó)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略研究”。2012 年，雙方形成聯(lián)合開(kāi)展學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略研究的常態(tài)化機(jī)制，持續(xù)研判科技發(fā)展態(tài)勢(shì)，為我國(guó)科技創(chuàng)新領(lǐng)域的方向選擇提供科學(xué)思想、路徑選擇和跨越的藍(lán)圖。
聯(lián)合開(kāi)展“中國(guó)學(xué)科及前沿領(lǐng)域發(fā)展戰(zhàn)略研究（2021—2035）”，是中國(guó)科學(xué)院和自然科學(xué)基金委落實(shí)新時(shí)代“兩步走”戰(zhàn)略的具體實(shí)踐。我們面向 2035 年國(guó)家發(fā)展目標(biāo)，結(jié)合科技發(fā)展新特征，進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從三個(gè)方面組織研究工作：一是總論研究，對(duì)面向2035 年的中國(guó)學(xué)科及前沿領(lǐng)域發(fā)展進(jìn)行了概括和論述，內(nèi)容包括學(xué)科的歷史演進(jìn)及其發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力、前沿領(lǐng)域的發(fā)展特征及其與社會(huì)的關(guān)聯(lián)、學(xué)科與前沿領(lǐng)域的區(qū)別和聯(lián)系、世界科學(xué)發(fā)展的整體態(tài)勢(shì)，并匯總了各個(gè)學(xué)科及前沿領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)、關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題和重點(diǎn)方向；二是自然科學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科研究，主要針對(duì)科學(xué)基金資助體系中的重點(diǎn)學(xué)科開(kāi)展戰(zhàn)略研究，內(nèi)容包括學(xué)科的科學(xué)意義與戰(zhàn)略價(jià)值、發(fā)展規(guī)律與研究特點(diǎn)、發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢(shì)、發(fā)展思路與發(fā)展方向、資助機(jī)制與政策建議等；三是前沿領(lǐng)域研究，針對(duì)尚未形成學(xué)科規(guī)模、不具備明確學(xué)科屬性的前沿交叉、新興和關(guān)鍵核心技術(shù)領(lǐng)域開(kāi)展戰(zhàn)略研究，內(nèi)容包括相關(guān)領(lǐng)域的戰(zhàn)略價(jià)值、關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題與核心技術(shù)問(wèn)題、我國(guó)在相關(guān)領(lǐng)域的研究基礎(chǔ)與條件、我國(guó)在相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展思路與政策建議等。
三年多來(lái)，400 多位院士、3000 多位專家，圍繞總論、數(shù)學(xué)等18 個(gè)學(xué)科和量子物質(zhì)與應(yīng)用等 19 個(gè)前沿領(lǐng)域問(wèn)題，堅(jiān)持突出前瞻布局、補(bǔ)齊發(fā)展短板、堅(jiān)定創(chuàng)新自信、統(tǒng)籌分工協(xié)作的原則，開(kāi)展了深入全面的戰(zhàn)略研究工作，取得了一批重要成果，也形成了共識(shí)性結(jié)論。一是國(guó)家戰(zhàn)略需求和技術(shù)要素成為當(dāng)前學(xué)科及前沿領(lǐng)域發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力之一。有組織的科學(xué)研究及源于技術(shù)的廣泛帶動(dòng)效應(yīng)，實(shí)質(zhì)化地推動(dòng)了學(xué)科前沿的演進(jìn)，夯實(shí)了科技發(fā)展的基礎(chǔ)，促進(jìn)了人才的培養(yǎng)，并衍生出更多新的學(xué)科生長(zhǎng)點(diǎn)。二是學(xué)科及前沿領(lǐng)域的發(fā)展促進(jìn)深層次交叉融通。學(xué)科及前沿領(lǐng)域的發(fā)展越來(lái)越呈現(xiàn)出多學(xué)科相互滲透的發(fā)展態(tài)勢(shì)。某一類學(xué)科領(lǐng)域采用的研究策略和技術(shù)體系所產(chǎn)生的基礎(chǔ)理論與方法論成果，可以作為共同的知識(shí)基礎(chǔ)適用于不同學(xué)科領(lǐng)域的多個(gè)研究方向。三是科研范式正在經(jīng)歷深刻變革。解決系統(tǒng)性復(fù)雜問(wèn)題成為當(dāng)前科學(xué)發(fā)展的主要目標(biāo)，導(dǎo)致相應(yīng)的研究?jī)?nèi)容、方法和范疇等的改變，形成科學(xué)研究的多層次、多尺度、動(dòng)態(tài)化的基本特征。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的科研模式有力地推動(dòng)了新時(shí)代科研范式的變革。四是科學(xué)與社會(huì)的互動(dòng)更加密切。發(fā)展學(xué)科及前沿領(lǐng)域愈加重要，與此同時(shí)，“互聯(lián)網(wǎng) +”正在改變科學(xué)交流生態(tài)，并且重塑了科學(xué)的邊界，開(kāi)放獲取、開(kāi)放科學(xué)、公眾科學(xué)等都使得越來(lái)越多的非專業(yè)人士有機(jī)會(huì)參與到科學(xué)活動(dòng)中來(lái)。
“中國(guó)學(xué)科及前沿領(lǐng)域發(fā)展戰(zhàn)略研究（2021—2035）”系列成果以“中國(guó)學(xué)科及前沿領(lǐng)域 2035 發(fā)展戰(zhàn)略叢書(shū)”的形式出版，納入“國(guó)家科學(xué)思想庫(kù) - 學(xué)術(shù)引領(lǐng)系列”陸續(xù)出版。希望本叢書(shū)的出版，能夠?yàn)榭萍冀纭a(chǎn)業(yè)界的專家學(xué)者和技術(shù)人員提供研究指引，為科研管理部門提供決策參考，為科學(xué)基金深化改革、“十四五”發(fā)展規(guī)劃實(shí)施、國(guó)家科學(xué)政策制定提供有力支撐。
在本叢書(shū)即將付梓之際，我們衷心感謝為學(xué)科及前沿領(lǐng)域發(fā)展戰(zhàn)略研究付出心血的院士專家，感謝在咨詢、審讀和管理支撐服務(wù)方面付出辛勞的同志，感謝參與項(xiàng)目組織和管理工作的中國(guó)科學(xué)院學(xué)部的丁仲禮、秦大河、王恩哥、朱道本、陳宜瑜、傅伯杰、李樹(shù)深、李婷、蘇榮輝、石兵、李鵬飛、錢瑩潔、薛淮、馮霞，自然科學(xué)基金委的王長(zhǎng)銳、韓智勇、鄒立堯、馮雪蓮、黎明、張兆田、楊列勛、高陣雨。學(xué)科及前沿領(lǐng)域發(fā)展戰(zhàn)略研究是一項(xiàng)長(zhǎng)期、系統(tǒng)的工作，對(duì)學(xué)科及前沿領(lǐng)域發(fā)展趨勢(shì)的研判，對(duì)關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題的凝練，對(duì)發(fā)展思路及方向的把握，對(duì)戰(zhàn)略布局的謀劃等，都需要一個(gè)不斷深化、積累、完善的過(guò)程。我們由衷地希望更多院士專家參與到未來(lái)的學(xué)科及前沿領(lǐng)域發(fā)展戰(zhàn)略研究中來(lái)，匯聚專家智慧，不斷提升凝練科學(xué)問(wèn)題的能力，為推動(dòng)科研范式變革，促進(jìn)基礎(chǔ)研究高質(zhì)量發(fā)展，把科技的命脈牢牢掌握在自己手中，服務(wù)支撐我國(guó)高水平科技自立自強(qiáng)和建設(shè)世界科技強(qiáng)國(guó)夯實(shí)根基做出更大貢獻(xiàn)。
“中國(guó)學(xué)科及前沿領(lǐng)域發(fā)展戰(zhàn)略研究（2021—2035）”
聯(lián)合領(lǐng)導(dǎo)小組
2023 年 3 月
地球科學(xué)是認(rèn)識(shí)地球形成和演化的自然科學(xué)，研究對(duì)象涵蓋地球內(nèi)部固體圈層（地殼、地幔、地核）、地球表層流體圈層（水圈、生物圈、冰凍圈等）和地球表面的氣體圈層（大氣圈、電離層等），研究時(shí)間為自地球誕生直至今天。地球科學(xué)以地球各圈層的結(jié)構(gòu)、組成及其演化，以及地球各圈層相互作用的過(guò)程、變化、機(jī)理及它們的相互關(guān)系為主要研究?jī)?nèi)容，目標(biāo)是提高對(duì)地球的認(rèn)知水平，并利用獲取的知識(shí)體系為解決人類宜居的資源和能源供給、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、自然災(zāi)害防治等重大問(wèn)題提供科學(xué)依據(jù)、技術(shù)支撐與解決方案。地球科學(xué)正在發(fā)生深刻的變革，從專注于地球本身，轉(zhuǎn)向越來(lái)越注重向行星科學(xué)方向拓展，將對(duì)地球的研究積累借鑒在研究太陽(yáng)系內(nèi)與系外行星、衛(wèi)星、彗星等天體，行星系的基本特征，以及它們的形成和演化規(guī)律上。
當(dāng)今，地球科學(xué)理念更加強(qiáng)調(diào)以解決復(fù)雜的經(jīng)濟(jì)社會(huì)問(wèn)題、滿足不斷變化的人類需求為導(dǎo)向。在發(fā)展過(guò)程中越來(lái)越強(qiáng)調(diào)交叉融合，期望以地球系統(tǒng)的理論來(lái)整合不同圈層之間的相互關(guān)系和內(nèi)在演化。隨著技術(shù)的進(jìn)步，強(qiáng)調(diào)使用新觀測(cè)、新方法來(lái)整合已有數(shù)據(jù)，構(gòu)建合理的理論模型來(lái)認(rèn)識(shí)和理解人類賴以生存的地球與行星空間；同時(shí)，面向地球利用與管理，回答人類宜居且持續(xù)發(fā)展的相關(guān)科學(xué)問(wèn)題，尤其是對(duì)人類生存和發(fā)展面臨的資源、生態(tài)、環(huán)境、災(zāi)害和氣候變化等的挑戰(zhàn)，制訂地球科學(xué)研究戰(zhàn)略的優(yōu)先目標(biāo)和行動(dòng)計(jì)劃，為國(guó)家和社會(huì)公眾服務(wù)。
2035年前或更長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，中國(guó)地球科學(xué)將面臨更加嚴(yán)峻的形勢(shì)。過(guò)去，中國(guó)地球科學(xué)經(jīng)歷了快速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了從追趕到并行的飛越。未來(lái)，中國(guó)地球科學(xué)要實(shí)現(xiàn)超越和引領(lǐng)，必須走出有中國(guó)特色的地球科學(xué)研究之路，需要有全球思維和宇宙視野，需要在研究思考中國(guó)問(wèn)題的同時(shí)走出國(guó)門去研究具有全球挑戰(zhàn)性的科學(xué)前沿，需要完成基礎(chǔ)研究與實(shí)際應(yīng)用全面結(jié)合、野外觀測(cè)與室內(nèi)模擬緊密結(jié)合、宏觀與微觀相結(jié)合、跨學(xué)科交叉融通，從而向定量化、智能化方向不斷前進(jìn)。
為了落實(shí)“中國(guó)學(xué)科及前沿領(lǐng)域發(fā)展戰(zhàn)略研究（2021—2035）”對(duì)基礎(chǔ)研究的戰(zhàn)略定位，從學(xué)科發(fā)展、科學(xué)前沿和國(guó)家緊迫需求等方面加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)與中國(guó)科學(xué)院聯(lián)合開(kāi)展學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略研究，旨在籌劃未來(lái)，推動(dòng)我國(guó)學(xué)科均衡協(xié)調(diào)發(fā)展，促進(jìn)原創(chuàng)性成果和理論的誕生。希望通過(guò)充分研討和廣泛的咨詢審議，提出2035年前我國(guó)地球科學(xué)的學(xué)科發(fā)展布局、優(yōu)先發(fā)展方向和學(xué)科交叉的重大科學(xué)問(wèn)題等，以期為國(guó)家發(fā)展基礎(chǔ)研究提出政策建議，為相關(guān)基礎(chǔ)研究的戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃提供決策依據(jù)。
根據(jù)中國(guó)科學(xué)院和國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)地球科學(xué)部的統(tǒng)一部署，2020年4月中旬，地球科學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略研究組召開(kāi)了第一次網(wǎng)絡(luò)會(huì)議，決定按照地球科學(xué)主要涉及的地理科學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)、地球物理學(xué)、大氣科學(xué)和行星科學(xué)六個(gè)學(xué)科研究組開(kāi)展地球科學(xué)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略研究工作，并確定了各學(xué)科研究組的負(fù)責(zé)人員名單以及責(zé)任秘書(shū)名單。雖然資源與環(huán)境科學(xué)、海洋科學(xué)與空間科學(xué)都屬于地球科學(xué)研究范疇，但在上述領(lǐng)域單獨(dú)開(kāi)展戰(zhàn)略研究，本書(shū)不再涉及。
