地球科学联合会
① 国际科联与地球科学联盟1986五大地球系统的研究计划包括哪些内容
地球系统科学联盟(Earth System Science Partnership,ESSP),是由以下4大全球环境变化(Global Environmental Change)计划组建的、对地球系统进行集成研究(the integrated study of the Earth System)的联合体:
⑴世界气候研究计划(World Climate Research Programme,WCRP);
⑵国际地圈生物圈计划(International Geosphere-Biosphere Programme,IGBP);
⑶国际全球变化人文因素计划(International Human Dimensions Programme on Global Environmental Change,IHDP);
⑷国际生物多样性计划(An International Programme of Biodiversity Science,DⅣERSITAS).
为进一步加强地球科学领域最新学术成果交流,在国内众多专家的支持和努力下,“内中国地容球科学联合学术年会”由中国地球物理学会、全国岩石学与地球动力学研讨会组委会、中国地质学会构造地质学与地球动力学专业委员会、中国地质学会区域地质与成矿专业委员会共同发起主。
③ 中国地质大学(武汉)的地球科学菁英班、地质学(基地班)和普通的地质学专业
中国地质大学(武汉)地球菁英班今年第一年招生,是武汉地大和中科院的八个研究所联合办的,官方名称叫C2联盟。地大为了这个菁英班专门成立了一个新的学院,叫李四光学院,教务处长杨伦亲自担任院长,师资优选全校最好的老师和中科院的优秀教授任课,学校总的来说还是比较重视的,我儿子就在这个班。
分数在不同省份不一样,大致和基地班持平,据说有些省份要比基地班高一点,我们省怎么也要高个五、六十分才敢说有把握,我知道他们班有个孩子实考分比当地一本线高80多分。当然最好还是要有自主招生的分了,自招过了多这二十分把握性要大得多,地大这种学校虽然很不错,但是很多人对它还是有误区的,认同度不高,考分高了报觉得亏了,其实从科研水平、专业排名、就业形势、毕业生薪资待遇,武汉地大的地学在全国绝对是数一数二的,从高考分数角度衡量性价比非常好。广州具体多少不清楚,您可以查一下当地近几年基地班录取分数参考一下,无论菁英班还是基地班招的人很少,每个省过不去三两个人,有些省甚至就招一个学生,所以偶然性很大,前几年的分数只能参考。
补充一下基地班和菁英班的区别,除了楼上说的,还有就是菁英班学的东西要比基地班多,地质学基地班主要课程还是地质学,而菁英班有地质学、地球物理、地球化学、遥感与卫星监测等四个大的方向,到大三大四根据孩子的兴趣和特长再细分,去八个不同的中科院的研究所做研究性学习。
该校“地球科学菁英班”2012年开始面向全国招生。根据高考成绩和学生志愿,选拔自主意识强、综合素质优秀、有志于开展地球科学研究的高考优秀学生进入菁英班学习。菁英班管理采取大学二年级分流补进,大学三、四年级只分流不再补进。入选菁英班的学生,将在本科阶段采取“双导师制”和“2+1+1”人才培养模式,即大一、大二集中学习基础课,大三分四个专业自主选择学习,大四进入中国科学院和中国地质科学院相关所跟随导师进行研究性学习。本科期间有机会参加由中科院、地科院相关专家开设的专题课程和讲座学习。本科学习期间,成绩优秀者可获得专项奖学金,并可获得推荐保送攻读中科院和地科院相关研究所及本校研究生的机会。
另:我也是地大的,今年是首届菁英版招生,高考的时候会招生,且经过大一学习以后,在大二时会进行分流补进,不同的学生按不同的方向进行培养,菁英班的同学并不是绝对的而且每学期都会淘汰掉5名左右的同学,其他专业的同学如果学习好也可以再大二的时候申请进入精英班。
望采纳!!
都是转的
④ 地球科学研究的一个新方向
吴功建李家熙黄怀曾
(中国地质科学院,北京100037)
摘要区域地球化学在农业和生命科学上的应用项目,是从全球变化观点出发,将地球科学应用于农业和生命科学。它的结合点是地球化学元素。它是一项复杂的系统工程。通过研究编制出了一套自成体系的《中国生态环境地球化学图集》,提出了一些新认识,为我国国民经济的宏观决策提供了量化的科学依据。
关键词区域地球化学全球变化生物环境地球化学
前言
目前地球科学的发展表明,有两大趋势非常引人瞩目。①多学科的相互交叉,相互渗透,从而产生新的边缘学科;有时一个学科的难题,需要其他学科的配合和共同解决,才能有所突破,有所前进。②积极开展国际间的合作,因为重大科学问题的解决,往往具有全球性,单靠一国或少数国家的科学家是不够的。
地球科学从20世纪50年代末起,率先开展了国际地球物理年,60年代实施了国际上地幔计划,70年代实施了国际地球动力学计划,80年代是国际岩石圈计划,1987年在加拿大温哥华召开的第19届国际大会测量和地球物理联合会的会前会上,科学家讨论了地球科学往何处去的问题,专家们提出了全球变化的课题。原国家科委要求“区域地球化学在农业和生命科学中的应用”项目要有高起点,就是要我们与当前地球科学的研究前沿相接轨。项目应从全球变化观点出发,将“四个圈”结合起来。
