【绽放】新书：中国地球科学2035发展战略 | 国家重大出版工程

2023年5月26日，由中国科学院和国家自然科学基金委员会联合部署、学科领域知名院士专家共同研究编撰的《中国地球科学2035发展战略》正式发布，该报告是“十四五”国家重大出版工程“中国学科及前沿领域2035发展战略丛书”的分册之一。

当前地球科学正在进入建立“地球系统”理论知识和方法技术体系的新时代，国内外的地球科学研究正在朝该方向发生深刻变革。该书探讨了2035 年前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，为我国地球科学的未来发展指明了方向。

2035 年前，地球科学从面向学科发展和国家重大需求两个层面来均衡布局和协调发展，强化我国地球科学的优势学科和领域，促进我国相对薄弱但属国际主流的分支学科的发展，鼓励学科之间的交叉研究和渗透融合，推动各学科的创新型研究和新兴学科的发展。加强前沿性、基础性的分支学科的发展；扶持与实验、观测、数据集成和模拟相关的分支学科；重视地球科学、地球系统科学与其他学科的交叉，以获得原创性的成果并提出新的理论，同时为社会可持续发展和环境质量的改善提供科学依据。

六大分支学科优先发展领域和交叉研究领域

1. 地理科学

地理科学学科的战略布局以“需求导向，服务国家；突出优势，立足前沿；统筹规划，科学布局；强调交叉，追求创新”为原则。中国自然地理研究将仍对综合自然地理学、部门自然地理学、人类生存环境研究三个方面的布局进行深入研究。人文地理学按照四个分支学科群进行战略布局，即以人类活动空间过程和格局集成研究为主要任务的综合人文地理学、以产业经济活动为主要研究对象的经济地理学、以人类生活空间为主要研究对象的城市与乡村地理学，以及以人类非物质活动为主要研究对象的社会文化地理学。信息地理学按照地理遥感科学、地理信息科学、地理数据科学三个分支学科群进行战略布局。

地理科学优先发展领域：综合自然地理学研究；部门自然地理学研究；人类生存环境学研究；综合人文地理学研究；经济地理学研究；城市与乡村地理学研究；社会文化地理学研究与政治地理学研究；信息地理学基础理论和原理方法；地理遥感科学研究；地理信息科学研究；地理数据科学研究。

地理科学交叉研究领域：典型生态水文过程和模拟；东亚人类生存环境变化与智人兴起；自然- 人文- 生态交叉融合模式构建；地域功能演变与区域可持续发展模式；人类活动物质空间与文化空间耦合；区域一体化与城乡协调发展的机制与路径；智慧城市与智能服务；重点区域地球表层系统综合观测与模拟；地球大数据。

2. 地质学

在“聚焦前沿，发挥优势；立足区位，瞄准全球；加强应用，服务国家；补齐短板，前瞻布局”布局原则的指导下，地质学各分支学科应围绕地球物质、生命、环境和构造演化的基础科学问题，立足国际学科前沿，加强学科交叉，发挥地域优势，拓展全球视野，加强平台建设，补齐研究短板，面向国家和社会需求，促进研究范式变革，产出一批原创性成果，全面提升学科国际影响力。

地质学优先发展领域：主要生物类群起源与演化过程及其整合的生物学机制；不同时间尺度的重大气候、环境演变；地球深部与表面地质过程中的矿物演化与响应机制；主要成矿系统的结构、成因和演化；特提斯和东亚岩石圈构造、演化与深部地球动力学；大陆构造变形与人类宜居的地球系统；气候系统古增温与气候系统突变；全球变化下地球多圈层相互作用和青藏高原地质、资源与生态环境效应；地球关键带的水文生物地球化学过程与江河流域生态水文地质工程地质生态安全。

地质学交叉研究领域：生物宏演化及其地质背景；打造国际通用的高精度地质时间标尺；面向大数据的精时、活动古地理重建；俯冲带壳幔相互作用；前寒武纪构造体制及其资源- 环境- 生命效应；环境变化与人类活动；深部水文地质工程地质与城市地下空间开发利用。