根據(jù)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略研究整體工作計(jì)劃的部署，地球科學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略研究組先后召開(kāi)了四次會(huì)議，布置戰(zhàn)略研究報(bào)告的撰寫(xiě)工作，根據(jù)進(jìn)展進(jìn)行交流和討論，落實(shí)院士的意見(jiàn)和建議，從而完善了戰(zhàn)略研究并完成了本書(shū)。其間，各學(xué)科研究組也進(jìn)行了頻繁交流和研討，分析國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢(shì)和國(guó)家發(fā)展的緊迫需求，研究不同學(xué)科的特點(diǎn)、發(fā)展規(guī)律與戰(zhàn)略地位，提出和建議本學(xué)科的發(fā)展布局、優(yōu)先領(lǐng)域與重大交叉領(lǐng)域、國(guó)際合作與交流的方向和舉措等。
總之，本書(shū)提出了2035年前我國(guó)地球科學(xué)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略，旨在推動(dòng)地球科學(xué)及各分支學(xué)科的均衡布局和協(xié)調(diào)發(fā)展，強(qiáng)化我國(guó)地球科學(xué)的優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域，促進(jìn)我國(guó)相對(duì)薄弱但屬國(guó)際主流的分支學(xué)科和領(lǐng)域的發(fā)展，鼓勵(lì)學(xué)科間的滲透融合和新交叉學(xué)科的成長(zhǎng)，扶持與實(shí)驗(yàn)、觀測(cè)、數(shù)據(jù)集成和模擬相關(guān)的分支學(xué)科的發(fā)展，重視地球科學(xué)與數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)等學(xué)科的交叉融通，加速學(xué)科創(chuàng)新型成果和理論的誕生。
在本書(shū)撰寫(xiě)過(guò)程中除了戰(zhàn)略研究組和秘書(shū)組外，參與地理科學(xué)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略研究討論和撰寫(xiě)的專家有陳利頂、陳瑩瑩、鄧祥征、董治寶、方修琦、黃河清、黃昕、康世昌、李雙成、李小雁、劉廣、劉國(guó)彬、劉鴻雁、劉建寶、鹿化昱、歐陽(yáng)竹、裴濤、秦伯強(qiáng)、冉有華、湯秋鴻、王琛、王根緒、王靜愛(ài)、王旭峰、吳紹洪、楊曉燕、袁林旺、張國(guó)友、趙鵬軍、鄭東海、鄭景云、周尚意；參與地質(zhì)學(xué)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略研究討論和撰寫(xiě)的專家有李長(zhǎng)冬、劉傳周、劉俊來(lái)、魯安懷、彭建兵、彭澎、王焰新、肖舉樂(lè)、謝先軍、楊江海、楊志明、翟明國(guó)、張培震、朱茂炎、朱敏；參與地球化學(xué)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略研究討論和撰寫(xiě)的專家有安芷生、陳玖斌、陳駿、陳曦、陳伊翔、陳振宇、關(guān)平、郭正堂、郝芳、賀懷宇、侯增謙、胡瑞忠、胡兆初、黃方、李高軍、李建威、李曙光、李元、劉叢強(qiáng)、劉勇勝、劉耘、歐陽(yáng)自遠(yuǎn)、彭平安、秦禮萍、湯艷杰、田輝、王強(qiáng)、王云鵬、韋剛健、吳春明、謝樹(shù)成、許成、楊進(jìn)輝、張宏福、趙子福、朱祥坤；參與地球物理學(xué)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略研究討論和撰寫(xiě)的專家有陳曉非、鄧成龍、底青云、符勵(lì)耘、韓江濤、黃清華、蔣長(zhǎng)勝、雷興林、李寧、廖杰、林君、劉財(cái)、盧占武、呂慶田、馬勝利、沈旭章、孫道遠(yuǎn)、孫和平、田小波、王華、王尚旭、王赟、吳宗慶、徐濤、楊宏峰、楊挺、姚華建、葉玲玲、殷長(zhǎng)春、曾祥方、周宇；參與大氣科學(xué)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略研究討論和撰寫(xiě)的專家有陳海山、陳活潑、丁愛(ài)軍、段明鏗、段晚鎖、李銳、劉長(zhǎng)征、陸春松、陸日宇、羅勇、孟智勇、苗世光、聶績(jī)、任宏利、蘇京志、孫建奇、田文壽、汪君、汪名懷、王開(kāi)存、王林、王濤、王雪梅、武炳義、徐邦琪、楊軍、袁文平、袁星、張強(qiáng)、張洋、趙海坤、周波濤；參與行星科學(xué)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略研究討論和撰寫(xiě)的專家有崔峻、法文哲、葛亞松、耿言、賀懷宇、胡森、惠鶴九、孔大力、李雄耀、林巍、凌宗成、劉尚飛、泮燕紅、綦超、秦禮萍、戎昭金、孫偉家、王華沛、王英、魏勇、肖智勇、徐曉軍、楊軍、楊石嶺、楊蔚、堯中華、張賢囯、張曉靜、祝夢(mèng)華。
人類在面對(duì)未知病毒時(shí)，更加深刻地體會(huì)到認(rèn)識(shí)自然、研究自然的重要性，同時(shí)也意識(shí)到現(xiàn)有的知識(shí)體系還不足以保證人類與宜居地球的和諧發(fā)展。新冠疫情期間，地球科學(xué)領(lǐng)域許多著名科學(xué)家、科研一線的青年學(xué)者、國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)和中國(guó)科學(xué)院的相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)積極參加本書(shū)研究組召開(kāi)的大大小小的網(wǎng)絡(luò)研討，在共同參與抗疫的同時(shí)仍然關(guān)心中國(guó)地球科學(xué)未來(lái)的發(fā)展，時(shí)刻保持對(duì)地球科學(xué)發(fā)展的熱情。未知病毒的光顧，使我們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到地球與生命健康對(duì)人類的重要性，以及地球科學(xué)家所肩負(fù)的重大責(zé)任。在此，我們謹(jǐn)向指導(dǎo)、關(guān)心和參加本項(xiàng)工作的專家與科學(xué)管理工作者表示衷心的感謝。
朱日祥
《中國(guó)地球科學(xué)2035發(fā)展戰(zhàn)略》研究組組長(zhǎng)
2020年10月
一、地球科學(xué)特點(diǎn)、發(fā)展規(guī)律與戰(zhàn)略定位
地球科學(xué)是認(rèn)識(shí)地球形成和演化的自然科學(xué)，但由于地球只是浩瀚宇宙中的一員，且有46億年的形成歷史，因此地球科學(xué)研究的時(shí)空尺度與其他學(xué)科有很大差別。地球科學(xué)研究對(duì)象涵蓋地球各個(gè)圈層，研究時(shí)間為自地球誕生直至今天。研究?jī)?nèi)容包括圈層的結(jié)構(gòu)、組成及其演化，以及地球各圈層相互作用的過(guò)程、變化、機(jī)理及它們的相互關(guān)系。研究目標(biāo)為提高對(duì)地球的認(rèn)知水平，并利用獲取的知識(shí)體系為解決人類宜居的資源和能源供給、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、自然災(zāi)害防治等重大問(wèn)題提供科學(xué)依據(jù)、技術(shù)支撐與解決方案。當(dāng)今，地球科學(xué)理念更加強(qiáng)調(diào)以解決復(fù)雜的經(jīng)濟(jì)社會(huì)問(wèn)題、滿足不斷變化的人類需求為導(dǎo)向。在發(fā)展過(guò)程中越來(lái)越強(qiáng)調(diào)交叉融合，期望以地球系統(tǒng)的理論來(lái)整合不同圈層之間的相互關(guān)系和內(nèi)在演化。隨著技術(shù)的進(jìn)步，強(qiáng)調(diào)使用新觀測(cè)、新方法來(lái)整合已有數(shù)據(jù)，構(gòu)建合理模型來(lái)認(rèn)識(shí)和理解人類賴以生存的地球與行星空間。同時(shí)，面向地球的管理，回答人類如何宜居且持續(xù)發(fā)展的相關(guān)科學(xué)問(wèn)題，尤其是對(duì)人類生存和發(fā)展面臨的資源、生態(tài)、環(huán)境、災(zāi)害和氣候變化等的挑戰(zhàn)，制訂地球科學(xué)研究戰(zhàn)略的優(yōu)先目標(biāo)和行動(dòng)計(jì)劃，為國(guó)家和社會(huì)公眾服務(wù)。
本書(shū)提到的地球科學(xué)主要涉及地理科學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)、地球物理學(xué)、大氣科學(xué)和行星科學(xué)六個(gè)分支學(xué)科。
地理科學(xué)是研究表層地球系統(tǒng)的基礎(chǔ)科學(xué)，以人類環(huán)境、人地關(guān)系、空間關(guān)聯(lián)為核心，利用不同的時(shí)空尺度和地理單元來(lái)解讀地理要素或者地理綜合體的空間分布規(guī)律、時(shí)間演變過(guò)程和區(qū)域特征。地理科學(xué)的研究對(duì)象和研究?jī)?nèi)容是動(dòng)態(tài)的、開(kāi)放的和綜合的，這也是地理科學(xué)的特色所在。研究對(duì)象是表層地球系統(tǒng)，其由巖石圈、水圈、大氣圈、生物圈、冰凍圈、人類圈相互作用、相互滲透而形成。這一界面是地球上最復(fù)雜的一個(gè)界面，是物質(zhì)“三態(tài)”相互作用、有機(jī)與無(wú)機(jī)相互轉(zhuǎn)化的場(chǎng)所，又是地球內(nèi)外營(yíng)力相互作用的場(chǎng)所。從地理科學(xué)的發(fā)展歷程來(lái)看，地理科學(xué)是地球科學(xué)的本源之一。
地質(zhì)學(xué)是研究地球（主要是巖石圈）的物質(zhì)組成、內(nèi)部構(gòu)造、外部特征、各圈層間相互作用和演變歷史的學(xué)科。本書(shū)僅對(duì)地層學(xué)、古生物學(xué)、沉積學(xué)、礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)與大地構(gòu)造學(xué)、第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)、前寒武紀(jì)地質(zhì)學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)等分支學(xué)科進(jìn)行發(fā)展戰(zhàn)略研究。地質(zhì)學(xué)的研究?jī)?nèi)容涉及資源、能源、環(huán)境、地質(zhì)災(zāi)害和地球信息等，在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展中占有舉足輕重的地位。
地球化學(xué)是研究地球和其他宇宙天體乃至星際塵埃的各種元素及其同位素和有機(jī)質(zhì)組成的分布、聚散、遷移和演化規(guī)律的一門學(xué)科。它主要采用元素和同位素分析、宏觀和微觀結(jié)構(gòu)觀測(cè)、分子和微生物示蹤、同位素的理論與方法，著重研究地球和其他宇宙天體的演化過(guò)程，各內(nèi)外圈層的物質(zhì)組成、演化和相互作用與循環(huán)，以及人類活動(dòng)對(duì)地球表層系統(tǒng)中物質(zhì)的來(lái)源、分布、遷移、轉(zhuǎn)化、循環(huán)和歸趨及生態(tài)和環(huán)境系統(tǒng)的影響機(jī)制，并用于研究行星地球和生命起源、板塊構(gòu)造、宜居環(huán)境的形成和演化、大陸動(dòng)力學(xué)等地球系統(tǒng)前沿科學(xué)理論，以及解決資源、能源、環(huán)境、防災(zāi)減災(zāi)等重要實(shí)際問(wèn)題。地球化學(xué)作為固體地球科學(xué)的重要支柱學(xué)科之一，有力地促進(jìn)了地球科學(xué)研究范式的變革，在推動(dòng)地球科學(xué)理論的革命中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，在滿足國(guó)家重大需求方面發(fā)揮了重要支撐作用。
地球物理學(xué)研究地球內(nèi)部物質(zhì)組分、狀態(tài)、結(jié)構(gòu)，以及地球內(nèi)部各圈層相互作用和演化過(guò)程，是觀測(cè)、實(shí)驗(yàn)和理論三位一體的現(xiàn)代學(xué)科。地球物理學(xué)基于物理學(xué)原理，利用儀器開(kāi)展多物理場(chǎng)觀測(cè)，發(fā)展和應(yīng)用地球物理正反演技術(shù)，揭示地球內(nèi)部物質(zhì)物性的三維分布信息。地球物理學(xué)涵蓋的領(lǐng)域非常廣泛，主要包括以地球深部探測(cè)與動(dòng)力學(xué)機(jī)制研究為重點(diǎn)的固體地球物理學(xué)與地球動(dòng)力學(xué)、以地震孕育發(fā)生物理過(guò)程研究為重點(diǎn)的地震物理學(xué)、以礦產(chǎn)資源和油氣資源勘探開(kāi)發(fā)研究為重點(diǎn)的勘探地球物理學(xué)、以對(duì)地觀測(cè)理論和技術(shù)研究為重點(diǎn)的大地測(cè)量學(xué)、以高溫高壓實(shí)驗(yàn)研究為重點(diǎn)的巖石地球物理學(xué)，以及地球物理觀測(cè)儀器研制等。