岩石圈是人和-切生命的栖息生长之地。它是由地壳及地幔最上部所组成,即大家熟知的地球板块,其下是软流圈,对板块起着润滑移动作用。在岩石圈的表层有一土壤圈,它基本上是由其下母岩风化而成。岩石由火成岩、沉积岩和变质岩三类组成,土壤层的化学成分主要是取决于母岩的成分。在岩石圈之上,还存在一个包括海洋、江河湖海溪及地下水的水圈,它可以分解岩石中的矿物,形成离子状态;作为地球化学元素迁移的载体,元素分散或富集;进入食物链,被人体吸收或排泄。在岩石圈外围还包括有N、O、He、Ne、Ar、CO2和水蒸气的气圈。这四个圈不是彼此孤立的,而是相互联系的,相互作用的,在它们之间存在物质与能量的交流。用全球变化作为项目的指导思想,是引人入胜的,因此它具有前瞻性。
1多学科的结合点
项目包括地球科学、农学和生命科学,是多学科的综合研究,必须寻找出结合点,才能作到相互补充,发挥各学科的优势,逐步去形成一门边缘学科。利用地球化学元素作为结合点,是因为一切物质的基本单元是化学元素。已知人体几乎含有周期表中自然界存在的所有元素,在地壳表层中已知存在90多种元素,似乎在人体内均可找到。从农业看,不仅需要主量元素养分,而且还需微量元素养分,才会使农业获得最佳产量和改善其品质,也就是说地球科学与生物科学的交叉是通过化学元素来进行的,而微量元素又是一个刚刚开垦的处女地,是我们研究的重点。
20世纪60~70年代,英国地球化学家Eric Hamitton测定了220例英国人体组织中的化学元素(从H到U)的含量,并与岩石中各化学元素的丰度作了对比。两组丰度有惊人的相似性,这是由于人体通过新陈代谢和其生活环境进行物质和能量交换的结果。为此,我们把生命元素、养分元素与微量地球化学元素作为多学科的结合点,从而保障了综合研究的顺利进行和能够取得预期的成果。
2目的、内容与特点
本项目研究的目的在于促使我国国民经济的持续稳定的发展,整治环境,力争取得最佳农业生产效果和品质的改善,提高人民的健康水平,为国家进行宏观决策提供量化的科学依据。
研究内容:主要是在岩石圈、水圈和气圈中的空间分布,运移规律,及在农学和生命科学中的作用与机理;探索化学、生物与物理间的相互作用和能量交换;及方法与技术的研究。
本项目的研究特点如下。
(1)用已有的巨量数据做生态环境新领域的研究,包括1:20万区域化探扫面数据;1976年死亡率调查及新的抽样调查数据;土壤有效态及土壤地球化学新旧数据;水文地球化学数据;人发、血液、尿、膳食数据;有关典型地区数据。
(2)充分利用、开发并完善计算机处理软件技术和测试技术。
(3)实行了部门内和部门间的数据共享,做到这点,靠各部门领导的大力鼎助。
(4)采取点面结合,选择了北京、山东、安徽、云南腾冲和浙江杭嘉湖等典型地区的区域地球化学特征,及其对农业与健康影响的实用性研究。
(5)把地球化学分区、元素区域分布规律、浅层地下水地球化学分带、土壤的重新分类、养分元素从土壤和溶液摄入到植物的转移过程、主要地方病的地球化学作用等基础研究,应用到主要农作物和名、特、优产品适应能力上,以提高产量和改善品质,增大经济效益;应用到人体健康方面,以提高人类生存质量和生活环境。
(6)把科研成果与开发结合起来。
在开展地球科学、农业和医学综合研究的基础上,把岩石、土壤、浅层地下水、农作物、摄入物和人体健康结合成一个新的链条,它的研究实际上是一项繁杂的系统工程。
3预见未来,发展生产力,提出科学依据
利用区域地球化学数据库提供的极其丰富的信息,深入研究了区域地球化学元素分布的规律,及其循环和运移过程,提出合理方案。在发展生产力的同时,也改善了生态环境,并可预见未来,作出正确决策,这样的研究将具有深远的意义。
农民是靠充分利用土地资源存活、改善生活和脱贫致富的。土壤是养分元素供给的地方,而土壤中微量元素的主要来源是母岩,即风化的基岩或经过风、水、冰川活动搬运的覆盖层。因为地壳95%是火成岩,它可以提供Cu、Zn、Co、Mn等元素的来源;5%是沉积岩,它覆盖在火成岩之上,其中的页岩,通常含有大量微量元素,如黑色页岩可提供Cu、Pb、Zn、Mo和Hg等微量元素。在矿化地区,则可使农业作物发生重金属的污染,从而危害人体健康。已知土壤的特性,如pH值和Eh值,都会影响土壤中微量元素的分布、存在形式和活动性。为此,我们以土壤的成因和演化重新划分了土壤类型,不同于以往以生物和气候条件为依据划分的土壤类型。新土壤类型的划分,对发展我国农业具有重大意义。
编制与农业有关的地球化学元素图,它可以指出主要养分元素与微量养分元素在区域内的丰缺状况,从而告诫人们不要在元素已丰的地区再施加同元素的肥料,以免造成浪费。然而通过实践和研究使我们知道事物并不这样简单,尽管元素虽丰,未必能为植物所吸收。为此,我们开展了元素有效态的研究,以及研究土壤-植物-动物体系中元素间的累积、协同和拮抗作用。这种地球化学元素图和土壤有效态图,对规划一个省的农业,实行科学耕种,将具有重大的经济意义。山东省在查明自然地理条件和农业资源的基础上,根据社会经济发展水平和技术条件,结合生态环境地球化学特点,因地制宜地制定出山东区划,我们在济南召开了现场会议,推广了这一经验。
我国名特优产品在国际竞争中不占优势,天然植物药材也因生态环境的改变而不那么“地道”了,这大大影响了果、茶、烟、药的经济效益。根据研究,名茶产于酸性、高钾以及有效性锌、铜、硼等微量元素较高的土壤中;优质烟草则产于中性、碳酸钙含量低、钾素供应充足,有效性B、Mn、Cu、Zn较高的土壤中;优质柑橘则生长于酸度适中,盐基组成中Ca、Mg较丰富,有效性Zn、Cu、Mo和B比较丰富的土壤中;大部分中草药,约有4800多种集中产于铁铝土区,如龙脑香、罗汉果、山奈、浙八味、川贝母、杜仲、三七等。我们对柑橘营养元素的循环和平衡做了研究,提出了营养元素配方,取得了显著的经济效益。若能根据名特优产品的土壤地球化学条件扩大种植,必将带来巨大的经济效益,也是一些地区脱贫致富之路。