3. 地球化学

地球化学分支学科的发展是地球科学发展的核心之一，地球化学学科布局的原则是：对地球化学发展具有带动作用，具有良好基础，能迅速提升我国地球化学的国际地位；解决制约我国经济与社会可持续发展的若干关键科学问题，以满足国家重大需求；突出学科交叉和融合，通过多学科联合攻关实现地球化学基础研究的重大突破。根据上述原则，在充分吸纳有关战略研究成果的基础上，加强综合分析与归纳，认真分析国际科学前沿和国家社会经济发展战略需求中的科学问题，结合我国地球化学的优势和面临的挑战，确定优先发展方向和交叉学科。

地球化学优先发展领域：新的地球化学示踪体系和高精度年代学；早期地球构造范式与地幔温度；深地过程与地球气候恒温机制；地球内部状态与物质循环；板块构造过程与大陆形成和演化；地球内外系统的联动机制。

地球化学交叉研究领域：地球内部运行机制及其浅表地质、资源环境效应；造山带与俯冲带的形成和演化；超大陆旋回的岩石圈、水圈、大气圈和生物圈效应；关键地质时期生命- 环境协同演化；亚洲新生代构造过程、环境演化历史及其与全球环境变化的联系；跨学科与跨学部交叉研究。

4. 地球物理学

在“保持优势，均衡发展；立足前沿，鼓励交叉；需求导向，突出重点；重视观测，发展技术”布局原则的指导下，地球物理学学科发展布局主要由以下七个学科方向组成：深部探测，震源物理与强震机制，地震活动与地震灾害，重、磁、电、热学科，地壳变形与地球动力学，勘探地球物理，地球物理仪器研发。在总体发展战略布局体系下，以国家重大需求为导向，以国际科学前沿为目标，确定各分支学科的优先发展方向。

地球物理学优先发展领域：地球物理新理论、新技术和新方法；地球深部结构与圈层相互作用；大陆强震机理与灾害评价；深层油气藏与绿色能源勘探开发；战略性关键矿产核心勘探技术；关键地球物理装备研发；人类活动诱发地震的特征、机理与防控；全球一体化重力场信息获取的关键技术与理论方法。

地球物理学交叉研究领域：青藏高原深部动力过程及其资源环境灾害响应；全球板块俯冲带和主要造山带的深部结构与性质；空间物理与行星物理新方法和新技术；复杂深层资源能源探查的新理论与新技术。

5. 大气科学

从当前中国大气科学研究水平的实际出发，突出气候学和大气化学等优势领域，结合国际大气科学发展动向和国家经济建设需求，打造大气科学新兴分支学科及相关交叉学科生长点；始终坚持基础研究，根据国际大气科学研究的发展态势，积极探索前沿技术；加强国际合作，重视人才建设；强化原始创新，注重从0 到1 的开创性研究，力争重大突破；服务国家重大需求，紧密围绕重大科学问题，建成大气科学强国。未来，大气科学研究将以四个基础分支学科展开：天气学和天气动力学、气候学和气候动力学、大气物理学、大气化学。

大气科学优先发展领域：“天- 地- 空”一体化气象观测网络；极端天气气候事件变化及机理；大气环境污染及影响；高分辨率地球系统数值研发与应用；多尺度无缝隙集合预报；城市和城市群的天气、气候、环境效应与可持续发展。

大气科学交叉研究领域：气候、大气环境、生态系统的相互作用；气象- 水文- 地质综合灾害研究与预警预测；人工智能、大数据科学与天气预报及气候预测。

6. 行星科学

我国行星科学发展战略布局的关键在于“高起点、快发展、广交叉、深融合”。行星科学的主要研究目标演变为行星的起源与演化，主要研究内容为行星物质成分与多圈层结构及其动力学过程，绝大部分研究方法与思路也在地球科学范畴。地球科学是我国最具国际影响力的基础学科之一，学科门类齐全，基础雄厚。另外，得益于国际深空探测数据的开放政策和国家对人才引进的强力支持，我国的行星科学已经深度融入国际学界，并形成了良好的发展态势。“中国天眼”，即500 米口径球面射电望远镜（five-hundred-meteraperture spherical radio telescope，FAST）等重大基础设施的完成，也为行星科学的发展提供了重要平台。我国的行星科学通过广交叉和深融合吸取营养，实现高起点和快发展。

行星科学优先发展领域及交叉研究领域：太阳系原始物质与行星形成；撞击和表面地质过程；行星的内部结构；行星的岩浆活动与行星幔的演化；行星的大气、海洋；行星的磁场；行星宜居环境的起源和演化；行星的有机物与生命探测；太阳系外行星探测；行星资源开发利用。