大氣科學(xué)是研究地球或行星大氣組成、結(jié)構(gòu)及其演變規(guī)律，物理和化學(xué)等過(guò)程及動(dòng)力學(xué)機(jī)制，以及大氣圈與其他圈層相互作用并通過(guò)模式實(shí)現(xiàn)定量化模擬和預(yù)測(cè)的一門學(xué)科。大氣科學(xué)是地球科學(xué)的一個(gè)核心組成部分，與地理科學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)、地球物理學(xué)、行星科學(xué)等其他分支學(xué)科緊密相連，并與物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)、生態(tài)、農(nóng)業(yè)、社會(huì)等學(xué)科交叉，共同促進(jìn)和推動(dòng)了相關(guān)自然與社會(huì)科學(xué)的發(fā)展。大氣科學(xué)的重要目標(biāo)是通過(guò)規(guī)律的認(rèn)識(shí)來(lái)提高對(duì)天氣、氣候及極端天氣氣候?yàn)?zāi)害事件、空氣質(zhì)量的模擬能力，從而為防災(zāi)減災(zāi)、生態(tài)文明建設(shè)以及應(yīng)對(duì)氣候變化等國(guó)家重大需求服務(wù)。
行星科學(xué)是研究太陽(yáng)系內(nèi)與系外恒星、行星、衛(wèi)星、彗星等天體和行星系的基本特征，以及它們的形成和演化的新興交叉學(xué)科，成長(zhǎng)于天文學(xué)和地球科學(xué)的交叉融合。行星科學(xué)主要聚焦于太陽(yáng)系天體的研究，旨在認(rèn)識(shí)它們的基本物理化學(xué)性質(zhì)（如組成、結(jié)構(gòu)及動(dòng)力學(xué)）及其演化。行星科學(xué)研究包括但不局限于：揭示行星的地表特征、巖漿活動(dòng)、大氣、海洋、物理場(chǎng)和內(nèi)部動(dòng)力學(xué)過(guò)程；通過(guò)比較研究，理解地球的形成與工作機(jī)制；探尋地外是否存在生命，回答我們是否孤獨(dú)等終極問(wèn)題；研究行星和小天體的極端環(huán)境，發(fā)現(xiàn)新的物理和化學(xué)法則；等等。行星科學(xué)可進(jìn)一步劃分為行星物理學(xué)、行星地質(zhì)學(xué)和行星化學(xué)。
二、地球科學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)、戰(zhàn)略目標(biāo)
地球科學(xué)正在進(jìn)入地球科學(xué)各分支整合階段，即建立“地球系統(tǒng)”理論知識(shí)和方法技術(shù)體系的新時(shí)代，國(guó)際、國(guó)內(nèi)的地球科學(xué)研究都在朝該方向發(fā)生深刻的變革。簡(jiǎn)言之，研究范疇更加綜合，研究技術(shù)方法更加先進(jìn)，基礎(chǔ)研究與應(yīng)用結(jié)合得更為緊密，研究對(duì)象的時(shí)空尺度不斷拓展且更強(qiáng)調(diào)多學(xué)科、多部門的協(xié)同發(fā)展。發(fā)達(dá)國(guó)家或地區(qū)對(duì)于地球科學(xué)的發(fā)展更是高度重視，美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、歐盟等近年來(lái)也在不斷推出大型科學(xué)計(jì)劃，如地球透鏡計(jì)劃（EarthScope）、量化并理解地球系統(tǒng)（Quantifying and Understanding the Earth System，QUEST）、地球工程（Geotechnology）、全球變化、未來(lái)地球計(jì)劃等。顯然，地球不僅是我們?nèi)祟惿娴膱?chǎng)所，更為我們提供了基本的生活物質(zhì)（包括空氣、水和糧食），從而決定了地球科學(xué)是一門應(yīng)用性極強(qiáng)的學(xué)科。它的發(fā)展需要長(zhǎng)期大量的觀測(cè)、探測(cè)、分析、實(shí)驗(yàn)與模擬等方面的工作，更需要建制化力量的長(zhǎng)期介入。地球科學(xué)的早期發(fā)展與人類社會(huì)的工業(yè)化關(guān)系密切，但近年來(lái)更多地關(guān)注人地和諧和行星地球問(wèn)題，需要將地球置于整個(gè)太陽(yáng)系甚至宇宙中來(lái)考慮，同時(shí)傳統(tǒng)的地球科學(xué)即將進(jìn)入“地球系統(tǒng)科學(xué)”新時(shí)代，基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究結(jié)合得更加緊密，為地球的資源、生態(tài)、環(huán)境和抗災(zāi)減災(zāi)服務(wù)；技術(shù)的高速發(fā)展對(duì)地球科學(xué)的促進(jìn)作用愈發(fā)重要。我國(guó)地球科學(xué)的發(fā)展應(yīng)當(dāng)抓住歷史機(jī)遇，為推動(dòng)建設(shè)“人類命運(yùn)共同體”和實(shí)現(xiàn)“全球治理”的中國(guó)方案提供地球科學(xué)依據(jù)。
對(duì)于地理科學(xué)領(lǐng)域，近十幾年來(lái)國(guó)際地理科學(xué)在研究主題、應(yīng)用實(shí)踐、研究范式、基礎(chǔ)平臺(tái)等方面都呈現(xiàn)出一些新的發(fā)展態(tài)勢(shì)，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：觀測(cè)與測(cè)試手段的革新加速推進(jìn)地理科學(xué)的創(chuàng)新；陸地表層系統(tǒng)綜合研究成為核心主題；可持續(xù)性成為地理科學(xué)研究的新熱點(diǎn)；模型與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的地理科學(xué)研究范式并駕齊驅(qū)；信息基礎(chǔ)設(shè)施成為驅(qū)動(dòng)地理科學(xué)快速發(fā)展的新引擎；地理科學(xué)中的部門地理學(xué)的快速發(fā)展促生了新興學(xué)科領(lǐng)域。在新形勢(shì)下，中國(guó)地理科學(xué)面臨新的問(wèn)題與挑戰(zhàn)：創(chuàng)新性基礎(chǔ)研究的環(huán)境依然有待改善；國(guó)際號(hào)召力有待進(jìn)一步提升；綜合集成方法論還需要持續(xù)加強(qiáng)；長(zhǎng)期定位觀測(cè)體系需要進(jìn)一步完善。2035年前的發(fā)展目標(biāo)為：服務(wù)國(guó)家需求，立足經(jīng)世致用，緊緊抓住國(guó)家轉(zhuǎn)型發(fā)展的歷史機(jī)遇，在服務(wù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)與資源環(huán)境協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展等重大問(wèn)題中做出新的重要貢獻(xiàn)；加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，優(yōu)化學(xué)科體系，加大對(duì)地理科學(xué)基礎(chǔ)研究中全球共性問(wèn)題和前沿研究的投入，推動(dòng)原創(chuàng)性、基礎(chǔ)性、引領(lǐng)性研究；堅(jiān)持中國(guó)特色，引領(lǐng)學(xué)科發(fā)展；加強(qiáng)地理科學(xué)教育，孕育高層次學(xué)科帶頭人。
地質(zhì)學(xué)從傳統(tǒng)地質(zhì)學(xué)向以現(xiàn)代地球系統(tǒng)科學(xué)為核心的現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)轉(zhuǎn)變，即向“大地質(zhì)”“大地學(xué)”方向轉(zhuǎn)變。從地質(zhì)學(xué)的發(fā)展來(lái)看，我國(guó)與國(guó)外的差距主要表現(xiàn)在以下四個(gè)方面：一是學(xué)科質(zhì)量上的差距，我國(guó)地質(zhì)學(xué)發(fā)展規(guī)模“大而不強(qiáng)”；二是地質(zhì)思維上的差距，我國(guó)地質(zhì)學(xué)家在新理論和新方法上缺乏建樹(shù)；三是地質(zhì)觀測(cè)、探測(cè)和分析技術(shù)上的差距，我國(guó)現(xiàn)有地質(zhì)觀測(cè)、探測(cè)和分析技術(shù)裝備基本上從國(guó)外引進(jìn)，一些核心技術(shù)和裝備仍然落后于西方發(fā)達(dá)國(guó)家；四是地質(zhì)學(xué)領(lǐng)軍人物上的差距，近年來(lái)，我國(guó)地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)涌現(xiàn)出一些具有國(guó)際聲譽(yù)的科學(xué)家，但整體而言仍偏少。2035年前，地質(zhì)學(xué)學(xué)科應(yīng)從分析學(xué)科現(xiàn)狀出發(fā)，按照瞄準(zhǔn)世界科技前沿、圍繞國(guó)家重大關(guān)切、著力源頭創(chuàng)新的總體指導(dǎo)思想，優(yōu)化學(xué)科布局，抓住學(xué)科發(fā)展機(jī)遇，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)如下發(fā)展目標(biāo)：在若干學(xué)科分支方向和研究領(lǐng)域引領(lǐng)國(guó)際前沿；全面提升解決區(qū)域地質(zhì)問(wèn)題的能力，提高區(qū)域地質(zhì)研究領(lǐng)域的國(guó)際影響力；完善服務(wù)宜居地球和美麗中國(guó)的學(xué)科體系；培育多個(gè)新的分支生長(zhǎng)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)引領(lǐng)性原創(chuàng)成果的突破；培養(yǎng)一批在不同分支具有廣泛國(guó)際影響力的領(lǐng)軍人才，整體提升學(xué)科影響力。
地球化學(xué)作為固體地球科學(xué)的重要支柱學(xué)科之一，是地球科學(xué)開(kāi)展定量化研究的核心學(xué)科。與國(guó)際地球化學(xué)發(fā)展相比，我國(guó)地球化學(xué)的發(fā)展還存在以下不足：論文數(shù)量顯著增多，原創(chuàng)成果少；地球化學(xué)各分支學(xué)科發(fā)展不平衡；學(xué)科交叉深度不夠，大數(shù)據(jù)應(yīng)用落伍；地球化學(xué)核心儀器對(duì)外依賴程度大，自主研發(fā)能力薄弱。2035 年前，地球化學(xué)學(xué)科的發(fā)展在保持地球化學(xué)優(yōu)勢(shì)分支學(xué)科（如化學(xué)地球動(dòng)力學(xué)、元素地球化學(xué)、巖石地球化學(xué)、礦床地球化學(xué)、有機(jī)地球化學(xué)和同位素地球化學(xué)等）的同時(shí)，進(jìn)一步加強(qiáng)各分支學(xué)科（如宇宙化學(xué)和行星化學(xué)、實(shí)驗(yàn)與計(jì)算地球化學(xué)等）的均衡發(fā)展；聚焦國(guó)際前沿［如板塊構(gòu)造、大陸動(dòng)力學(xué)、“三深”（深地、深海和深空）科學(xué)、地球系統(tǒng)科學(xué)、宜居星球演化］，探索未知領(lǐng)域，產(chǎn)出一批原創(chuàng)性成果，帶動(dòng)地球化學(xué)學(xué)科向前發(fā)展；面向國(guó)家和社會(huì)需求，為解決資源、能源、環(huán)境、人類健康乃至社會(huì)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題提供科學(xué)支撐；加強(qiáng)跨學(xué)科交叉融合，發(fā)揮地球化學(xué)大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)定量地球科學(xué)向前發(fā)展；加強(qiáng)平臺(tái)建設(shè)和人才隊(duì)伍建設(shè)，致力于核心分析技術(shù)和儀器研發(fā)，造就一批具有國(guó)際視野的創(chuàng)新領(lǐng)軍人才和研究團(tuán)隊(duì)。
地球物理學(xué)是一門具有國(guó)家重大需求且面向國(guó)際科學(xué)前沿的戰(zhàn)略學(xué)科，目前我國(guó)地球物理學(xué)研究仍存在明顯不足，主要表現(xiàn)為：尚未提出過(guò)指導(dǎo)某一領(lǐng)域或分支學(xué)科發(fā)展的重要理論，前瞻性方法和技術(shù)的集成應(yīng)用略顯不足，地球物理學(xué)各個(gè)分支方向之間以及與其他學(xué)科的深度交叉融合還需加強(qiáng)，對(duì)其他學(xué)科影響和輻射力不足，尚未在國(guó)內(nèi)外地球科學(xué)界形成引領(lǐng)地位。2035年前的主要戰(zhàn)略目標(biāo)應(yīng)包括下列方面：瞄準(zhǔn)國(guó)際前沿，在加強(qiáng)觀測(cè)的基礎(chǔ)上，開(kāi)展原創(chuàng)性、前瞻性和戰(zhàn)略性研究，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，發(fā)展新方法，提出新理論，在若干領(lǐng)域形成一大批有國(guó)際影響力的學(xué)術(shù)成果，通過(guò)十幾年的努力，實(shí)現(xiàn)地球物理學(xué)從“跟跑”到“并跑”，且在一些領(lǐng)域“領(lǐng)跑”的戰(zhàn)略目標(biāo)；緊扣國(guó)家需求，圍繞資源開(kāi)發(fā)、環(huán)境保護(hù)和災(zāi)害防治領(lǐng)域的重大科學(xué)問(wèn)題，解決應(yīng)用科學(xué)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展所面臨的具有共性的基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題，研制新方法，開(kāi)發(fā)新技術(shù)，解決困擾產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“卡脖子”問(wèn)題，為國(guó)家重大技術(shù)創(chuàng)新提供基礎(chǔ)研究支撐；堅(jiān)持以人為本，造就國(guó)際一流的地球物理人才隊(duì)伍。