4改善环境,增强人民体质,提高生存质量
人体生命元素主要来源于食物链,即通过饮食、水、空气和药物等。人体内除常量元素H、N、O、C、Na、Cl、Mg、P、S、Ca、I外,微量元素则属痕迹元素,尽管其量甚微,但它们对人的生老病死及遗传代谢作用却有着极其重要的作用。
已知微量元素在人体生理上的功能大体是:①作为酶和某些维生素的活性因子;②参与激素的生理作用;③运载作用,如铁离子是氧的载体;④维持核酸的正常代谢,核酸又是遗传信息的载体。
然而,环境的变化,也会对人体产生不同程度的影响,通常可以调节人体的生理功能来适应生活环境的变化,如果这种变化超过人体的适应能力,将会引起人体功能、生理和结构的变化而生病,或者死亡。在地质环境中某些元素含量偏高或偏低时,通过食物链,人体也会患病,通常称为地方病,亦称地球化学病。
4.1地方病与地球化学元素
在研究地方病与微量元素之间的关系时,我们着重研究了氟与地氟病,硒与克山病和大骨节病,碘与碘缺乏病之间的关系。
4.1.1对氟的致病机理作了进一步探讨
氟中毒,以水源型最为广泛,氟骨病患者约104万人,氟斑牙患者约212万人,全国受困扰的约7274万人,几乎涉及我国各省、市、自治区。以往人们认为长期饮用氟含量大于1mg/L的水,当水中氟高时,可导致水氟中毒。此次通过华北典型地区的研究表明,在浅层地下水中氟的组分存在形式有10种,其中以F-、MgF+和CaF+三种为主。高氟地下水以吸附性氟为物源,通过蒸发浓缩作用而成,氟浓度随矿化度的增加而增加。非均质土体氟迁移富集动态模拟实验表明,随矿化度增大,碱性水体中游离氟浓度增高,酸性水溶液以络合物为主,氟总浓度下降。黄淮海平原以北地区氟浓度大于1~2mg/L。在土壤中氟含量南方高北方低,而水氟含量则正相反,尤以盆地、低阶地、平原薄地氟病最严重。此外,在萤石、磷灰石矿区中氟的含量甚高;燃煤中的氟,以及茶中的氟,均可引起氟中毒。
4.1.2硒与克山病和大骨节病
我国克山病和大骨节病主要分布在东北三江到西南三江地区,以棕褐土系为主的地带内。1959~1980年间年平均发病率为8.3/10万,以10岁以下儿童和育龄期妇女为主;大骨节病患者达176万人,以儿童和少年为主。
从区域地球化学特点看,土壤偏中性,Se、Zn、Fe、P、Mn有效含量偏低,Se小于0.025mg/kg,食物摄入Se32.7~38.0mg/(人·天)人发Se小于0.20μg/g,血液中Se0.030μg/g;Zn、Mn分别低于0.50mg/kg和2.0mg/kg,Fe为4.5~10.0mg/kg,中偏低。病带内Cu、Zn、P和Mn均低于全国平均水平,从而表明生物地球化学环境是诱发克山病和大骨节病的主要因素。为了更进一步探讨致病机理,我们与英国地调研究所进行了合作。
4.1.3碘与碘缺乏病
我国碘缺乏病约有4.25亿人,占世界病区人口的40%。除常见的地方性甲状腺肿瘤和克汀病外,最主要的危害是影响胎儿的脑发育,导致儿童智能和体格发育障碍,还可导致流产、死产和先天畸形等。
一般来说,碘缺乏病,山区人多于平原人,内陆人多于沿海人。碘含量为0.2~0.8mg/kg,偏低。碘缺乏病可分以下5种环境类型:①山地、丘陵碘淋溶型,碘浓度极低,如天山、秦岭;②泥炭沼泽碘固定型,碘虽丰,因被吸附固定,不易析出,碘浓度偏低,如东北三江;③沙土渗漏贫碘型,如沙漠边缘,大河道;④石灰岩碘低度型,因水中多是离子,阻碍碘的吸收,还可加速碘的排泄,如云贵石林区;⑤碘过剩型,由井水碘高达10000μg/kg,及地势低洼而成高碘病区,如山东滨州、山西孝义等。
我国采取食盐中加碘的办法,可以改善碘缺乏病。为配合国务院“2000年我国消除碘缺乏病”的目标,我们在安徽太和县开发了“华典碘矿泉水”和山东梁山水浒108矿泉水。研究表明,饮用天然碘矿泉水是除碘盐以外的最有效的补碘途径,碘矿泉水是宝贵的资源。
4.2主要恶性肿瘤与体内地球化学元素
我国居民恶性肿瘤死亡率呈现出明显的区域分布特点,各部位别恶性肿瘤具有一定聚集性。肺癌、乳腺癌、结肠癌和白血病在我国东部沿海地区、长江中下游和东北工业发达地区相对高发,胃癌、食道癌在内地和沿海山区相对高发,肝癌、鼻咽癌死亡率从东南沿海向西北内陆逐步降低。
通过相关回归分析表明,人发中Fe、Cu、Co、Se、Mo、Mn等元素含量与当地恶性肿瘤死亡率呈负相关;Pb、K、As、Cr、Ca等元素含量与当地恶性肿瘤死亡率呈正相关。逐步回归分析表明:肺癌、白血病等与Pb、As、K元素相关;胃癌、食道癌与Fe、K元素相关。癌症除氡外,很少与单一元素相关,多是与元素组合相关。癌症病理因素复杂,与环境污染有关,还有待进一步深入探讨。
肺癌与放射性氡的关系,已被国际广泛注意,主要证据来自矿山工人流行病学(因为只有受氡的超常辐射才能被测出来),还得考虑被研究人群的死亡率或病变率增加的其他因素,如不考虑吸烟和工作环境中其他致癌物的作用,那么剩下很少一部分肺癌可归咎为氡辐射。近年来,联合国卫生组织已将氡列为致癌的物质之一。
曾对北京、崂山、黄山、东南沿海等地开展调查与研究,我们特别关注了室内氡害。因城市人大部分时间是生活在室内,因此室内氡及子体对人体的危害是近年来的环境热点问题。‘北京市室内氡平均浓度为20.3Bq/m3,在国家控制标准400Bq/m3之下,但个别地区超标。
4.3膳食与地球化学元素