我国地球科学的重大交叉领域

1. 地球与行星观测的新理论、新技术和新方法

地球与行星物质物理化学性质和过程的观测技术、实验方法与计算模拟技术；深空、深地、深时、深海和宜居地球探测技术集成；地球科学大数据的分析、同化、融合和共享技术；地球观测和多源数据融合平台构建及关键技术；纳米地球科学与行星地球科学新技术、新方法及相关仪器设备；多尺度、多参数和跨维度综合分析平台。

2. 行星宜居性及演化

宇宙、太阳系起源与演化；日地相互作用；行星大气同位素特征；行星大气及其对宜居性的影响；行星电离层同位素组成与大气逃逸机制；宜居行星物质来源及挥发分演化；地质历史时期地球大气同位素组成；行星固体圈层中气体同位素的组成；行星宜居性演变的关键地质过程制约；地表环境灾变及其与太阳及行星活动的关系。

3. 地球深部过程与动力学

全球及典型区域深部物质、结构和运动特征；板块物质运动的时间和空间轨迹的精确描述技术与方法；地球深部与表层过程的相互作用；地幔柱的起源、演化及其环境效应；地球深部过程及演变对资源环境的控制机制；板块俯冲起始的关键条件和驱动力；俯冲界面岩石圈流变性质的变化；地球内/ 外核的结构与成分；地核的形成与演化；地球发动机动力学；核幔边界结构与成分；地幔柱的结构与成分；地幔柱动力学。

4. 海洋过程与极地环境

海洋动力学及其与生物地球化学、生态过程的耦合作用；极地环境快速变化与多圈层相互作用；深海多圈层物质能量循环及资源效应；高- 低纬海洋过程对全球变化的驱动和响应；近海多界面耦合过程；海洋多尺度动力过程与海- 气相互作用；深海极端环境下的生命特征、生存极限及适应策略的遗传、生理与生化机制及其结构基础；微生物驱动黑暗深海物质循环、能量流动和生态系统平衡的过程与机制；生命起源及深海生命与地球的协同演化机制；洋-陆边界深部过程及资源效应。

5. 地球系统过程与全球变化

地球多圈层相互作用过程与环境效应；生物与环境协同演化机制；典型地理单元生物地球化学循环与生态、社会和健康效应；地球系统碳转化速率与影响；多尺度气候- 水文- 土壤- 植被耦合机制与模拟；碳循环关键过程对升温和大气二氧化碳浓度的敏感性；人类社会排放、土地利用变化和物质循环等对气候系统的反馈；地表系统对生命支撑要素的承载力；海- 陆- 气相互作用与数值模拟；陆面模式与碳氮循环过程；新一代气候系统与地球系统模式；地球形变与地壳运动、陆海基准、近地空间天气效应及地球内部质量迁移的综合观测和融合分析。

6. 天气与气候系统的可持续发展

大气物理、大气化学过程及相互影响机制；大气能量和物质循环及圈层相互作用对天气气候和大气环境的影响；天文因素对地球气候变化的影响；天气气候和大气环境变化的机制及预报预测理论和技术；气候系统中云和大尺度大气环流及其之间的相互作用；天气气候数据均一化、同化、再分析技术与系统；气候变化与水循环时空变异及机理；天气和气候极端事件；气候变化的区域响应与适应；气候系统监测平台；大气模式与气候系统。

7. 人类活动与环境

环境污染过程、调控与修复；环境质量演变、预测与管理；污染物的环境风险与健康效应；城镇化与资源环境承载力；人类活动与城乡融合过程、效应及调控；人类活动与资源环境耦合调控；地表环境变化与生态服务；世界政治经济格局重塑的资源环境制衡与风险预警；地表过程致灾机理与链式灾害演化机制；地质与工程灾害的致灾机理、识别预警与防控；地理实体与虚拟空间映射下重大突发公共安全事件的过程推演；环境变化与人畜共患传染病风险。

8. 资源能源形成理论及供给潜力

资源形成与富集机理；深层油气勘探理论与技术；天然气水合物开发理论与技术；地球内部有机- 无机相互作用及资源效应；圈层物质循环与成矿；全球典型沉积盆地火山热液、缺氧事件和全球性快速气候变化与富有机质沉积体的关系。