大氣科學(xué)作為地球科學(xué)的一個(gè)核心組成部分，其發(fā)展已進(jìn)入了一個(gè)全新的階段，研究重點(diǎn)從氣候系統(tǒng)拓展至地球系統(tǒng)，未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)必將是多學(xué)科之間的交叉融合，以加強(qiáng)認(rèn)識(shí)和理解地球系統(tǒng)各子系統(tǒng)之間的相互作用與機(jī)制。隨著大氣科學(xué)的發(fā)展，需要建立更加精細(xì)的觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)以及更高分辨率的地球/氣候系統(tǒng)數(shù)值模式，改進(jìn)和提高天氣、氣候和空氣質(zhì)量的預(yù)報(bào)、預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度。大氣科學(xué)的主要分支學(xué)科包括天氣學(xué)、大氣動(dòng)力學(xué)、大氣物理學(xué)、大氣化學(xué)、氣候系統(tǒng)與氣候變化。我國(guó)大氣科學(xué)2035年前的發(fā)展目標(biāo)為：顯著提高大氣科學(xué)已有優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，加速大氣科學(xué)新興分支學(xué)科及相關(guān)交叉學(xué)科的發(fā)展，培養(yǎng)更多適應(yīng)國(guó)際大氣科學(xué)發(fā)展趨勢(shì)的高層次人才，力爭(zhēng)在國(guó)際大氣科學(xué)基礎(chǔ)研究和前沿技術(shù)領(lǐng)域產(chǎn)出一批有重大影響力的創(chuàng)新成果，全方位提高中國(guó)大氣科學(xué)的國(guó)際影響力和國(guó)際話語(yǔ)權(quán)，將中國(guó)發(fā)展成為大氣科學(xué)研究強(qiáng)國(guó)。
行星科學(xué)領(lǐng)域在地球科學(xué)中的主要特色體現(xiàn)在以深空探測(cè)為主要研究手段，由地球科學(xué)、空間科學(xué)、天文學(xué)等學(xué)科交叉產(chǎn)生。行星科學(xué)和深空探測(cè)相輔相成，密不可分，深空探測(cè)催生了行星科學(xué)，行星科學(xué)牽引了深空探測(cè)。我國(guó)的行星科學(xué)已經(jīng)深度融入國(guó)際學(xué)界，并形成了良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)：高水平的行星科學(xué)人才團(tuán)隊(duì)已經(jīng)初具規(guī)模，行星科學(xué)人才培養(yǎng)體系已經(jīng)萌芽，行星科學(xué)相關(guān)專業(yè)組織陸續(xù)成立，行星科學(xué)相關(guān)期刊影響力不斷擴(kuò)大。認(rèn)識(shí)行星的形成和演化是行星科學(xué)研究的主要目標(biāo)。未來(lái)，行星科學(xué)研究仍將借助于深空探測(cè)工程、地球科學(xué)及天文學(xué)的發(fā)展，聚焦于揭示太陽(yáng)系行星的空間、表面和內(nèi)部特征，理解過(guò)去和現(xiàn)在發(fā)生的各種物理與化學(xué)過(guò)程，理解行星的起源、運(yùn)行機(jī)制和演化，同時(shí)聚焦地外生命及其宜居環(huán)境要素研究，深入理解地球和地外行星宜居環(huán)境建立和發(fā)展，認(rèn)識(shí)生命的起源和演化。
三、地球科學(xué)發(fā)展布局、優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域、重大交叉領(lǐng)域
2035年前，地球科學(xué)從面向?qū)W科發(fā)展和國(guó)家重大需求兩個(gè)層面來(lái)均衡布局和協(xié)調(diào)發(fā)展，強(qiáng)化我國(guó)地球科學(xué)的優(yōu)勢(shì)學(xué)科和領(lǐng)域，促進(jìn)我國(guó)相對(duì)薄弱但屬國(guó)際主流的分支學(xué)科的發(fā)展，鼓勵(lì)學(xué)科之間的交叉研究和滲透融合，推動(dòng)各學(xué)科的創(chuàng)新型研究和新興學(xué)科的發(fā)展。加強(qiáng)前沿性、基礎(chǔ)性的分支學(xué)科的發(fā)展；扶持與實(shí)驗(yàn)、觀測(cè)、數(shù)據(jù)集成和模擬相關(guān)的分支學(xué)科；重視地球科學(xué)、地球系統(tǒng)科學(xué)與其他學(xué)科的交叉，以獲得原創(chuàng)性的成果并提出新的理論，同時(shí)為社會(huì)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境質(zhì)量的改善提供科學(xué)依據(jù)。
（一）各分支學(xué)科發(fā)展布局、優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域、重大交叉領(lǐng)域
1. 地理科學(xué)
地理科學(xué)學(xué)科的戰(zhàn)略布局以“需求導(dǎo)向，服務(wù)國(guó)家；突出優(yōu)勢(shì)，立足前沿；統(tǒng)籌規(guī)劃，科學(xué)布局；強(qiáng)調(diào)交叉，追求創(chuàng)新”為原則。中國(guó)自然地理研究將仍對(duì)綜合自然地理學(xué)、部門自然地理學(xué)、人類生存環(huán)境研究三個(gè)方面的布局進(jìn)行深入研究。人文地理學(xué)按照四個(gè)分支學(xué)科群進(jìn)行戰(zhàn)略布局，即以人類活動(dòng)空間過(guò)程和格局集成研究為主要任務(wù)的綜合人文地理學(xué)、以產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)為主要研究對(duì)象的經(jīng)濟(jì)地理學(xué)、以人類生活空間為主要研究對(duì)象的城市與鄉(xiāng)村地理學(xué)，以及以人類非物質(zhì)活動(dòng)為主要研究對(duì)象的社會(huì)文化地理學(xué)。信息地理學(xué)按照地理遙感科學(xué)、地理信息科學(xué)、地理數(shù)據(jù)科學(xué)三個(gè)分支學(xué)科群進(jìn)行戰(zhàn)略布局。
地理科學(xué)優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域：綜合自然地理學(xué)研究；部門自然地理學(xué)研究；人類生存環(huán)境學(xué)研究；綜合人文地理學(xué)研究；經(jīng)濟(jì)地理學(xué)研究；城市與鄉(xiāng)村地理學(xué)研究；社會(huì)文化地理學(xué)研究與政治地理學(xué)研究；信息地理學(xué)基礎(chǔ)理論和原理方法；地理遙感科學(xué)研究；地理信息科學(xué)研究；地理數(shù)據(jù)科學(xué)研究。
地理科學(xué)交叉研究領(lǐng)域：典型生態(tài)水文過(guò)程和模擬；東亞人類生存環(huán)境變化與智人興起；自然-人文-生態(tài)交叉融合模式構(gòu)建；地域功能演變與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展模式；人類活動(dòng)物質(zhì)空間與文化空間耦合；區(qū)域一體化與城鄉(xiāng)協(xié)調(diào)發(fā)展的機(jī)制與路徑；智慧城市與智能服務(wù)；重點(diǎn)區(qū)域地球表層系統(tǒng)綜合觀測(cè)與模擬；地球大數(shù)據(jù)。
2. 地質(zhì)學(xué)
在“聚焦前沿，發(fā)揮優(yōu)勢(shì)；立足區(qū)位，瞄準(zhǔn)全球；加強(qiáng)應(yīng)用，服務(wù)國(guó)家；補(bǔ)齊短板，前瞻布局”布局原則的指導(dǎo)下，地質(zhì)學(xué)各分支學(xué)科應(yīng)圍繞地球物質(zhì)、生命、環(huán)境和構(gòu)造演化的基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題，立足國(guó)際學(xué)科前沿，加強(qiáng)學(xué)科交叉，發(fā)揮地域優(yōu)勢(shì)，拓展全球視野，加強(qiáng)平臺(tái)建設(shè)，補(bǔ)齊研究短板，面向國(guó)家和社會(huì)需求，促進(jìn)研究范式變革，產(chǎn)出一批原創(chuàng)性成果，全面提升學(xué)科國(guó)際影響力。
地質(zhì)學(xué)優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域：主要生物類群起源與演化過(guò)程及其整合的生物學(xué)機(jī)制；不同時(shí)間尺度的重大氣候、環(huán)境演變；地球深部與表面地質(zhì)過(guò)程中的礦物演化與響應(yīng)機(jī)制；主要成礦系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、成因和演化；特提斯和東亞巖石圈構(gòu)造、演化與深部地球動(dòng)力學(xué)；大陸構(gòu)造變形與人類宜居的地球系統(tǒng)；氣候系統(tǒng)古增溫與氣候系統(tǒng)突變；全球變化下地球多圈層相互作用和青藏高原地質(zhì)、資源與生態(tài)環(huán)境效應(yīng)；地球關(guān)鍵帶的水文生物地球化學(xué)過(guò)程與江河流域生態(tài)水文地質(zhì)工程地質(zhì)生態(tài)安全。
地質(zhì)學(xué)交叉研究領(lǐng)域：生物宏演化及其地質(zhì)背景；打造國(guó)際通用的高精度地質(zhì)時(shí)間標(biāo)尺；面向大數(shù)據(jù)的精時(shí)、活動(dòng)古地理重建；俯沖帶殼幔相互作用；前寒武紀(jì)構(gòu)造體制及其資源-環(huán)境-生命效應(yīng)；環(huán)境變化與人類活動(dòng)；深部水文地質(zhì)工程地質(zhì)與城市地下空間開(kāi)發(fā)利用。
3. 地球化學(xué)
地球化學(xué)分支學(xué)科的發(fā)展是地球科學(xué)發(fā)展的核心之一，地球化學(xué)學(xué)科布局的原則是：對(duì)地球化學(xué)發(fā)展具有帶動(dòng)作用，具有良好基礎(chǔ)，能迅速提升我國(guó)地球化學(xué)的國(guó)際地位；解決制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的若干關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，以滿足國(guó)家重大需求；突出學(xué)科交叉和融合，通過(guò)多學(xué)科聯(lián)合攻關(guān)實(shí)現(xiàn)地球化學(xué)基礎(chǔ)研究的重大突破。根據(jù)上述原則，在充分吸納有關(guān)戰(zhàn)略研究成果的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)綜合分析與歸納，認(rèn)真分析國(guó)際科學(xué)前沿和國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略需求中的科學(xué)問(wèn)題，結(jié)合我國(guó)地球化學(xué)的優(yōu)勢(shì)和面臨的挑戰(zhàn)，確定優(yōu)先發(fā)展方向和交叉學(xué)科。
地球化學(xué)優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域：新的地球化學(xué)示蹤體系和高精度年代學(xué)；早期地球構(gòu)造范式與地幔溫度；深地過(guò)程與地球氣候恒溫機(jī)制；地球內(nèi)部狀態(tài)與物質(zhì)循環(huán)；板塊構(gòu)造過(guò)程與大陸形成和演化；地球內(nèi)外系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)機(jī)制。
地球化學(xué)交叉研究領(lǐng)域：地球內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制及其淺表地質(zhì)、資源環(huán)境效應(yīng)；造山帶與俯沖帶的形成和演化；超大陸旋回的巖石圈、水圈、大氣圈和生物圈效應(yīng)；關(guān)鍵地質(zhì)時(shí)期生命-環(huán)境協(xié)同演化；亞洲新生代構(gòu)造過(guò)程、環(huán)境演化歷史及其與全球環(huán)境變化的聯(lián)系；跨學(xué)科與跨學(xué)部交叉研究。
4. 地球物理學(xué)
在“保持優(yōu)勢(shì)，均衡發(fā)展；立足前沿，鼓勵(lì)交叉；需求導(dǎo)向，突出重點(diǎn)；重視觀測(cè)，發(fā)展技術(shù)”布局原則的指導(dǎo)下，地球物理學(xué)學(xué)科發(fā)展布局主要由以下七個(gè)學(xué)科方向組成：深部探測(cè)，震源物理與強(qiáng)震機(jī)制，地震活動(dòng)與地震災(zāi)害，重、磁、電、熱學(xué)科，地殼變形與地球動(dòng)力學(xué)，勘探地球物理，地球物理儀器研發(fā)。在總體發(fā)展戰(zhàn)略布局體系下，以國(guó)家重大需求為導(dǎo)向，以國(guó)際科學(xué)前沿為目標(biāo)，確定各分支學(xué)科的優(yōu)先發(fā)展方向。
地球物理學(xué)優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域：地球物理新理論、新技術(shù)和新方法；地球深部結(jié)構(gòu)與圈層相互作用；大陸強(qiáng)震機(jī)理與災(zāi)害評(píng)價(jià)；深層油氣藏與綠色能源勘探開(kāi)發(fā)；戰(zhàn)略性關(guān)鍵礦產(chǎn)核心勘探技術(shù)；關(guān)鍵地球物理裝備研發(fā)；人類活動(dòng)誘發(fā)地震的特征、機(jī)理與防控；全球一體化重力場(chǎng)信息獲取的關(guān)鍵技術(shù)與理論方法。