由于我国地域广大,土壤类型差异较大,经济发展水平相差大,从区域分布来看,膳食中元素摄入量差别较大。铁、锰、铜、磷的摄入量,南方略低于北方;钾北方显著高于南方;钠、钙、镁西部地区低于东部地区;东北三江至西南三江呈现硒、锌偏低带。总之,我国膳食的特点是高钠、低钾、低钙、低硒和低锌,应对我国现行饮食结构加以改善。
结束语
在地球科学研究中,探索化学、生物与物理间的相互作用及能量交换,将地球科学与农业、生命科学交叉进行研究,取得了可喜的进展和国际先进水平的成果。出版了一本自成体系的《中国生态环境地球化学图集》,共107幅图。我们清醒地认识到这只不过是迈出了万里长征的第一步,然而它显示出很强的生命力,以及很高的社会效益、生态效益和经济效益,是地球科学研究的一个新方向。
⑤ 地球科学前沿研究
利用先进的地球物理探测技术,重点对青藏高原进行了深部地球物理调查,进一步加深了对岩石圈深部结构、组成与演化的认识,提出了一系列大陆碰撞的地球动力学模型,深化了大陆动力学研究。在地球生命的早期演化研究等方面,获得了一些重要新发现和新突破。
中国大陆科学钻探工程研究
中国大陆科学钻探自2001年6月25日正式开钻,于2002年4月9日13时30分,先导孔以2028.17米深度胜利终孔。该井从地表至井深101米为全面钻进,通过岩屑录井来获取岩层资料。从井深101米处开始连续取心钻进,至2028.17米,取心进尺1927.17米,平均日进尺7.2米,平均机械钻速0.93米/小时,平均回次取心长度2.94米,平均采取率88.66%。200米处井斜角为4.1°。利用中国大陆科学钻探工程提供的2000米连续的极为珍贵的岩心、流体及其气体样品、1300米的岩屑样品和2000米的原位测井资料,建立了岩性剖面、构造剖面、岩石物性剖面、岩石伽马异常剖面、矿化剖面、流体地球化学剖面以及十多种类型的测井剖面,完成了孔区三维地震探测,沿钻孔的垂直VSP地震剖面已经建立,揭示了孔区精细的地壳结构。
岩心深度及方位归位
2000米的钻孔岩心中,具有特殊地学意义的超高压金红石榴辉岩(绿色)的累计厚度为1000米以上,地幔橄榄岩(紫色)的厚度为80余米,部分熔融形成的片麻岩(深红色)厚度达400米,在原定的金红石榴辉岩矿体下又发现了400米厚的达到工业品位的金红石矿体。结合测井资料,解决了岩心的定向和归位问题,建立了1200米可信度高的构造柱状剖面图。通过对先导孔100~1200米岩心物理性质的系统测定,已经查明先导孔500米岩心的7项物理参数(密度、电阻率、地震波速度、热导率、平均磁化率、孔隙度、渗透率)以及部分物性参数的各向异性信息。
长江中下游地区地球动力学演化与成矿模式图
a.扬子与华北克拉通对接后,在秦岭造山带南侧发育坳陷带b.构造应力场大转换地幔隆起、岩浆底侵形成的斑岩型-夕卡岩型-Manto型铜金铁矿成矿系统;c.岩石圈大减、薄软流层物质上侵大规模岩浆-火山活动和120百万年的玢岩铁矿成矿系统
专栏6
北京首都地区大气、水、土环境污染机理与调控原理
本项目为国家重点基础研究发展规划项目,首席科学家由国家地质实验测试中心黄怀曾研究员和中国气象科学研究院徐祥德研究员担任。2002年本项目取得的主要进展如下:
(1)在大气污染方面,采用单点激光雷达,太阳光度计,系留汽艇,TOVS、TOMS和MODIS多类卫星遥感综合探测手段,对空气污染物连续监测,获取了北京冬季城市边界层大气动力结构综合观测数据,初步建立了北京城郊南北剖面城市边界层大气动力三维结构。
密云水库底积物沉积状况图
(2)在水污染方面,密云水库流域土壤侵蚀、小型矿山开采、农业活动等点源和面源污染所携带的化学物质对水库水质已造成影响,水体中污染物含量逐年增加,但尚未超过污染容量,水质目前还算洁净,但水库底泥内已蓄积了一定量相对稳定的污染物。对官厅水库研究表明,多年来点源排放活性磷,排污渠道积淀与析出活性磷,不断流入水库。水库内常年积累的活性磷,通过生物、物理、化学作用,形成一个循环体系,水体中无机的和有机的不同形态磷彼此间的转化,可不断供给藻类繁衍所需的活性磷,这是导致水华的主要原因;水库蓄水量减少,磷浓度增加,有利于藻类繁殖,这是引发水华的另一因素;底积物中磷的贮存与释放以及流通量是诱发富营养化的另一重要原因。
(3)在地下水污染研究方面,以城市近郊地下水为例,排污河渠对地下水污染的影响不大,垃圾填埋场淋滤液对地下水污染有一定程度的影响;污水草地中氮的动态分布特征表明,渗灌比滴灌更易造成硝态氮污染。
(4)在土壤污染方面,详细确定了北京城近郊区较大范围内重金属、持久性含氯有机污染物等的种类,圈定了空间分布范围,发现了严重污染点。通过土壤钻孔精细剖面,确定了重金属污染物的主要累积层位。研究表明,尽管已禁止使用有机氮农药DDT,但仍存在区域性的污染。
(5)为防治加油站的污染,驯化出具有较强降解多环芳烃能力的优势菌种,对芳烃、非烃、饱和烃和沥青质降解率分别达30%~80%。针对重金属镉污染,培育、驯化了富镉微生物酵母菌和丝状真菌各一株,丝状真菌干菌体镉含量达28%,明显高于国外细菌富集能力20%。
⑥ 中国地球科学联合学术年会 怎么样
为进一步加强地球科学领域最新学术成果交流,在国内众多专家的支持和努力下,“中国地球科学联合学术年会”由中国地球物理学会、全国岩石学与地球动力学研讨会组委会、中国地质学会构造地质学与地球动力学专业委员会、中国地质学会区域地质与成矿专业委员会共同发起主办。
⑦ 国际: 地球科技项目计划
(国际地球物理年、国际岩石圈计划、世界气候研究计划、国际极地观测年……)
·国际地球物理年 (International Geophysical Year)
