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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。《中国地球科学2035发展战略》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。

　　目录

　　目录

　　总序/i

　　前言/vii

　　摘要/xi

　　Abstract/xxxiii

　　第一章 地理科学/1

　　第一节 战略地位/1

　　一、地理科学：研究地球表层系统的基础科学/1

　　二、地理科学：从知识到决策的经世致用之学/3

　　三、地理科学对实施《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2021—2035 年）》的支撑作用/4

　　第二节 发展规律与发展态势/5

　　一、基本定义与内涵/5

　　二、发展规律和研究特点/8

　　第三节 发展现状/11

　　一、我国地理科学发展现状/11

　　二、地理科学国际发展态势/29

　　三、我国地理科学面临的问题与机遇/32

　　第四节 学科发展布局/36

　　一、战略目标/36

　　二、战略布局/38

　　三、学科优先发展方向和交叉学科/44

　　第五节 优先发展领域/58

　　一、优先领域发展目标/58

　　二、优先领域重点方向/60

　　三、重大交叉研究领域/76

　　第六节 国际合作与交流/80

　　一、国际合作与交流中的新时代使命/80

　　二、地理科学在国际合作与交流中的主要领域/81

　　本章参考文献/87

　　第二章 地质学/94

　　第一节 战略地位/94

　　第二节 发展规律与发展态势/96

　　一、地质学学科特点/96

　　二、地质学国际发展动态与趋势/97

　　第三节 国际地位与发展现状/101

　　一、我国地质学的国际地位/101

　　二、我国地质学的发展现状/105

　　第四节 学科发展布局/107

　　一、指导思想、布局原则、发展目标/107

　　二、学科优先发展方向/110

　　第五节 优先发展领域/117

　　一、优选原则与重点方向/117

　　二、重大交叉研究领域/123

　　第六节 国际合作与交流/127

　　一、地质学国际合作交流现状/127

　　二、地质学学科国际合作基本思路/129

　　三、地质学领域国际合作的主要任务/129

　　本章参考文献/131

　　第三章 地球化学/133

　　第一节 战略地位/133

　　第二节 发展规律与发展态势/136

　　一、基本定义与内涵/136

　　二、发展规律和研究特点/136

　　第三节 发展现状/139

　　一、总体发展现状/139

　　二、各分支学科发展现状/142

　　第四节 学科发展布局/153

　　一、战略目标/153

　　二、战略布局/154

　　三、学科优先发展方向和交叉学科/172

　　第五节 优先发展领域/176

　　一、优先领域发展目标/176

　　二、优先领域重点方向/177

　　三、重大交叉研究领域/186

　　第六节 国际合作与交流/188

　　本章参考文献/190

　　第四章 地球物理学/192

　　第一节 战略地位/192

　　第二节 发展规律与发展态势/195

　　一、基本定义与内涵/195

　　二、学科发展规律/195

　　三、学科的研究特点/197

　　第三节 发展现状/198

　　一、地震学发展现状/198

　　二、重磁电热学科发展现状/205

　　三、勘探地球物理发展现状/208

　　四、地壳形变与地球动力学发展现状/212

　　第四节 学科发展布局/214

　　一、战略目标/214

　　二、战略布局/214

　　三、学科优先发展方向和交叉学科/216

　　第五节 优先发展领域/227

　　一、优先领域的遴选原则和发展目标/227

　　二、优先领域重点方向/227

　　三、重大交叉研究领域/232

　　第六节 国际合作与交流/234

