固体地球科学研究的重大科学问题

应美国能源部、美国国家科学基金会、美国地质调查局和美国宇航局的要求,美国国家科学委员会组织专家,研讨驱动固体地球科学研究的重大科学问题。这些问题的研究将深刻影响我们对地球的理解。     

NASA固体地球科学未来25年研究设想

在过去几十年,地球科学作为一门学科已经认识到,要把地球作为一个系统的动态的和相互联系的星球来研究。地球系统的每个组成部分之间以十分复杂的方式相互作用,来自每个组成部分的力量持续地驱动其它组成部分的响应。响应固体地球、大气圈、海洋、水圈、生物圈之间的复杂相互作用,以及地球内部的过程,地球表面一直处于变化之中———地震、火山喷发、破坏性洪水、滑坡和其它自然灾害,认识地球表面的这些变化是一个重大的科学挑战。固体地球科学的根本目标是评估和减轻严重危害人类健康和安全、国家安全、经济发展的自然灾害。为了迎接这…     

实施知识创新工程，推动固体地球科学创新研究——中国科学院固体地球科学首批创新重要方向项目成果简介

中国科学院自1998年实施国家知识创新试点工程以来，于2000年在固体地球科学领域启动的首批创新重要方向项目在执行3年多以后，一批颇具显示度的重大成果已经初现端倪。这些成果主要分布在地球环境研究、古生物及其对古环境的响应研究、青藏高原地球动力学研究、大陆动力学研究等方面。研究成果促进了院地合作，产生新的苗头，提升了固体地球科学研究水平。通过这批方向项目的支持及其由此衍生出的关联项目、成果、人才，使中国科学院在固体地球科学领域的研究在新的、更高层次上获得平稳发展。     

21世纪地球科学的发展展望与我国地球科学的发展对策

一、固体地球科学是系统性的科学 地球科学即固体地球科学是人类社会研究自身所居住的地球的一门科学。地球科学为人类社会的生存和发展、文明与进步作出了巨大的贡献,尤其是过去的1/4世纪中,各门科学的飞速发展、认识和突破更新以及研究手段和技     

英国九十年代地球科学研究的主要目标

英国自然环境研究委员会(NERC)领导着5个科学研究领域的工作,即固体地球、海洋、内陆水体、陆地环境和大气。同时,该委员会也管理着地球科学研究经费的分配,1988年4月1日至1989年3月31日年用于地球科学研究的总费用为12814.4万英镑,其中固体地球5430.6万英镑,海洋3489.2万英镑,内陆水体1172.3万英镑,陆地环境1944.1万英镑,大气778.3万英镑。这些经费主要分配给英国地质调查所(BGS)、英国南极调查所(BAS),     

21世纪固体地球科学的发展趋势

20世纪地球科学以及相关领域的飞速发展，不仅使人类成功地解决了人类社会进步和经济发展所需的资源问题，同时也给整个人类提出了环境与可持续发展的问题。进入21世纪，作为解决上述问题的主要科学——地球科学正面临着前所未有的发展机遇和严峻挑战。围绕人类社会面临韵全球性危机和可持续发展地球观，地球科学领域将出现一系列崭新的前沿问题。这些前沿问题是本世纪固体地球科学有待研究的重大问题。     

流体地球科学与地球系统科学

近年来,地球系统科学逐渐成为地球科学的新趋势,但固体地球科学尚难于融入其中。其根本原因在于地球系统科学属于系统科学或复杂科学的组成部分,而固体地球科学其本质上属于理想科学的范畴,以研究线性地球过程为主,或者以理想科学的手法研究非线性地球过程。流体地球科学不仅研究地球的流体系统,也研究流体系统与固体系统的强和弱相互作用,是固体地球科学融入地球系统科学的唯一途径。     