国际地球物理年,是全球科技界大联合大协作的首次壮举,标志着一个新时代———国际化大规模科学考察时代的开端。从1957 年 7 月 1 日至 1958 年 12 月 31 日,在一年半的时间里,由国际科学联合会理事会 (即现在的国际科学理事会,1998 年 4 月改为现名) 发起并组织,来自 76 个国家的 2 万多名科学家在全球范围内陆地和海洋的 1000 多个观测点对各种地球物理现象进行了广泛的观测和研究,收集了大量的资料和数据。
国际地球物理年也是第二次世界大战后,国际社会开展的第一个国际年。通过国际地球物理年活动,人类获得了一些有关高空物理现象和极地关系的资料。国际地球物理年科学活动的成功,使得北极和南极的科学考察活动进入了正规化、现代化和国际化的阶段。
国际地球物理年的科学研究内容十分广泛,涉及 13 个项目:气象学、地磁和地电、极光、气辉和夜光云、电离层、太阳活动、宇宙线与核子辐射、经纬度测定、冰川学、海洋学、重力测定、地震、火箭与人造卫星探测等。国际地球物理年的活动取得了丰硕的成果,为 1979 年开始的全球大气研究计划的第一次全球试验、1980 年开始的国际气候研究计划中的极地试验、北冰洋实施的重大国际合作考察以及 “上地幔计划”等多个项目奠定了良好的基础。历次国际地球物理年对地球进行多方面观测以获得各种数据资料的活动,不仅对于人们日常生产、生活具有直接的意义,从长远看来,这种科研活动也关系到人类社会的前途和命运。
中国在国际地球观测方面也同样作出了积极的努力。1952年,国际地球物理年专门委员会成立后,为了促进国际地球物理年科学的发展,增进各国科学工作者之间的友好交往,中国决定组织国际地球物理年中国委员会,由竺可桢任主席,赵九章、涂长望任副主席。在国际地球物理年期间,中国按计划进行了风、温度、湿度的地面观测,进行了地磁、宇宙线、电离层等参数的观测和记录,进行了极光、海洋和天文的观测,并综合研究了太阳活动时对近地空间环境的影响和规律。一部分科学家针对当时国际科学界关心的人造卫星、星际航行和空间物理等问题进行了学术探讨。总之,中国在国际地球观测方面作出了自己独特的贡献。
联合国地球物理年的设立,为人类全方位、跨国界、跨学科开展对地球的研究开创了良好的先例。
国际地球物理年大大推动了地球科学的发展,促使许多国家的科学家进行南北极的考察和研究。国际地球物理年推动了联合国对外层空间的关注。国际地球物理年专门委员会通过一项正式决议,要求参与国对于在地球物理年利用人造地球卫星的问题给予注意。在国际地球物理年期间,美国和苏联在探索外层空间方面都作出了积极的响应,在研制人造卫星方面取得了实质性进展。1957 年 10 月 4 日,苏联成功地发射了第一颗人造地球卫星,标志着 “空间时代”的来临; 美国则于 1958 年 1 月 31 日发射了人造地球卫星,还于 1958 年 12 月 18 日发射了第一颗通讯卫星。这些都标志着国际地球物理年胜利地实现了预定的目标,体现了科学合作与竞争促进科技进步的精神。随着 1957 年 10 月人造地球卫星一号的升空而迎来了宇宙探索的开端,这一历史性的事件直接引起了联合国大会对外层空间的关注,并促成了联合国和平利用外层空间委员会这一联合国处理为和平目的利用外层空间问题的主要委员会的建立。
·国际岩石圈计划 (International Lithosphere Program)
国际科学联合会理事会 (ICSU) 的下属组织。英文缩写为ICL。20 世纪 70 年代后期,国际大地测量学和地球物理学联合会(IUGG) 和国际地质科学联合会 (IUGS) 协商提出一项国际岩石圈计划。这是一项旨在 80 年代研究阐明地球岩石圈的性质、动力学、成因和演化,特别是以大陆及大陆边缘部分为重点的国际多学科研究计划。该计划的实施也为增加非可再生的矿产资源和能源,以及开拓它们利用的前景,提供科学资料和先进技术。查明、预测和减轻天然和人类活动诱发的地质、地球物理和地球化学灾害,也是此项计划追求的目的 。1980 年此项计划获 ICSU 批准,并于 1981 年成立了 ICL,开始实施计划。后鉴于此项计划的重要性 ,ICSU 决定将 ICL 作为一个常设机构。委员会的领导机构是执行局,委员会下设 10 个工作组和 7 个协调委员会。至1991 年已有 62 个国家和地区参加国际岩石圈计划的工作。
新的岩石圈研究计划已从1990 年开始执行。新计划包括4 个研究主题,即全球变化的地球科学,当代动力学和深部过程,大陆岩石圈以及大洋岩石圈。每个主题又包含若干前沿的科学问题,由工作组负责实施。协调委员会负责解决地区性科学研究的协调和数据交流,大陆深钻等共同性重大的科学问题。委员会的出版物为 《新闻通讯》。
中国是最早的参加国之一,并于1982 年成立了对应 ICL 的中国全国委员会。
·世界气候研究计划 (World Climate Research Program)
世界气候研究计划 (简称 WCRP) 由世界气象组织与国际科学联合会联合主持,以物理气候系统为主要研究对象。此计划在20 世纪 70 年代开始酝酿,80 年代开始执行,是全球变化研究中开展得较早的一个计划。
WCRP 主要研究地球系统中有关气候的物理过程,涉及整个气候系统。其主要部分是大气、海洋、低温层 (冰雪圈) 和陆地以及这些组成部分之间的相互作用和反馈。它主要关心的是时间尺度为数周到数十年的气候变化。
WCRP 的目标有两个方面: 一是气候的可预报程度; 二是人类活动对气候的影响。