地球物理學(xué)交叉研究領(lǐng)域：青藏高原深部動(dòng)力過(guò)程及其資源環(huán)境災(zāi)害響應(yīng)；全球板塊俯沖帶和主要造山帶的深部結(jié)構(gòu)與性質(zhì)；空間物理與行星物理新方法和新技術(shù)；復(fù)雜深層資源能源探查的新理論與新技術(shù)。
5. 大氣科學(xué)
從當(dāng)前中國(guó)大氣科學(xué)研究水平的實(shí)際出發(fā)，突出氣候?qū)W和大氣化學(xué)等優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域，結(jié)合國(guó)際大氣科學(xué)發(fā)展動(dòng)向和國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)需求，打造大氣科學(xué)新興分支學(xué)科及相關(guān)交叉學(xué)科生長(zhǎng)點(diǎn)；始終堅(jiān)持基礎(chǔ)研究，根據(jù)國(guó)際大氣科學(xué)研究的發(fā)展態(tài)勢(shì)，積極探索前沿技術(shù)；加強(qiáng)國(guó)際合作，重視人才建設(shè)；強(qiáng)化原始創(chuàng)新，注重從0到1的開(kāi)創(chuàng)性研究，力爭(zhēng)重大突破；服務(wù)國(guó)家重大需求，緊密圍繞重大科學(xué)問(wèn)題，建成大氣科學(xué)強(qiáng)國(guó)。未來(lái)，大氣科學(xué)研究將以四個(gè)基礎(chǔ)分支學(xué)科展開(kāi)：天氣學(xué)和天氣動(dòng)力學(xué)、氣候?qū)W和氣候動(dòng)力學(xué)、大氣物理學(xué)、大氣化學(xué)。
大氣科學(xué)優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域：“天-地-空”一體化氣象觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)；極端天氣氣候事件變化及機(jī)理；大氣環(huán)境污染及影響；高分辨率地球系統(tǒng)數(shù)值研發(fā)與應(yīng)用；多尺度無(wú)縫隙集合預(yù)報(bào)；城市和城市群的天氣、氣候、環(huán)境效應(yīng)與可持續(xù)發(fā)展。
大氣科學(xué)交叉研究領(lǐng)域：氣候、大氣環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)的相互作用；氣象-水文-地質(zhì)綜合災(zāi)害研究與預(yù)警預(yù)測(cè)；人工智能、大數(shù)據(jù)科學(xué)與天氣預(yù)報(bào)及氣候預(yù)測(cè)。
6. 行星科學(xué)
我國(guó)行星科學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略布局的關(guān)鍵在于“高起點(diǎn)、快發(fā)展、廣交叉、深融合”。行星科學(xué)的主要研究目標(biāo)演變?yōu)樾行堑钠鹪磁c演化，主要研究?jī)?nèi)容為行星物質(zhì)成分與多圈層結(jié)構(gòu)及其動(dòng)力學(xué)過(guò)程，絕大部分研究方法與思路也在地球科學(xué)范疇。地球科學(xué)是我國(guó)最具國(guó)際影響力的基礎(chǔ)學(xué)科之一，學(xué)科門類齊全，基礎(chǔ)雄厚。另外，得益于國(guó)際深空探測(cè)數(shù)據(jù)的開(kāi)放政策和國(guó)家對(duì)人才引進(jìn)的強(qiáng)力支持，我國(guó)的行星科學(xué)已經(jīng)深度融入國(guó)際學(xué)界，并形成了良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)?！爸袊?guó)天眼”，即500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（fve-hundred-meter aperture spherical radio telescope，F(xiàn)AST）等重大基礎(chǔ)設(shè)施的完成，也為行星科學(xué)的發(fā)展提供了重要平臺(tái)。我國(guó)的行星科學(xué)通過(guò)廣交叉和深融合吸取營(yíng)養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)高起點(diǎn)和快發(fā)展。
行星科學(xué)優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域及交叉研究領(lǐng)域：太陽(yáng)系原始物質(zhì)與行星形成；撞擊和表面地質(zhì)過(guò)程；行星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；行星的巖漿活動(dòng)與行星幔的演化；行星的大氣、海洋；行星的磁場(chǎng)；行星宜居環(huán)境的起源和演化；行星的有機(jī)物與生命探測(cè)；太陽(yáng)系外行星探測(cè)；行星資源開(kāi)發(fā)利用。
（二）我國(guó)地球科學(xué)的重大交叉領(lǐng)域？
1. 地球與行星觀測(cè)的新理論、新技術(shù)和新方法
地球與行星物質(zhì)物理化學(xué)性質(zhì)和過(guò)程的觀測(cè)技術(shù)、實(shí)驗(yàn)方法與計(jì)算模擬技術(shù)；深空、深地、深時(shí)、深海和宜居地球探測(cè)技術(shù)集成；地球科學(xué)大數(shù)據(jù)的分析、同化、融合和共享技術(shù)；地球觀測(cè)和多源數(shù)據(jù)融合平臺(tái)構(gòu)建及關(guān)鍵技術(shù)；納米地球科學(xué)與行星地球科學(xué)新技術(shù)、新方法及相關(guān)儀器設(shè)備；多尺度、多參數(shù)和跨維度綜合分析平臺(tái)。
2. 行星宜居性及演化
宇宙、太陽(yáng)系起源與演化；日地相互作用；行星大氣同位素特征；行星大氣及其對(duì)宜居性的影響；行星電離層同位素組成與大氣逃逸機(jī)制；宜居行星物質(zhì)來(lái)源及揮發(fā)分演化；地質(zhì)歷史時(shí)期地球大氣同位素組成；行星固體圈層中氣體同位素的組成；行星宜居性演變的關(guān)鍵地質(zhì)過(guò)程制約；地表環(huán)境災(zāi)變及其與太陽(yáng)及行星活動(dòng)的關(guān)系。
3. 地球深部過(guò)程與動(dòng)力學(xué)
全球及典型區(qū)域深部物質(zhì)、結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)特征；板塊物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和空間軌跡的精確描述技術(shù)與方法；地球深部與表層過(guò)程的相互作用；地幔柱的起源、演化及其環(huán)境效應(yīng)；地球深部過(guò)程及演變對(duì)資源環(huán)境的控制機(jī)制；板塊俯沖起始的關(guān)鍵條件和驅(qū)動(dòng)力；俯沖界面巖石圈流變性質(zhì)的變化；地球內(nèi)/外核的結(jié)構(gòu)與成分；地核的形成與演化；地球發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力學(xué)；核幔邊界結(jié)構(gòu)與成分；地幔柱的結(jié)構(gòu)與成分；地幔柱動(dòng)力學(xué)。
4. 海洋過(guò)程與極地環(huán)境
海洋動(dòng)力學(xué)及其與生物地球化學(xué)、生態(tài)過(guò)程的耦合作用；極地環(huán)境快速變化與多圈層相互作用；深海多圈層物質(zhì)能量循環(huán)及資源效應(yīng)；高-低緯海洋過(guò)程對(duì)全球變化的驅(qū)動(dòng)和響應(yīng)；近海多界面耦合過(guò)程；海洋多尺度動(dòng)力過(guò)程與海-氣相互作用；深海極端環(huán)境下的生命特征、生存極限及適應(yīng)策略的遺傳、生理與生化機(jī)制及其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)；微生物驅(qū)動(dòng)黑暗深海物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)和生態(tài)系統(tǒng)平衡的過(guò)程與機(jī)制；生命起源及深海生命與地球的協(xié)同演化機(jī)制；洋-陸邊界深部過(guò)程及資源效應(yīng)。
5. 地球系統(tǒng)過(guò)程與全球變化
地球多圈層相互作用過(guò)程與環(huán)境效應(yīng)；生物與環(huán)境協(xié)同演化機(jī)制；典型地理單元生物地球化學(xué)循環(huán)與生態(tài)、社會(huì)和健康效應(yīng)；地球系統(tǒng)碳轉(zhuǎn)化速率與影響；多尺度氣候-水文-土壤-植被耦合機(jī)制與模擬；碳循環(huán)關(guān)鍵過(guò)程對(duì)升溫和大氣二氧化碳濃度的敏感性；人類社會(huì)排放、土地利用變化和物質(zhì)循環(huán)等對(duì)氣候系統(tǒng)的反饋；地表系統(tǒng)對(duì)生命支撐要素的承載力；海-陸-氣相互作用與數(shù)值模擬；陸面模式與碳氮循環(huán)過(guò)程；新一代氣候系統(tǒng)與地球系統(tǒng)模式；地球形變與地殼運(yùn)動(dòng)、陸海基準(zhǔn)、近地空間天氣效應(yīng)及地球內(nèi)部質(zhì)量遷移的綜合觀測(cè)和融合分析。
6. 天氣與氣候系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展
大氣物理、大氣化學(xué)過(guò)程及相互影響機(jī)制；大氣能量和物質(zhì)循環(huán)及圈層相互作用對(duì)天氣氣候和大氣環(huán)境的影響；天文因素對(duì)地球氣候變化的影響；天氣氣候和大氣環(huán)境變化的機(jī)制及預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)理論和技術(shù)；氣候系統(tǒng)中云和大尺度大氣環(huán)流及其之間的相互作用；天氣氣候數(shù)據(jù)均一化、同化、再分析技術(shù)與系統(tǒng)；氣候變化與水循環(huán)時(shí)空變異及機(jī)理；天氣和氣候極端事件；氣候變化的區(qū)域響應(yīng)與適應(yīng)；氣候系統(tǒng)監(jiān)測(cè)平臺(tái)；大氣模式與氣候系統(tǒng)。
7. 人類活動(dòng)與環(huán)境
環(huán)境污染過(guò)程、調(diào)控與修復(fù)；環(huán)境質(zhì)量演變、預(yù)測(cè)與管理；污染物的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)與健康效應(yīng)；城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境承載力；人類活動(dòng)與城鄉(xiāng)融合過(guò)程、效應(yīng)及調(diào)控；人類活動(dòng)與資源環(huán)境耦合調(diào)控；地表環(huán)境變化與生態(tài)服務(wù)；世界政治經(jīng)濟(jì)格局重塑的資源環(huán)境制衡與風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警；地表過(guò)程致災(zāi)機(jī)理與鏈?zhǔn)綖?zāi)害演化機(jī)制；地質(zhì)與工程災(zāi)害的致災(zāi)機(jī)理、識(shí)別預(yù)警與防控；地理實(shí)體與虛擬空間映射下重大突發(fā)公共安全事件的過(guò)程推演；環(huán)境變化與人畜共患傳染病風(fēng)險(xiǎn)。
8. 資源能源形成理論及供給潛力
資源形成與富集機(jī)理；深層油氣勘探理論與技術(shù)；天然氣水合物開(kāi)發(fā)理論與技術(shù)；地球內(nèi)部有機(jī)-無(wú)機(jī)相互作用及資源效應(yīng)；圈層物質(zhì)循環(huán)與成礦；全球典型沉積盆地火山熱液、缺氧事件和全球性快速氣候變化與富有機(jī)質(zhì)沉積體的關(guān)系。
9. 空間天氣過(guò)程和行星空間環(huán)境
太陽(yáng)爆發(fā)活動(dòng)及其行星際傳輸和太陽(yáng)周行為；空間天氣、空間氣候和日地聯(lián)系的基本物理過(guò)程；行星系統(tǒng)與太陽(yáng)風(fēng)的耦合；中高層大氣、電離層與低層大氣以及磁層的耦合和多尺度過(guò)程；行星空間環(huán)境中的物質(zhì)和能量輸運(yùn)；行星空間環(huán)境中高能帶電粒子的加速和逃逸機(jī)制；行星及其衛(wèi)星的地質(zhì)活動(dòng)和對(duì)空間環(huán)境的影響；空間天氣預(yù)報(bào)和災(zāi)害性空間天氣預(yù)警的模式和方法；空間天氣對(duì)航空航天、通信導(dǎo)航、精密定位等的影響。
10.“兩洋一海”綜合觀測(cè)及集成研究
多圈層耦合的海洋系統(tǒng)模擬器和智能預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)技術(shù)與系統(tǒng)研發(fā)；海洋地球系統(tǒng)理論、大數(shù)據(jù)與信息服務(wù)；海洋固-水-氣演變過(guò)程和災(zāi)害機(jī)理；深海全天候原位實(shí)時(shí)觀測(cè)體系；洋盆間的水體、物質(zhì)、能量交換及全球效應(yīng)；洋-陸邊界深部結(jié)構(gòu)、流變特征對(duì)比；洋-陸邊界深部-表生耦合作用；洋-陸邊界深部物質(zhì)、能量運(yùn)移過(guò)程與機(jī)制及資源效應(yīng)；空天地與海底基準(zhǔn)統(tǒng)一，水下定位、導(dǎo)航與授時(shí)（positioning, navigation and timing，PNT）體系。