地球排气作用的重大意义及研究进展

地球排气作用已成为当代地球科学最重要的前沿问题之一。它牵涉到地球演化、大地构造、岩浆作用、热液作用、金属矿产和油气形成、地球化学找矿方法、众多自然灾害成因等地球科学基本理论和国计民生实践问题。本文是近期这～研究领域国际动态的一个综述。我们应对地球深部气体给予注意，特别是其巾的氢流。固体地球动力学研究应向流体地球动力学进行概念转变。     

光辉的历程 灿烂的明天——中国地球物理学会五十周年回顾

(一)地球物理学及中国地球物理学会概况人类生存在地球上并逐步向太空发展,因此地球和地球延伸到太阳系的星际空间中的一切物质、物质流、能流及物理场都会影响到人类的生存,用物理学的方法研究地球的状态、性质、结构、物理现象和物理过程的学科就是地球物理学。这里说的地球包括地球的内部和周围的空间,因此有固体地球物理和空间地球物理,这两门是理论地球物理,属基础科学。将这些理论用来找矿、找水,进行工程勘察、环境保护、天灾预测等则属应用地球物理。     

固体地球科学的研究现状和趋势——香山科学会议第143次会议述评

近期召开的以"全球构造与固体地球多圈层相互作用"为主题的香山科学会议第143次学术讨论会上,我国科学家从固体地球科学的发展趋势和我国的研究现状出发,通过大跨度的学科交叉和深入交流,共同探讨了我国固体地球多圈层相互作用研究的发展机会和科学选择,对促进我国地球科学向纵深层次的发展将会产生影响.     

地球模拟器及其模拟研究进展

地球模拟器是由日本宇宙开发事业团、日本原子能研究所以及海洋科学技术中心共 同开发的矢量型超级计算机，用于预测及解析整个地球的大气环流预测、全球变暖预测、地 壳变动等。具体介绍了地球模拟器的性能、地球模拟器中心设立的大气与海洋模拟研究小组 (AOSG)，固体地球模拟研究小组，复杂性模拟研究小组，高度计算表现方法研究工作、2005 年地球模拟器中心批准的各个领域的研究项目以及利用地球模拟器开展的国际合作项目。另 外，还介绍了2002年7月至2005年3月地球模拟器的利用状况及实际操作性能。     

固体地球科学的研究现状和趋势--香山科学会议第143次会议述评

近期召开的以"全球构造与固体地球多圈层相互作用"为主题的香山科学会议第143次学术讨论会上,我国科学家从固体地球科学的发展趋势和我国的研究现状出发,通过大跨度的学科交叉和深入交流,共同探讨了我国固体地球多圈层相互作用研究的发展机会和科学选择,对促进我国地球科学向纵深层次的发展将会产生影响.     

固体地球系统的复杂性与自组织临界性

根据“复杂性科学研究复杂性的涌现机制、是２１世纪的科学”和“地球系统的复杂性研究将是２１世纪地学发展中居于战略地位的生长点之一”的认识,提出了“固体地球系统的复杂性与自组织临界性”这一命题,从新的视角对古老而又常新的固体地球系统进行再认识。笔者从广义地质学系统和过程的本质归纳出固体地球系统的基本问题是“固体地球系统总体上是远离平衡、时空延展的复杂耗散系统。地球物质多组成耦合的相干与协同及多种广义地质学（地质学、地球物理学、地球化学）过程的耦合及其非线性相互作用二者之多重叠加引发自组织过程所涌现的系统整体性状、结构与动力学行为的复杂性与自组织临界性”,并从这一认识出发,提出了固体地球系统复杂性与自组织临界性的八个研究主题,并分别进行了论述。最后笔者提出了地球系统复杂性与自组织临界性研究的方法论。     