WCRP 研究有三个方向: 为期数周的长期天气预报、全球大气年际变率以及为期数年的热带海洋的年际变率、长期变化。包括两大试验: 热带海洋和全球大气试验和世界海洋环流试验,以作为第二和第三研究方向的中心。1993 年 WCRP 科学委员会又在热带海洋和全球大气计划成果的基础上提出了气候变率和可预报性研究计划,旨在对百年尺度的气候变率进行描述、分析、模拟和预测。
·国际极地观测年 (International Polar Observation Year)
国际极地观测年是全球科学家共同策划、联合开展的大规模极地科学考察活动,被誉为国际南北极科学考察的 “奥林匹克”盛会,自 1882 年至今仅组织了 3 次,分别于 1882 年至 1883 年、1932 年至 1933 年和 1957 年至 1958 年举行。在 1957 年至 1958 年国际地球物理年,开展了有史以来最大规模的极地科学研究,直接促成了 《南极条约》的诞生。由于历史原因,我国未参加前 3次国际极地观测年。
·综合大洋钻探计划 (Integrated Ocean Drilling Program,IODP)
综合大洋钻探计划 2003 年至 2013 年,由 20 多个国家参加,中国 1998 年加入。该计划是以 “地球系统科学”思想为指导,打穿大洋壳,揭示地震机理,查明深海海底的深部生物圈和天然气水合物,理解极端气候和快速气候变化的过程,为国际学术界构筑起新世纪地球系统科学研究的平台,同时为深海新资源勘探开发、环境预测和防震减灾等实际目标服务。该计划是在国际深海钻探计划 DSDP (1968 ~1983 年) 和大洋钻探计划 ODP (1985 ~2003 年) 两项工作基础上进行的。
一些能在海冰区和浅海区钻探的钻探平台也将加入 IODP。此外,美国自然科学基金委员会正在考察重新建造一艘类似于 “乔迪斯·决心号”,但功能更完备的新的考察船。IODP 的航次将进入过去 ODP 计划所无法进入的地区,如大陆架及极地海冰覆盖区; 它的钻探深度则由于主管钻探技术的采用而大大提高,深达上千米。IODP 也因此将在古环境、海底资源 (包括气体水合物) 、地震机制、大洋岩石圈、海平面变化以及深部生物圈等领域里发挥重要而独特的作用。
海底以下数千米深部仍然有大量微生物存在,被称为 “深部生物圈”,其总量估计占全球生物量的 1/10 至 1/2 。深部生物圈的研究对于全球的物质循环、环境演变、生命起源与生命本质规律的探索,以及极端生物资源的开发利用均具有重要意义,已经成为当前国际学术界的研究热点和战略前沿。
·国际大陆科学钻探计划 (International Continental Scientific Drilling Program)
1993 年 8 月 30 日至 9 月 1 日,德国地学研究中心 (简称GFZ) 在波斯坦召开了关于科学钻探的国际会议,出席会议的人员共有 250 余人,分别来自 28 个国家。此次会议之后,来自 15个国家的科学家再次相聚在德国 KTB 钻井现场,正式讨论成立国际大陆科学钻探计划 (简称 ICDP) 。1995 年,德国 GFZ 与美国自然科学基金会 (NSF) 签署了合作备忘录,决定成立 ICDP。1995 年经国务院批准,中国加入国际大陆科学钻探计划。1996年 2 月由德国、美国和中国发起成立了 “国际大陆科学钻探计划(ICDP) ”,至今已有近 20 个国家和团体加入该计划。
·2009 国际天文年 (2009 International Year of Astronomy)
为纪念伽利略将望远镜用于天文观测四百周年,国际天文学联合会 (IAU) 提议将 2009 年定为以 “探索我的宇宙 (The Uni-verse,Yours to Discover) ” 为主题的国际天文年。在 2009 年开展纵贯全年,着眼于教育,面向公众,尤其要吸引青少年参与的,国家、区域及全球层面上的各种活动,这将是一次天文学及其对社会、文化贡献的全球性庆典。这项提议得到了联合国教科文组织 (UNESCO) 的支持,并在 2007 年 12 月 20 日由联合国正式宣布 2009 年为国际天文年。
·国际全球环境变化人文因素计划 (International Human Di-mensions of Global Environmental Change Program)
国际全球环境变化人文因素计划 (简称 IHDP) ,是对地球系统进行集成研究的联合体———地球系统科学联盟的 4 大全球环境变化计划之一。全球环境变化的人文因素影响计划是一个跨学科的、非政府的国际科学计划,旨在促进和共同协调研究。IHDP最初由国际社会科学联盟理事会于 1990 年发起,时称 “人文因素计划”。1996 年 2 月,国际科学联盟理事会联同成为项目的共同发起者。
IHDP 结构设置围绕研究、能力建设、网络化 3 大目标进行的,包括科学委员会、核心科学计划、联合科学计划、秘书处、国家委员会 5 大模块。
IHDP 与其他 3 项计划,即国际地圈生物圈计划、世界气候研究计划和生物多样性计划,统称 “地球系统科学联盟”。各计划之间通过可持续性联合计划建立了密切的合作关系。
IHDP 侧重描述、分析和理解,研究全球环境变化背景下,土地利用/土地覆盖变化,全球环境变化的制度因素,人类安全,可持续性生产、消费系统,以及食物和水的问题、全球碳循环等重大问题。
IHDP 计划围绕着 3 个主要 目 标 开 展、实 施———科学 研 究、科研能力建设和国际化的科学网络。IHDP 的研究需要全世界范围内各个学科的科研工作者的共同努力、合作。