　　本章参考文献/234

　　第五章 大气科学/237

　　第一节 战略地位/237

　　第二节 发展规律与发展态势/240

　　一、基本定义与内涵/240

　　二、发展规律和研究特点/241

　　第三节 发展现状/245

　　一、天气学/245

　　二、大气动力学/247

　　三、大气物理学与大气探测/249

　　四、大气化学/251

　　五、气候系统与气候预测/253

　　六、气候变化及其影响/255

　　七、应用气象学/257

　　第四节 学科发展布局/259

　　一、战略目标/259

　　二、战略布局/259

　　三、学科优先发展方向和交叉学科/261

　　第五节 优先发展领域/261

　　一、优先领域发展目标/261

　　二、优先领域重点方向/263

　　三、重大交叉研究领域/275

　　第六节 国际合作与交流/279

　　本章参考文献/282

　　第六章 行星科学/284

　　第一节 战略定位/284

　　一、定义与研究内涵/284

　　二、与地球科学的天然关系/285

　　三、科学意义和战略价值/286

　　第二节 发展规律和发展态势/286

　　一、行星物理学/287

　　二、行星地质学/288

　　三、行星化学/289

　　四、行星探测技术/290

　　第三节 发展现状/291

　　一、行星物理学/291

　　二、行星地质学/292

　　三、行星化学/293

　　四、行星大气和海洋研究/294

　　五、探测技术和实验分析平台/295

　　第四节 学科发展布局/296

　　一、战略目标/296

　　二、战略布局/297

　　三、主要研究方向/298

　　第五节 优先发展领域/300

　　一、太阳系原始物质与行星形成/300

　　二、撞击和表面地质过程/304

　　三、行星的内部结构/308

　　四、行星的岩浆活动与行星幔的演化/311

　　五、行星的大气、海洋/314

　　六、行星的磁场/317

　　七、行星宜居环境的起源和演化/319

　　八、行星的有机物与生命探测/321

　　九、太阳系外行星探测/323

　　十、行星资源开发利用/326

　　第六节 国际合作与交流/328

　　一、国际合作现状分析/328

　　二、加强国际合作与交流的必要性/329

　　三、未来合作的主要方向/329

　　本章参考文献/332

　　关键词索引/334

　　精彩书摘

　　第一章地理科学

　　第一节　战略地位

　　一、地理科学：研究地球表层系统的基础科学

　　地理科学是研究地球表层中人类生存环境的空间格局、时间演化以及人类与环境相互作用的科学（陈发虎等，2019；傅伯杰，2017）。黄秉维（1996）认为，地理科学是基础学科，它的研究范围是地表上下与人类生存和活动有密切关系的一个薄层，一个自然与社会开放的复杂系统，并提出了地球表层系统科学的概念。鉴于地理科学在科学体系和社会发展中的重要地位与独*作用，钱学森（1994）曾指出“地理科学是与自然科学、社会科学等相并列的科学部门”，充当自然科学与社会科学之间桥梁的角色，而地球表层系统是一个“开放的复杂巨系统”，是系统中“*为困难的一种”。在遥感科学、地理信息科学、空间社会理论、全球变化等变革性技术与新的研究领域出现后（National Academies of Sciences，Engineering，Medicine，2019），新时代的地理学发生了深刻的改变——正在从地理学向地理科学进行华丽转身，研究主题更加强调地球表层系统的综合研究，研究范式经历着从地理学知识描述、格局与过程耦合，向复杂人地系统的模拟和预测转变（陈发虎等，2019；傅伯杰，2017）。从地理学的发展历程来看，地理学是地球科学的本源之一，地球科学中许多其他学科*初都属于地理学内部的分支学科，在发展完善后从地理学中独立出来形成新的学科。地理学从传统的定性描述向语言表达的定量化、分析手段和实验方法的科学化、过程表达的模型化、时间表达的可预测化转变，实现了传统地理学向现代地理科学的成功转型，进一步凸显了地理科学思想的综合性、面对客体的区域性（到全球性）、多学科性质的交叉性和面向社会发展的实用性特点。