11. 重大地質(zhì)—環(huán)境—生物事件的全球?qū)Ρ?/strong>
地球早期地質(zhì)-環(huán)境背景演變與生命演化；重大氣候轉(zhuǎn)折期的環(huán)境與生命演變；生物大滅絕與復(fù)蘇及其環(huán)境背景；深時(shí)高精度地質(zhì)年代格架；地理實(shí)體與虛擬空間映射下重大突發(fā)公共安全事件的過(guò)程推演；全球典型沉積盆地火山熱液、缺氧事件和全球性快速氣候變化與富有機(jī)質(zhì)沉積體的關(guān)系；全球俯沖帶演化及其環(huán)境、生物演化響應(yīng)；生物演化、水體環(huán)境、大氣化學(xué)組成突變的成因聯(lián)系。
12. 城市群可持續(xù)發(fā)展
基于可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的城市群典型要素與監(jiān)測(cè)機(jī)理；城市群要素的綜合表達(dá)與集成分析；人文-自然復(fù)合空間演化過(guò)程及模擬；城市群區(qū)域發(fā)展與空間重構(gòu)；城市群產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、發(fā)展、演化與調(diào)控；城市群典型過(guò)程及生態(tài)環(huán)境效應(yīng)；區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境質(zhì)量相互作用；城市社會(huì)城鄉(xiāng)統(tǒng)籌與城鄉(xiāng)一體化作用機(jī)理；人地耦合視角的城市群空間治理路徑；城市社會(huì)公平性、宜居性及其調(diào)控原理；城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境承載力；人類活動(dòng)與城鄉(xiāng)融合過(guò)程、效應(yīng)及調(diào)控；城市群可持續(xù)發(fā)展路徑及定量評(píng)估。
13.“一帶一路”區(qū)域固體—表生地球科學(xué)綜合研究
“一帶一路”沿線構(gòu)造-氣候因素對(duì)地表物質(zhì)循環(huán)和環(huán)境演化的影響機(jī)制，地表環(huán)境對(duì)地球深部過(guò)程的響應(yīng)；“一帶一路”沿線富有機(jī)質(zhì)沉積體形成的機(jī)制、分布規(guī)律及產(chǎn)烴潛力評(píng)價(jià)；“一帶一路”沿線氣候變化與水安全；“一帶一路”區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能與服務(wù)；“一帶一路”區(qū)域資源利用與生態(tài)保護(hù)；全球氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)“一帶一路”區(qū)域生態(tài)環(huán)境的影響與適應(yīng)；“一帶一路”生態(tài)系統(tǒng)多重壓力的緩解策略；“一帶一路”人類文明演化與生存環(huán)境；“一帶一路”區(qū)域環(huán)境變化與全球可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。
四、地球科學(xué)發(fā)展保障措施
為推動(dòng)我國(guó)地球科學(xué)學(xué)科的自身發(fā)展和更好地服務(wù)國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要，圓滿完成“十四五”規(guī)劃和至2035年的中長(zhǎng)期科技發(fā)展任務(wù)，從根本上解決我國(guó)一些領(lǐng)域的“卡脖子”問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新型國(guó)家建設(shè)的目標(biāo)，地球科學(xué)學(xué)科的發(fā)展需要從能力建設(shè)、隊(duì)伍建設(shè)、制度建設(shè)、法規(guī)建設(shè)、國(guó)際合作、學(xué)科交叉和公眾科普等方面采取有力措施，調(diào)整和完善國(guó)家基金資助機(jī)制，具體如下。
1.加強(qiáng)長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)觀測(cè)能力建設(shè)
隨著人類對(duì)地球認(rèn)識(shí)和研究需求的變化，以及研究技術(shù)手段的不斷升級(jí)和新方法、新設(shè)施的不斷引入，地球科學(xué)研究的時(shí)空尺度加速擴(kuò)大。研究對(duì)象既可以是小到納米級(jí)的巖石物質(zhì)結(jié)構(gòu)，又可以是大到數(shù)萬(wàn)千米直徑的空間行星天體。研究時(shí)間尺度既可以是瞬時(shí)，又可以是數(shù)億年。近年來(lái)，繼“深地”“深海”“深空”研究之后，“深時(shí)”研究得到高度重視。2020年，美國(guó)國(guó)家科學(xué)研究委員會(huì)（National Research Council，NRC）發(fā)布報(bào)告提出了“時(shí)域地球”（Earth in Time）的概念。所有這一切均超出人類自身的能力范疇，需要借助儀器設(shè)施等“工具”來(lái)實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)室、野外觀測(cè)臺(tái)站、航空飛行器、對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星等是地球科學(xué)觀測(cè)檢測(cè)和獲取原始數(shù)據(jù)資料開(kāi)展創(chuàng)新性研究的重要途徑。以解決地球科學(xué)重大科學(xué)問(wèn)題以及地理科學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)、地球物理學(xué)、大氣科學(xué)和行星科學(xué)科技創(chuàng)新為導(dǎo)向，加強(qiáng)國(guó)家資助和宏觀管理的國(guó)家層面基礎(chǔ)平臺(tái)建設(shè)，建立和完善地球科學(xué)“地（地下深部）-陸（地表淺層）-海-空-天”一體化立體監(jiān)測(cè)觀測(cè)體系，從地球內(nèi)部到地外天體對(duì)地球開(kāi)展長(zhǎng)期持續(xù)性觀測(cè)和監(jiān)測(cè)。同時(shí)，建設(shè)與體系配套的數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和分析的設(shè)施和能力，制訂數(shù)據(jù)共享和服務(wù)機(jī)制，為地球科學(xué)的創(chuàng)新和發(fā)展提供基礎(chǔ)保障。同時(shí)，基于地球科學(xué)自身研究對(duì)象的特點(diǎn)，重視野外天然氣實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，遴選一些具備特殊地質(zhì)、地貌或氣象的區(qū)域，設(shè)立國(guó)家地球科學(xué)研究保護(hù)區(qū)，配備相關(guān)儀器設(shè)施支出開(kāi)展長(zhǎng)期原位（in stiu）研究。以此縮短我國(guó)在地球科學(xué)重大基礎(chǔ)理論研究領(lǐng)域與國(guó)外的差距，提升我國(guó)地球科學(xué)研究水平。
2.加強(qiáng)以培養(yǎng)新一代地球科學(xué)家為目標(biāo)的人才隊(duì)伍建設(shè)
在所有制約地球科學(xué)發(fā)展的決定性因素中，人的因素是最為關(guān)鍵，也是最難提升的制約因素。擁有人才就擁有未來(lái)，用好人才就能獲得發(fā)展。全面建成小康社會(huì)和實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義現(xiàn)代化，需要大力實(shí)施人才強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略。應(yīng)該著眼于地球科學(xué)未來(lái)的學(xué)科發(fā)展需要，不斷完善自主創(chuàng)新型人才培養(yǎng)、引進(jìn)、選拔機(jī)制，實(shí)施激勵(lì)自主創(chuàng)新的評(píng)價(jià)獎(jiǎng)勵(lì)制度，健全不同類型人才的考核標(biāo)準(zhǔn)，做好對(duì)自主創(chuàng)新型人才的服務(wù)保障工作，最大限度地調(diào)動(dòng)各類人才的創(chuàng)造性，做到“人盡其才、才盡其用”，提升我國(guó)地球科學(xué)研究的創(chuàng)新能力。地球科學(xué)研究主要為基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究，重大突破的獲得主要依賴于長(zhǎng)期不斷的研究積累，這就需要相對(duì)穩(wěn)定的研究隊(duì)伍作為保障。因此，在進(jìn)行面向未來(lái)的新一代人才隊(duì)伍培養(yǎng)方面，應(yīng)注重不同功能型人才的比例，既要有能把握國(guó)際學(xué)科前沿的戰(zhàn)略型科學(xué)家，又要有能扎根基層探索科學(xué)前沿和解決具體問(wèn)題的戰(zhàn)術(shù)科學(xué)家，更要有大量從事觀測(cè)實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析的技術(shù)型人才與服務(wù)于整個(gè)科研過(guò)程的組織管理人才。同時(shí)，還應(yīng)采取相關(guān)措施激勵(lì)團(tuán)隊(duì)內(nèi)或團(tuán)隊(duì)間的合作和有序競(jìng)爭(zhēng)。
3.完善國(guó)家基金和相關(guān)項(xiàng)目資助制度建設(shè)
地球科學(xué)是一門與自然環(huán)境演化和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展密切相關(guān)的基礎(chǔ)學(xué)科，與其他基礎(chǔ)學(xué)科一樣，具有周期長(zhǎng)、回報(bào)慢和厚積薄發(fā)的特點(diǎn)，其發(fā)展是一個(gè)需要長(zhǎng)期投入的過(guò)程，持續(xù)和穩(wěn)定的設(shè)施、經(jīng)費(fèi)、人員、政策等的支持是地球科學(xué)可持續(xù)發(fā)展的最基本保障。因此，需要結(jié)合學(xué)科特色，完善國(guó)家基金和相關(guān)項(xiàng)目資助制度建設(shè)，突出競(jìng)爭(zhēng)擇優(yōu)和穩(wěn)定支持相結(jié)合，在已有資助基礎(chǔ)上適當(dāng)增加新的模式。制訂學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略和設(shè)立大科學(xué)計(jì)劃是保障基礎(chǔ)研究獲得穩(wěn)定資助的重要手段。國(guó)內(nèi)外實(shí)踐表明，大科學(xué)計(jì)劃在探索未知知識(shí)、促進(jìn)學(xué)科發(fā)展和解決重大科學(xué)問(wèn)題方面發(fā)揮著重要作用。近年來(lái)，美國(guó)、歐盟、加拿大、澳大利亞等圍繞地球關(guān)鍵帶、人類世、地下-地表耦合過(guò)程、地震和火山等地質(zhì)災(zāi)害等地球科學(xué)關(guān)鍵領(lǐng)域持續(xù)提出國(guó)際性大科學(xué)研究計(jì)劃，或者對(duì)重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目進(jìn)行長(zhǎng)期大額度穩(wěn)定經(jīng)費(fèi)資助，引領(lǐng)國(guó)際地球科學(xué)的創(chuàng)新性研究，并取得多項(xiàng)重要研究成果。目前，我國(guó)已具備圍繞地球科學(xué)的一些重大熱點(diǎn)領(lǐng)域，牽頭組織全球或區(qū)域尺度大科學(xué)計(jì)劃和大科學(xué)工程的條件。如設(shè)計(jì)得當(dāng)，必將極大地提升我國(guó)地球科學(xué)的研究水平。同時(shí)，在科學(xué)研究過(guò)程中，總會(huì)存在一些可能具有顛覆性效果的變革性研究不能得到共識(shí)，錯(cuò)失獲得項(xiàng)目資助的機(jī)會(huì)。除了已有的“重大非共識(shí)項(xiàng)目”外，對(duì)一些小型、探索性的可能會(huì)在某個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)生突破的想法或項(xiàng)目也建議給予適當(dāng)?shù)馁Y助機(jī)會(huì)。此外，基于大數(shù)據(jù)的新的科研范式已經(jīng)形成，“公民”科學(xué)、大數(shù)據(jù)科學(xué)等已經(jīng)成為科學(xué)研究的重要補(bǔ)充，但目前在一些國(guó)家項(xiàng)目的設(shè)立和經(jīng)費(fèi)的使用管理上還未就這一變化制訂相應(yīng)的措施，建議今后進(jìn)行完善。
4.完善地球科學(xué)研究相關(guān)法規(guī)建設(shè)
隨著地球科學(xué)研究領(lǐng)域的不斷拓展，以及研究過(guò)程一些新問(wèn)題的產(chǎn)生，已有的一些法律法規(guī)已經(jīng)不能完全涵蓋。例如，隨著人類技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)太空其他行星開(kāi)展科學(xué)研究和資源探測(cè)已經(jīng)不再是科學(xué)幻想。2017年7月，盧森堡通過(guò)了《太空資源勘探與利用法（草案）》，明確了太空資源可以被占有，并規(guī)定了空間勘探任務(wù)的授權(quán)和監(jiān)督程序，成為第一個(gè)為太空采礦提供法律框架的歐盟國(guó)家。目前國(guó)際上對(duì)太空礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)還沒(méi)有公認(rèn)的法規(guī)或條約，如果我國(guó)能盡快開(kāi)展相關(guān)研究并前瞻性地制定相關(guān)法規(guī)或政策，必將對(duì)未來(lái)我國(guó)開(kāi)展太空礦產(chǎn)資源勘探開(kāi)發(fā)提供法律保障，并在國(guó)際太空礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)法律制定中掌握話語(yǔ)權(quán)。從全面依法治國(guó)出發(fā)，很有必要建立健全與地球科學(xué)研究相關(guān)的法律法規(guī)體系，規(guī)范地球科學(xué)研究行為，并規(guī)避地球科學(xué)研究中可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)。2021年《中華人民共和國(guó)民法典》的出臺(tái)為制定細(xì)化的地球科學(xué)研究的相關(guān)法律法規(guī)帶來(lái)了曙光。