人类活动对地球环境的很多方面都产生着巨大的影响。人类的直接活动已经改变了近 50%的陆地表面,这给生物种类、土地结构和气候带来重大的影响。人类直接或间接使用的淡水资源已经超过总量的一半,很多地区的地下水资料也被迅速的耗尽。自从人类进入工业化时代以来,一些重要的温室气体的浓度迅速上升,带来了地球气候潜在的变化。沿海、海岸线的生活环境迅速的改变,世界范围内的渔业生产正在衰竭。
全世界范围内的科学家都在研究这些变化的起因、结果以及可能引起的自然界的响应。显然,也只有依靠全世界的自然科学家 (如生态学家、气候学家、海洋学家等) 和社会科学家 (如经济学家、人类学家、经济学家等) 的共同努力才能更好地理解这一系列的全球环境变化。
全球环境变化人文因素研究主要是研究由人类活动引起的环境变化的起因和结果,以及人类对这些变化的响应。这种研究是跨学科领域的,它需要发达、发展中国家的学者为之共同努力。近几年中,全球环境变化研究已经日益地认识到人类作为地球系统中心的重要性。
国际全球环境变化人文因素计划 (IHDP) 在人类的发展中起着重要的作用。
⑧ 当前地球科学关注哪些前沿领域
1当代地理科学的前沿领域与发展趋势 一、当代地理科学研究的前沿领域
1.全球变化及其区域响应研究
全球变化研究是20世纪80年代国际学术界为迎接人类所面临的资源、环境和发展问题而设计和实施的研究计划,是人类历史上最为庞大的超级科学计划.研究学科涵盖大气、海洋、地理、地质、地球物理、环境、生物、生态、能源、人口、经济等诸多学科,研究人员涉及自然科学界和社会科学界的科学家以及政府和企业界的管理人员,研究方法强调学科的交叉和理论的集成,并将地球系统科学作为其研究的新方法.全球变化研究目前由世界气候研究计划(WCRP)、国际地圈生物圈计划(IGBP)、全球环境变化人文因素计划(IHDP)、生物多样性计划(DIVER SITAS)等4个正在执行的研究计划组成,每个计划包含有一系列核心计划和交叉计划.为保障各项计划的顺利进行,相应地设计了一系列数据观测与采集系统作为技术支撑,主要有:地球观测系统(EOS)、全球气候观测系统(GCOS)、全球海洋观测系统(GOOS)、全球陆地观测系统(GTOS)、全球环境监测系统(GEMS)、全球环境调查系统(GOES)等.
全球变化研究在过去、现在和未来,都是地理学的重要研究领域,在国际地圈生物圈计划和国际全球变化人文因素的推动下,不断开拓新的研究领域.全球变化及其区域响应涉及古地理环境演变、土地利用和土地覆被变化、减轻自然灾害、典型区域环境定位研究以及全球环境变化的对策等众多领域.我国的青藏高原、黄土高原等区域和全球环境变化关系密切,正是地理学研究可以发挥特长、显示才干的领域.
2.陆地表层过程和格局的综合研究
地理学的传统研究领域是发生在陆地表层各种自然和人文现象的空间分异和空间组织.认识这种分异和组织的规律,对于合理布局经济活动,开发利用和保护自然资源,避免和减轻自然灾害有着重要的价值.然而,停留在经验性、描述性范围的空间格局研究,所能达到的视野有很大的局限性,不能提供为认识和预测地理环境变化所必须的资料.因此20世纪60年代以来,国内地理学界发展了地表热量与水分平衡、地理环境中化学元素的迁移转化以及生物群落与其环境之间的物质、能量的交换等三个过程研究的方向,国内外地理学界也发展了用社会科学理论解释空间格局的人文地理方向.在这些方向上,自然地理学研究注重野外定点观测和室内的实验研究,人文地理注重地理空间人流和物流的调查分析.近年来,国内外许多地理学者认识到,要推动地理学的发展,必须在格局与过程的相互作用方面加强研究,地理学家必须强调格局和过程及其间的关系.发生在各种类型和各种尺度的区域中的过程必然产生一定的格局,而格局的变化又会影响到自然、生态、社会发展的进程.这就产生了不同尺度区域之间的相互依赖性.陆地表层系统包括与人类密切相关的环境、资源和社会经济在时空上的结构、演化、发展及其相互作用,是地球表层最复杂、最重要、受人类活动影响最大的一个子系统.因此,对它的研究是地理科学未来发展的重要趋势.当前,人们日益关注与人类生存密切相关的陆地表层环境的状况和变化趋势.从本质上看,陆地表层的环境变化是特定地域上地表过程的方式和强度在人为或自然因素作用下发生改变的结果.陆地过程的研究将朝微观深化和宏观综合两个方向发展,关键在于地理系统中界面过程的综合研究.其主要意义在于:能有效地研究开放系统间物质、能量和信息的交换,从而促进地理学向理论方面深入;界面过程研究实际上是系统间接口的研究,将促进发展地理学的综合方法,导致跨学科、跨部门的相互渗透和相邻学科成就的引进.
陆地表层系统具有空间分布不均匀的显著特点,对全球问题的认识水平在很大程度上取决于对地域分异的了解和研究的深度,将陆地表层划分为不同的地域类型,研究不同地域类型的过程、结构和演化,比较其间的异同,是陆地表层格局研究的重要内容.在研究陆地表层过程中,也要关注海陆相互作用,特别是海洋对陆地过程的影响和作用.从全球环境变化领域、地球系统科学和全球经济一体化的形势看,也需要一个比较好的、便于应用的、兼顾自然和人文两方面的区域框架,并根据客观实际变化及时更新.我国幅员广袤,东临太平洋,西靠欧亚腹地,南北跨越热带、亚热带和温带,山地高原众多,季风发达,既有湿润的森林又有极端干旱的荒漠,形成三大自然区并列的独特格局.复杂多样的自然环境为不同区域、类型和自然过程的比较研究提供了舞台.对地表过程和格局相互关系的综合研究,将促进全球环境变化区域响应的研究,成为发展陆地表层系统科学的基础理论.