　　地理科学的研究对象是地球表层系统，它由岩石圈、水圈、大气圈、生物圈、冰冻圈、人类圈相互作用、相互渗透而形成，这一界面是地球上*复杂的一个界面，是物质三态相互作用、有机与无机相互转化的场所，又是地球内外营力相互作用的场所。地理科学研究必须把地球表层系统，又称“水-土-气-生-人”综合体（程国栋和李新，2015）当作一个整体来看待。地球表层是人类社会赖以生存的环境，维持人类的可持续发展必须要保护地球表层系统，尤其是受人类活动影响*为深刻的陆地表层系统（傅伯杰，2017）。地理科学以人类环境、人地关系、空间关联为核心，以不同的时空尺度和地理单元来解读地理要素或者地理综合体的空间分布规律、时间演变过程和区域特征。地理科学的研究对象和研究内容具有动态、开放、综合的特点，这也是地理科学的特色所在。地理科学不仅研究地球表层系统的自然性，还研究它的社会性和经济性。地理科学具有区域性、综合性和文理工交叉的属性（陈发虎等，2019）。综合性是地理科学存在的依据，是地理科学*大的特色，也是地理科学*大的困难，综合地研究地理环境是辩证认识地理环境形成与发展的根本途径（黄秉维，1960）。地理科学综合性的另外一个体现就是研究主题从“单一”走向“多元”，再走向“系统”，强调以地球表层系统研究，尤其是陆地表层系统研究为重点，运用地理科学的系统视角与科学工具，分析和理解当今人类社会面临的重大问题。对地观测、定量建模、大数据、物联网、虚拟现实等新技术也进一步推动了地理科学的综合集成。地理科学通过综合各种*新的技术手段和知识理论，探索和揭示地球表层系统中地理要素与地理综合体的发展演变规律，进而为人与自然和谐发展服务，因此地理科学是研究地球表层的基础科学。目前，地理科学作为基础科学所面临的*大挑战是缺乏系统的理论体系来支撑地球表层系统中各要素的有机集成。

　　二、地理科学：从知识到决策的经世致用之学

　　地理科学研究与人类生存环境密切相关（陈发虎等，2019），无论是在服务国民经济社会发展和国家战略需求方面，还是在服务全球协作与倡议中，地理科学都发挥着举足轻重的作用，地理科学正日益成为全球、地区、国家、城市治理体系现代化的核心驱动力（傅伯杰，2017；樊杰，2019）。

　　地理科学在服务国家发展和建设方面扮演着不可或缺的角色。地理科学是我国社会主义生态环境建设、物质文明建设、精神文明建设和政治文明建设的重要依靠（钱学森，1994）。随着社会经济和科学技术的快速发展，地理科学在支撑经济社会发展和国家发展战略决策方面呈现出如下总体趋势，即国家服务需求越来越多，服务的能力越来越强。我国的基本国情是人口总量大，人均资源占有量少，资源利用率低；同时，我国生态环境比较脆弱，环境压力很大，特别是近几十年来快速的城镇化发展，导致了一系列人与自然系统的复合问题，如城市病、土地荒漠化、冰川快速消融、冻土退化等。应对我国社会经济发展带来的资源和环境问题，亟须地理科学理论和方法的指引。地理科学在国民经济建设和社会发展中发挥了重要作用（陈发虎等，2020），在“一带一路”建设、国家生态文明建设、美丽中国建设、长江经济带建设、黄河流域生态保护和高质量发展、新型城镇化推进、精准扶贫、乡村振兴、城乡一体化、国土空间规划、智慧城市建设等方面发挥的作用进一步凸显。我国地理科学正面临前所未有的机遇，需要紧紧围绕国家重大需求，创新发展综合性的理论、方法和技术，逐步形成具有鲜明中国特色、深远国际影响的地理科学体系，为我国社会发展服务（傅伯杰，2017）。

　　地理科学为全球协作与倡议提供重要支撑。地理科学在未来地球计划、联合国可持续发展目标、应对全球变化等方面扮演着重要角色。随着地球进入人类世，地球载荷不断加重，如何通过“人地协同”、“适度改造自然”、创新发展、协调发展、绿色发展等手段提高地球的承载力，实现世界的可持续发展（史培军等，2019），一直是人类发展所追求的目标。地理科学可为全球可持续发展提供必要的理论知识、研究手段和方法，能够有效应对可持续发展目标给学术界带来的挑战，地理科学作为一门学科，已经与可持续发展紧密结合（Liu et al.，2019）。地理科学也在地缘政治博弈与区域稳定中发挥着重要作用。例如，“亚洲水塔”自然环境变化与周边社会经济政治因素相叠加，这些自然与人文变化的耦合不仅影响“亚洲水塔”周边地区的水力资源开发计划与基础设施安全，而且影响地缘政治的复杂性及地缘战略竞争的强度。