5.建立以我為主互惠共贏的國(guó)際合作模式
隨著人類對(duì)地球和地外行星認(rèn)識(shí)的不斷深入，跨領(lǐng)域、跨國(guó)別合作已成為當(dāng)今地球科學(xué)研究的主要方式。我國(guó)復(fù)雜的大陸物質(zhì)組成與地質(zhì)結(jié)構(gòu)、廣闊的國(guó)土面積和獨(dú)特的階梯狀地形、特有的北半球季風(fēng)-干旱氣候環(huán)境、豐富的古生物化石埋藏等，為我國(guó)地球科學(xué)的發(fā)展提供了獨(dú)特的研究對(duì)象、科學(xué)問(wèn)題和天然的研究實(shí)驗(yàn)室，但僅靠我國(guó)地球科學(xué)家自身的力量是無(wú)法完全解決這些重大科學(xué)問(wèn)題的。中國(guó)是地球的一個(gè)區(qū)域，中國(guó)地球科學(xué)問(wèn)題的研究需要全球的背景支撐。因此，一些重大基礎(chǔ)研究需要來(lái)自不同國(guó)家、不同機(jī)構(gòu)和不同學(xué)科領(lǐng)域科學(xué)家的共同參與，以全球的視野和國(guó)際化的方案合作來(lái)完成?；诖?，建議在地球科學(xué)未來(lái)國(guó)際合作中，應(yīng)本著互惠共贏的原則開(kāi)展雙邊和多邊合作，在我國(guó)具有優(yōu)勢(shì)的項(xiàng)目上要突出以我為主的原則，利用經(jīng)費(fèi)杠桿等手段引導(dǎo)國(guó)際合作人員與我國(guó)科研人員一起解決我方提出的我國(guó)特殊的地球科學(xué)問(wèn)題和全球性問(wèn)題，在一些相對(duì)薄弱的環(huán)節(jié)則可以通過(guò)合作學(xué)習(xí)及引進(jìn)和吸收國(guó)際先進(jìn)理論、技術(shù)和方法，擴(kuò)大我國(guó)地球科學(xué)研究隊(duì)伍，逐步提升我國(guó)在國(guó)際學(xué)術(shù)界的影響力。
6.推動(dòng)地球科學(xué)學(xué)科交叉研究
地球科學(xué)研究領(lǐng)域的廣泛性和研究對(duì)象的復(fù)雜性，使得一些科學(xué)問(wèn)題具有綜合性，需要組織具有不同學(xué)科知識(shí)背景的研究人員共同參與和解決。加強(qiáng)各學(xué)科之間的交叉研究已經(jīng)成為全球科學(xué)界的共識(shí)，2017年國(guó)際科學(xué)理事會(huì)（International Council for Science, ICSU）和國(guó)際社會(huì)科學(xué)理事會(huì)（International Social Science Council，ISSC）通過(guò)全體參會(huì)代表投票表決的方式形成合并決議，在2018 年組建成新的國(guó)際科學(xué)理事會(huì)（International Science Council，ISC）。地球深部、人類世、氣候系統(tǒng)等地球科學(xué)問(wèn)題的研究和解決都需要多方面的人才配合來(lái)完成。建議在國(guó)家項(xiàng)目設(shè)立中適當(dāng)增加交叉領(lǐng)域的項(xiàng)目數(shù)量和強(qiáng)度，鼓勵(lì)組織跨領(lǐng)域研究團(tuán)隊(duì)來(lái)開(kāi)展研究。
7.加強(qiáng)科普，提高公眾對(duì)地球科學(xué)的認(rèn)知度和參與度
加強(qiáng)地球科學(xué)專業(yè)教育并向公眾傳播和普及地球科學(xué)知識(shí)是地球科學(xué)研究機(jī)構(gòu)和研究人員的重要?dú)v史使命與社會(huì)責(zé)任。只有更多的人通過(guò)學(xué)習(xí)地球科學(xué)知識(shí)，了解地球科學(xué)在資源、環(huán)境和災(zāi)害方面的作用，更好地認(rèn)識(shí)我們共同賴以生存的這個(gè)星球，人類才能更好地管理和利用地球，實(shí)現(xiàn)真正的人地和諧發(fā)展。針對(duì)不同的群體應(yīng)采取不同的策略，對(duì)在校學(xué)生應(yīng)開(kāi)展較系統(tǒng)的地球科學(xué)知識(shí)課程，重點(diǎn)是吸引和培養(yǎng)未來(lái)能從事地球科學(xué)研究的后備人才；而對(duì)普通大眾，則宜采取喜聞樂(lè)見(jiàn)和寓教于樂(lè)的方式，增強(qiáng)公眾對(duì)地球科學(xué)及其分支學(xué)科研究對(duì)象、方法和技術(shù)手段的了解與興趣，營(yíng)造能支撐地球科學(xué)研究的良好社會(huì)氛圍。
Abstract
The Research Group on Development Strategy of Earth Science in China for 2035 was led by Professor Rixiang Zhu since April in 2020. Prof. Rixiang Zhu is an academician of the Chinese Academy of Sciences, a fellow of the American Geophysical Union, and was awarded the Petrus Peregrinus Medal by the European Union of Geosciences. Prof. Zhu invited 15 leading scientists with diferent area of expertise in Earth science from various institutions in China. The Research Group held regular workshops, with members presenting brief overviews of topics related to their research specialties and discussed frontiers and needs in Earth science before 2035. Draft chapters were edited by Profs. Chengshan Wang, Huijun Wang, Yigang Xu, Xianhua Li, Fuyuan Wu, Shuzhong Shen, Renhe Zhang, Tielong Zhang, Peizhen Zhang, Fahu Chen, Yongfei Zheng, Yongyun Hu, Rui Gao, Jie Fan, and Yongxin Pan with helps from secretaries Bo Wan, Chaolin Zhang, Qiang Wang, Xiumian Hu, Liang Zhao, Dabang Jiang, Yunpeng Dong, Yong Wei and Xin Li. Edited versions were circulated amongst the whole group, and the fnal document was collated and edited by Rixiang Zhu.
1. Scientifc Signifcance and Strategic value of Earth Science
Earth science is the natural science that explains the Earth’s formation and evolution. Earth science is a highly applicable feld of study due to the fact that the planet not only serves as our home but also provides us with essential life-sustaining resources. The scope of Earth science research includes the structure, composition, and evolution of Earth’s layer, as well as the process, change, mechanism, and interaction between layers. The objective of Earth science research is to increase the level of understanding of the planet and to use the acquired knowledge system to provide scientifc basis, technical support, and solutions for resolving major issues such as human livable resources and energy supply, ecological environmental protection, and natural disaster prevention and control.
The Earth is only a member of the vast universe, and it is approximately 4.6 billion years old. The spatio-temporal scale of Earth science research differs greatly from that of other disciplines. The objects of Earth science research include the Earth’s interior layers (crust, mantle, and core) and the Earth surface system (biosphere, soil sphere, hydrosphere, cryosphere, geosphere, anthroposphere, and atmosphere）. The research period spans from Earth’s formation to the present. With the advancement of modern Earth science concepts, there is a greater emphasis on resolving complex economic and social problems and meeting the evolving needs of humans. Increasing emphasis is placed on interdisciplinary development, and it is anticipated that the interrelationships and internal evolution of different spheres will be incorporated into the theory of the Earth system. It emphasizes the use of new observations and new methods to integrate existing data, build reasonable models to recognize and understand the Earth and planetary space on which humans live, answer scientific questions about how humans can be habitable and sustainable, and serve the country and the public as technology advances.
This book proposes a strategy for the development of China’s Earth science disciplines to 2035, with the goals of promoting the balanced layout and coordinated development of Earth science and their various sub-disciplines; strengthening the advantageous areas of China’s Earth science; promoting the development of China’s relatively weak sub-disciplines and fields; encouraging the growth of interdisciplinary research; promoting the development of sub-disciplines associated with experimentation, observation, data integration, and simulation; prioritizing the cross-integration of Earth sciences and mathematics, physics, chemistry, and biology; and hastening the emergence of creative achievements and theories in disciplines.