论自然中的对流与结构

本文首先从数学上划分了对流与结构,然后论述了银河系、太阳系以及地球大气、海洋和固体地球中的对流和结构。      

21世纪地球科学研究的重大科学问题

凝炼地球科学研究的重大科学问题,对推动地球科学基础研究的发展具有重要意义。美国国家研究理事会（National Research Council）2008年3月发布的研究报告《地球的起源和演化：变化行星的研究问题》提出了21世纪固体地球科学研究的10个重大科学问题：①地球和其他行星的起源;②地球早期的演化历史;③生命的起源;④地球内部的运动及其对地表的影响;⑤地球的板块构造与大陆;⑥地球的物质特性对地球过程的控制;⑦气候变化的原因与幅度;⑧地球—生命的相互作用;⑨地震、火山喷发等灾害及其后果的预测;⑩地球内外流体运动对人类环境的影响。这些重大科学问题对我国的地学发展战略研究及地球科学基础研究均将具有重要的借鉴和指导意义。主要依据NRC的《地球的起源和演化：变化行星的研究问题》报告,对这些重大科学问题进行了解读和分析。     

化学地球动力学

化学地球动力学是地球化学的分支学科,它在研究地球内部化学组成和演化时,把地球视为一个完整的动力学系统而不是彼此孤立的地质集合体。它通过研究地球各层圈内部的化学结构和过程以及不同层圈之间的化学相互作用,从而从本质上研究和认识发生在地球内部的各种地质作用。简述了化学地球动力学研究在固体地球科学中的重要性,概括了化学地球动力学的特点和突出成果,分析了化学地球动力学研究的科学意义,并对在中国开展壳幔相互作用的化学地球动力学研究提出了建议。     

大规模高性能地球系统建模及模拟集成框架的研究

完整的地球系统包含大量的物理元素,这些元素相互作用影响,导致我们整个地球不断变化,甚至会产生地球灾害。高性能计算机的出现为这个复杂系统的研究开辟了新的道路——高性能计算模拟。文中详细介绍并分析了地球系统建模及模拟研究从最初单个物理模型的模拟到多个物理模型紧耦合模拟,再到软件框架集成模拟这一整个发展历程。重点介绍了三个由美国多个研究团队开发的建模框架:日地系统建模框架(SWMF),地表系统建模框架(ESMF),固体地球系统建模框架(GeoFramework)。然而这些基于特殊领域的框架仍存在一些缺陷,尤其是三个框架中的物理模型无法互操作,无法集成,从而无法实现从太阳到地核这一跨越整个地球空间的完整地球系统的建模及模拟。为了解决这些问题,文中提出了采用近年来新提出的适用于大规模高性能科学计算的标准组件规范CCA构建整个地球系统的模拟及分布式协同工作平台——分布式高性能地球系统建模集成框架(DHEMF)。DHEMF以其特有的面向服务基于组件的特性,使其能够解决地球系统模型(组件)的建模、集成、应用、管理、互操作等复杂问题,并最终实现完整地球系统的模拟及预报。     

新疆杰奥勘查技术有限责任公司

新疆杰奥勘查技术有限责任公司成立于2002年，是一个以固体矿产资源勘查与开发为主的综合性企业，在固体矿产综合地球物理勘查技术、油气非地震勘查技术、地学数据库以及地质资料综合研究等方面具有较强的实力．被认定为自治区高新技术企业。     

深部地球化学

板块大地构造学说在60年代末的兴起突破了地质学主要从事地壳研究的界限。地球化学也向纵深迈出一大步,跨越莫霍面而研究地球深部的化学问题。在深部地球化学产生的背景方面,固体地球物理、深海钻探以及高压研究的进展为探讨地球内部的化学演化提供了大量基础资料。60年代初国际上地幔委员会成立,开始国际合作执行上地幔计划(Upper Mantle Project,1960—1970),包括实测横贯大陆综合地球物理和地球化学     

论有机质与金属成矿和勘查

有机质与金属成矿是一个处于初级研究阶段的地球化学领域。本文对其研究历史进行了回顾，指出了有机质在金属成矿中的主要作用以及有机烃气测量在金属矿产勘查中的初步应用成果。认为该领域的深入研究，可促进成矿作用、成矿过程、成矿规律、气体运移规律和成矿预测的全面认识，对有机地球化学和无机地球化学、固体地球化学与气体地球化学、勘查地球化学与矿床学等不同学科之间的连接和相互渗透将起重要的纽带作用。