　　地理科学研究的“水-土-气-生-人”五大要素中既有自然要素又有社会要素，这就决定了地理科学具有自然属性与社会属性相结合的特点，而经世致用正是这一特点的体现。然而，受限于当前地理科学的理论体系和地理要素定量表达水平，地理科学在支撑国家、地区乃至全球发展战略中仍有许多乏力之处，因此地理科学在从知识向决策支撑的转化中仍有很大的发展空间。

　　三、地理科学对实施《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2021—2035年）》的支撑作用

　　《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2021—2035年）》是促进我国科学技术创新发展的指导性文件，而地理科学发展规划是其中的重要组成部分。地理科学发展规划系统梳理了过去十几年间所取得的主要进展，分析了国内外研究热点和存在的问题，提炼了新时期地理科学发展的生长点和发展机遇，为地理科学未来的发展指明了方向，为国家推动地理科学发展提供了抓手。

　　此外，地理科学与《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2021—2035年）》中多个领域的基础研究和前沿技术都有密切的联系。其中，对《资源与环境科学发展战略报告》的支撑作用是：地理科学综合研究范式、多元化和精细化的地理数据以及不断完善的地理分析方法，在支撑资源管理与配置、环境监测与评估、灾害预测与控制中发挥着重要作用。对《地球系统科学（能源、环境和气候）发展战略报告》的支撑作用是：地理科学的理论和方法在能源生产与消费结构优化、产业结构调整、应对气候变化等方面发挥着重要作用。对《信息科学发展战略报告》的支撑作用是：地球大数据理论与方法丰富了信息科学的研究对象和内容，地理信息和地理数据的组织与管理、时空大数据的传输与处理等需求对信息科学提出了更高的要求，推动了信息科学与地理科学的交叉和发展。

　　第二节　发展规律与发展态势

　　一、基本定义与内涵

　　地理科学是研究地球表层中人类生存环境的空间格局、时间演化以及人类与环境相互作用的科学（陈发虎等，2019；傅伯杰，2017）。地理科学的研究对象涵盖地球表层系统空间中的自然、人文和信息要素，分别对应自然地理学、人文地理学和信息地理学（图1-1），并*终形成综合地理学、自然地理学、人文地理学和信息地理学四大分支学科（图1-2）。

　　综合地理学是地理科学其他分支学科的支点。这是因为，综合性是地理科学存在的依据，是地理科学*大的特色，也是地理科学*大的困难，综合地研究地理环境是辩证认识地理环境形成与发展的根本途径（黄秉维，1960）。综合地理学主要包括理论地理学、应用地理学、区域地理学和历史地理学（图1-2）。理论地理学的重新构建将为地理科学的整体发展提供系统的方法体系和理论支点。应用地理学以地理科学的方法和理论为指引，解决各类自然与人类社会经济发展息息相关的实际应用问题。区域地理学以区域地理考察为基础，服务各种地理区划和区域规划。历史地理学则以地理环境随时间的变易为核心，利用中国悠久且丰富的文献记载资料，在时空交织的体系下研究历史时期的人地关系及其地域分异。

　　自然地理学是研究地球表层自然环境的空间特征、演变过程及其地域分异规律的一门自然科学，以自然科学属性为主。自然地理学研究人类生存环境中的地球表层自然环境系统，或者称为自然地理环境系统，涵盖气候、地貌、水文、土壤、生物等自然地理要素。传统的自然地理学可以分为部门自然地理学和综合自然地理学（图1-2），其中部门自然地理学开展以单一自然地理要素为主的研究，综合自然地理学研究景观、土地等自然地理综合体。近年来，针对沙漠和湖泊湿地等特定地表单元、冰川和冻土等特殊自然地理要素的研究，以及针对流域系统乃至整个地球表层系统的多要素或全要素研究得到了发展。此外，针对过去人与环境的相互作用，自然地理学还开展了史前人群扩散、社会发展和文明演化的人类生存环境研究，构成了自然地理学与考古学、人类学等交叉的新领域——人类生存环境学（图1-2）。自然地理学是地理科学的基础学科，也是地理科学与地球科学其他学科联系的纽带（陈发虎等，2019；蔡运龙等，2009；傅伯杰，2018；郑度等，2015）。