9. 空间天气过程和行星空间环

太阳爆发活动及其行星际传输和太阳周行为；空间天气、空间气候和日地联系的基本物理过程；行星系统与太阳风的耦合；中高层大气、电离层与低层大气以及磁层的耦合和多尺度过程；行星空间环境中的物质和能量输运；行星空间环境中高能带电粒子的加速和逃逸机制；行星及其卫星的地质活动和对空间环境的影响；空间天气预报和灾害性空间天气预警的模式和方法；空间天气对航空航天、通信导航、精密定位等的影响。

10.“ 两洋一海”综合观测及集成研究

多圈层耦合的海洋系统模拟器和智能预报预测技术与系统研发；海洋地球系统理论、大数据与信息服务；海洋固- 水- 气演变过程和灾害机理；深海全天候原位实时观测体系；洋盆间的水体、物质、能量交换及全球效应；洋- 陆边界深部结构、流变特征对比；洋-陆边界深部- 表生耦合作用；洋- 陆边界深部物质、能量运移过程与机制及资源效应；空天地与海底基准统一，水下定位、导航与授时（positioning, navigation and timing，PNT）体系。

11. 重大地质—环境—生物事件的全球对比

地球早期地质- 环境背景演变与生命演化；重大气候转折期的环境与生命演变；生物大灭绝与复苏及其环境背景；深时高精度地质年代格架；地理实体与虚拟空间映射下重大突发公共安全事件的过程推演；全球典型沉积盆地火山热液、缺氧事件和全球性快速气候变化与富有机质沉积体的关系；全球俯冲带演化及其环境、生物演化响应；生物演化、水体环境、大气化学组成突变的成因联系。

12. 城市群可持续发展

基于可持续发展目标的城市群典型要素与监测机理；城市群要素的综合表达与集成分析；人文- 自然复合空间演化过程及模拟；城市群区域发展与空间重构；城市群产业转型、发展、演化与调控；城市群典型过程及生态环境效应；区域经济发展与环境质量相互作用；城市社会城乡统筹与城乡一体化作用机理；人地耦合视角的城市群空间治理路径；城市社会公平性、宜居性及其调控原理；城镇化与资源环境承载力；人类活动与城乡融合过程、效应及调控；城市群可持续发展路径及定量评估。

13.“ 一带一路”区域固体—表生地球科学综合研究

“一带一路”沿线构造- 气候因素对地表物质循环和环境演化的影响机制，地表环境对地球深部过程的响应；“一带一路”沿线富有机质沉积体形成的机制、分布规律及产烃潜力评价；“一带一路”沿线气候变化与水安全；“一带一路”区域生态系统结构、功能与服务；“一带一路”区域资源利用与生态保护；全球气候变化和人类活动对“一带一路”区域生态环境的影响与适应；“一带一路”生态系统多重压力的缓解策略；“一带一路”人类文明演化与生存环境；“一带一路”区域环境变化与全球可持续发展目标。

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本文摘编自《中国地球科学2035发展战略》，研究组组长为中国科学院院士朱日祥，标题和内容有调整。科学人文在线，与您共同关注科技史、科技哲学、科技前沿与科学传播，关注人类社会的可持续发展，创造有价值的阅读！欢迎点赞、转发、留言讨论，我们将每月选取互动活跃、留言精彩的读者给与赠书奖励，公号对话框输入“赠书”，可了解赠书活动详情。联系邮箱：kxrw@mail.sciencep.com。

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内容简介

地球科学是认识地球形成和演化的自然科学。当前地球科学正在进入建立“地球系统”理论知识和方法技术体系的新时代，国内外的地球科学研究正在朝该方向发生深刻变革。本书阐述地球科学各分支学科的科学意义与战略价值、发展规律与研究特点，凝练地球科学各分支学科的关键科学问题、发展思路、目标及方向，探讨了2035 年前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，以期为国家发展地球科学提出政策建议。

本书为相关领域战略与管理专家、科技工作者、企业研发人员及高校师生提供了研究指引，为科研管理部门提供了决策参考，也是社会公众了解地球科学发展现状及趋势的重要读本。

研究组组长简介

朱日祥，地球物理学家，中国科学院院士、第三世界科学院院士，中国科学院地质与地球物理研究所第二任所长。长期从事地球科学基础理论和实验研究。在地磁极性倒转、地磁场与地球深部过程相关性、克拉通破坏以及全球构造等领域取得了创新的成果 。

（本期编辑：石卉）

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