2. Research characteristics and development trends in the feld of Earth science
Earth science is entering the integration stage of various branches of science, that is, the establishment of a new era of theoretical knowledge and methodological technology system of “Earth system”. China’s domestic and international earth science research is undergoing profound changes in this direction. In general, the scope of Earth science’s research is becoming more comprehensive. Meanwhile research technology methods are becoming more advanced. Basic research and application are becoming more closely integrated. The spatio-temporal scale of research objects in Earth science is constantly expanding, and more emphasis is placed on the coordinated development of interdisciplinary studies. The advancement of Earth science is a priority for developed countries, and in recent years, countries like the United States, the United Kingdom, Germany, the European Union, and others have launched numerous large-scale scientifc initiatives like the Earth Lens Plan and the Future Earth Plan. The advancement of earth science necessarily requires long-term and extensive observation, detection, analysis, experimentation, and simulation, and even requires long-term intervention of organizational systems forces.
The early-stage development of Earth science is closely related to the industrialization of human society. In recent years, however, more attention has been given to the harmony between human beings and Earth and the scientific research on planet earth. It is necessary to place the Earth in the entire solar system and even the universe to understand how Earth works. In the meanwhile, the traditional Earth science is about to enter a new era of “Earth System Science”, and the combination of basic research and applied research is increasingly closer, serving the resources utilization, ecology and environment protection, and disaster resistance and reduction. The rapid development of technology is becoming more and more important in support of Earth science. By seizing the historical opportunity, Chinese Earth science community should provide their scientific support to a shared future for mankind and solutions to global governance.
Future Earth science will be balanced and coordinated development at two levels of disciplinary development and major national needs, will strengthen the dominant disciplines and fields of Earth science in China. Future Earth science should also strengthen the development of cutting-edge and basic sub-disciplines; support sub-disciplines related to experimentation, observation, data integration, and simulation; emphasize the merging of Earth science, Earth system science, and other disciplines to obtain original results and propose new theories, as well as provide a scientific basis for sustainable social development and improvement of environmental quality.
3. Key scientific issues, development goals and important research directions in the feld of Earth science
The following is a list of the priority development areas in China for the various branches of Earth science to 2035.
Geographical science include: integrated geography (theoretical geography, applied geography, regional geography, and historical geography); physical geography (integrated physical geography, sectoral physical geography, and human living environment); human geography (integrated human geography, economic geography, urban geography, rural geography, sociocultural and political geography); and information geography (geographic remote sensing science, geographic information science, geographic data science).
Geology: the origin and evolution of major biological taxa and their integrative biological mechanisms; major climatic and environmental evolutions on different time scales; mineral evolution and response mechanisms in deep and surface geological processes of the Earth; structure, genesis and evolution of major metallogenic systems; tectonics, evolution and deep geodynamics of Tethys and East Asian lithosphere; continental tectonic deformation and human habitability as a system; warming of the paleo-climate system and abrupt changes in the climate system; interaction of the Earth’s multi-sphere under the background of global change, and the efects of Qinghai-Xizang Plateau on the geology, resource and ecological environment; hydro-biogeochemical processes in Earth Critical Zone, and ecological hydrogeology safety and ecological safety of engineering geology in river basins.
Geochemistry: innovative geochemical tracing systems and precise chronology; tectonic paradigms and mantle temperatures of the early Earth; deep-Earth processes and the temperature-maintaining mechanism of the planet’s climate; the interior state of the Earth and the matter cycle; plate tectonic processes and the formation and evolution of continents; mechanism connecting the internal and external systems of the planet.
Geophysics: new theories, new technologies and new methods of
geophysics; the deep structure of the Earth and the interactions between different Earth’s spheres; strong seismic mechanism of continents and disaster evaluation; deep oil and gas reservoirs and the exploration and development of green energy; core exploration technologies for strategic key minerals; research and development of key geophysical equipment; characteristics, mechanisms and, prevention and control of earthquakes induced by human activities; key technologies and theoretical methods for global integrated gravity feld information acquisition.
Atmospheric science: space-air-groundintegrated observation network; changes and mechanisms of extreme weather and climate events; atmospheric environmental pollution and impacts; research, development and application of high-resolution Earth system numerical value; multi-scale ensemble forecasting; weather, climate, environmental efects and sustainable development of cities and urban agglomerations.
Planetary Science: primordial matter and planet formation in the Solar System; impacts and surface geological processes; internal structure of the planet; planetary magmatic activity and evolution of planetary mantles; planetary atmospheres, oceans; magnetic field of the planet; origin and evolution of planetary habitable environments; planetary organic matter and life detection; exploration of extrasolar planets; development and utilization of planetary resources.
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