21世纪中国地球科学发展

三、中国地球科学在新的形势下应当关注的几个重大问题

1.地球科学研究的全球视野

当前国家经济、社会可持续发展对地球科学的紧迫需求和当代科技的发展，都要求中国地球科学在继续关注国内或区域性问题的同时，把研究的视野扩展到全球。21世纪的新特点，包括知识经济、全球化和可持续发展等，其共同的基点就是全球视野。面对中国经济、社会发展对地球科学的巨大需求，包括解决资源短缺、环境污染、海洋开发、气候变化等问题，也必须有全球视野。所以，中国地球科学必须大力加强全球性问题的研究。

最近几十年来，科学技术的高速发展，为中国地球科学开拓全球视野创造了条件。对地观测技术的发展大大开阔了人类的视野，过去不出门只能看到自身的家园，现在通过卫星影像，可以看到整个国家甚至整个世界；地球物理仪器装备、海洋探测仪器装备的进步，使人类有可能获得地球深部和海洋深部的信息，从而发现了众多未知的现象，大大增加了人类对地球在宏观尺度上的认识。

在加强地球科学全球性问题研究的同时，仍要继续重视地球科学在国家和区域性方面问题的研究，这同样是我国经济、社会发展的紧迫需求。全球性问题的研究要充分利用我国地学多年研究成果的积累，认真做好对我国地球科学多年研究的继承和发展。

2.地球科学与其他学科的交叉、渗透和融合

中国地球科学要进一步发展，要获得更多的创造性成果，必须改变各学科分割、地球科学和其他学科分割的局面。实际上，当代科学技术发展的大多数创新成果都出现在交叉领域，地球科学也不例外。调查显示，当代科学技术重大的突破，有70%到80%是来自于学科交叉领域。

过去，地球科学发展单科独进现象比较明显，在已取得重大创新的基础上取得新的突破比较困难。地球是一个复杂系统，地球科学的发展已经越来越要求将大气圈、岩石圈、生物圈、水圈与深部地球和空间作为一个整体研究；不仅仅需要地球科学各学科的交叉渗透，还需要地球科学和数理科学、技术科学、计算机科学，以及经济学、社会学和其他社会科学的结合，这将促进中国地球科学产生新的重大突破。

过去几十年，科学技术的发展为地球科学交叉和融合创造了条件。地理信息技术、全球定位技术、高精尖测试分析技术等为地球科学各学科的数据融合、采集和分析奠定了技术基础；现代物理学、化学和工程技术科学发展为了解地球结构、理化性质提供了理论和技术支撑，并有可能把地球作为一个整体进行剖析；地质学、生物学、基因科学的发展，使人类对整个地球生命过程、生命史有了全面和深入的研究。总之，科学技术的发展为中国地球科学实现多学科的交叉、渗透和融合提供了广阔的平台，为地球科学向广度和深度两个方向发展提供了强有力的支撑。

当前，应当充分发挥现有地球科学研究基地的优势，对现有学科进行必要的调整，鼓励形成多学科交叉的研究基地；同时，科技管理部门应当通过体制上和机制上的必要调整，来鼓励多学科的交叉融合，推动中国的地球科学新的飞跃。

3.地球科学研究中的数量化方法

地球科学研究经历了从定性研究到定性和定量研究结合的发展过程。我们看到，数量化方法在地球科学的大气、海洋等领域已经得到广泛的应用，但是，在其他不少领域仍较为薄弱。当前，我们应当更多地支持定量化研究，鼓励青年科学家掌握定量化研究的理论和方法，具备定量化研究的能力。

现代计算数学、计算机技术及物理学的发展，使人类有可能通过各种物理、数学模型模拟地球的过程；超级计算机的发展和应用为这些巨大模型模拟和海量数据处理、分析提供了强有力的支撑。因此，可以预期，各种数学模型和数量化方法将在地球科学中发挥越来越大的作用。

数量化方法是现代科技发展的产物，当代科学技术发展经验表明，数量化方法在新学科的形成过程中发挥了催化剂的作用。就地球科学而言，面对的是大自然既宏观又复杂的问题，野外调查是基础，但是单纯的野外考察方法也有局限性，在时、空两个尺度上不易拓展，这时，数学模拟就显得尤为重要。对地球的定量模拟研究，可以在一定意义上将大尺度空间的研究转移到实验室，实现定性描述和定量分析的有机结合；而且，数量化方法不仅定量地描述过去和现在，还可能预测未来。

IPCC报告中关于未来气候变化的结论主要是基于数学模拟的结果。但是，由于有关工作大多由国外科学家完成，我国的话语权十分薄弱，这直接涉及到国家的重大利益。可见，数量化方法应用是地球科学发展的紧迫需要。

当然，我们要看到，数量化方法还处在发展阶段，存在不确定性因素。这在科学发展过程中是必然的，不要因为存在问题，而把数量化方法看成是“雕虫小技”。我们应当鼓励青年科学家用数学、物理学武装自己，加强数量化方法的研究，这是未来的希望。

4.加强数据共享和基础设施建设

数据共享机制为广大科技工作者提供了充分的、公平的学术环境。科学创造的过程是一个由量变到质变的过程，因此数据、资料的积累极其重要。可以这么说，科学发现的过程是攀登高峰的过程，只有后人能够站在前人的肩膀上，才能最终达到科学的顶峰。

当前，数据资料积累体制和机制尚不完善，不少数据和资料成为部门甚至个人的私有财产。这样，每一个新的项目都要从头开始，长此下去，中国地球科学不可能得到发展。因此，建设数据共享平台极为重要，政府应当为地球科学发展提供共享平台，强化数据共享的政策，减少重复建设的费用，为所有地球科学工作者提供公平竞争环境。

我国中长期科技发展规划纲要（2006—2020年）确定了中国未来十五年科学技术发展的重点领域，其中有两个领域和地球科学密切相关，包括：把发展能源、水资源和环境保护技术放在优先位置；加快发展空间技术和海洋技术；同时，强调加强基础科学和前沿技术研究，特别是交叉学科的研究。国家的高度重视为中国地球科学创造了广阔发展空间。

我们相信，有国家的大力支持，有地球科学界同仁的共同努力，中国地球科学家一定会为世界地球科学和中国社会经济发展做出新的贡献。

科技日报(徐冠华 鞠洪波 何斌 程晓 徐冰)

（作者：徐冠华 全国政协常委，教科文卫体委员会主任，中国科学院院士；鞠洪波 中国林业科学研究院资源信息所所长，研究员；何斌 北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院，博士，讲师；程晓 北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院副院长，教授；徐冰 清华大学环境科学与工程系，博士，教授）