作者:159.226.115.* 2006-10-28 22:37 回复此发言 2当代地理科学的前沿领域与发展趋势
3.自然资源保障和生态环境建设研究
水资源、土地资源和生物资源是地球人类家园支撑系统的重要组成部分.我国上述自然资源的人均占有量少、空间分布不均衡,经济高速发展对自然资源的压力加大.长期以来掠夺式的开发和不合理的经营管理,导致自然资源枯竭、环境退化和生物多样性丧失等一系列问题,这些问题成为制约我国社会经济可持续发展的严重障碍.可持续发展要求在不同尺度的区域内,社会经济发展与人口、资源、环境保持协调的关系.
因此,应综合研究我国各类自然资源的格局、过程和动态,从整体出发,研究各类自然资源之间的相互关系,揭示其组合特征和演变规律.研究自然资源和生态环境之间,不同区域的资源与环境之间,特别是人类活动与资源、环境之间的相互关系,揭示自然资源的时空变化规律并评估自然资源开发利用的环境效应,阐明人类经营活动对自然资源和生态环境的影响,提出其调控机制和对策.土地退化生态环境恶化具有明显的区域差异,要划分不同的生态类型,对其成因机制、动态过程和发展趋势进行全面系统的研究,提出宏观整治战略及生态环境建设的途径和措施.
4.区域可持续发展及人地系统的机理和调控研究
1992年6月在巴西里约热内卢召开的联合国环境与发展大会上通过了全球可持续发展的总体战略纲领《21世纪议程》.随着《21世纪议程》在全球范围内的贯彻实施,中国政府于1994年制定了《中国21世纪议程——中国21世纪人口、环境与发展白皮书》,可持续发展被纳入全国、各省区和一些大城市的国民经济计划之中.随着可持续发展实践工作的开展,地理学者也展开了对可持续发展理论与实践相结合的研究.
可持续发展是整个人类社会发展的目标,协调人与自然的关系是实现这一目标的基本手段,而人地关系的协调需要从全球、国家和地区等不同尺度和层次上进行.人口、经济发展、资源、环境和生态等可持续发展的核心问题以及它们之间的相互关系,无不表现出明显的区域差异.不同的地域,其人口、资源、环境和发展的内涵也不同.区域尺度的可持续发展研究是地理学更能发挥优势的领域.
地球上凡是有人类居住的地区,以人类和人类的经济社会活动为一方,以地球表层包括岩石、大气、水、土壤、生物为主体的,人类赖以生存的地理环境为另一方,组成相互联系、相互作用的综合体,即人地系统.人地系统包括人对地的依赖性和人的能动作用,它随着人类社会的发展而变化.历史经验表明,人和地之间应保持和谐、协调的关系,人类应当自觉地按照客观规律去利用和改造“地”,妥善处理好两者的关系,才能达到可持续发展的目标.人地系统研究具有跨学科的特点,人地系统是一个动态的、开放的、复杂的巨系统,为此要从空间结构、时间过程、组织序变、整体效应、协同互补等方面去认识和寻求全球的、全国的或区域的人地关系的整体优化、协调发展及系统调控的机理,为区域可持续发展和区域决策与管理提供理论依据,其中心目标是协调人地关系,重点研究人地系统的优化,并落实到区域可持续发展上.在人地关系协调中,人口与经济社会发展同自然资源和环境之间,存在着直接和间接的反馈作用并相互交织在一起.自然资源与自然环境对人类活动有促进与抑控作用;人类对自然系统投入可控资源、治理自然灾害、改善环境质量、开发各种资源,从而实现产出并予以优化.任何区域开发、区域规划和区域管理都必须以改善区域人地相互作用结构、开发人地相互作用潜力和加快人地相互作用在地域系统中的良性循环为目标.
5.地球信息科学、技术和“数字地球”研究
地球信息科学是地球系统科学、空间技术和信息科学等交叉、融合的产物.它以信息流为手段研究地球系统的物质流、能量流和人流的运动状态和方式.由于地球信息科学的多学科性,它能够为地球系统中许多研究领域的综合、大型地学问题的解决和研究提供强有力的支持,以至于全新的研究和解决方案.地球信息科学的形成和发展,标志着信息时代地球科学的研究方向,有着广泛的社会需求.
作者:159.226.115.* 2006-10-28 22:37 回复此发言 3当代地理科学的前沿领域与发展趋势
地球空间信息技术的发展,使得人类有能力对全球性问题进行系统研究,促进了地球系统科学研究的现代化和信息化.“数字地球”的核心思想是用数字化手段,整体性地研究解决地球问题和最大限度地利用信息资源.它不仅为地球可视化提供平台,而且为地球科学实验提供一个基本模型框架.利用这个框架,可以重演地球整体各圈层的演变与相互作用的历史、评价现状、预测未来.地球信息科学研究则为“数字地球”关键技术的解决奠定了科学基础,其发展将有助于推动“数字地球战略与中国对策”的研究.
二、地理学的发展趋势
1.人文地理和自然地理高度综合
长期以来,自然地理和人文地理割裂对立的二元论阻碍了地理学整体综合研究的发展.随着社会经济的发展和科学技术的进步,人类活动对自然环境的作用越来越大,其影响也愈加显著.地理学应十分重视人文因素的影响及其反馈的研究,重视和发展与人文因素有关的分支学科,并促进其与自然地理学各学科间的渗透和融合.在人类对自然环境影响日益强烈的今天,人地关系更紧密地交织在一起,并且扩展成为全球环境变化问题.自然地理研究不应该是纯自然主义的,它也研究人对自然环境的作用及其反馈,人文地理研究也离不开自然系统和生态学的基础.多数学者认为,无论从地理学发展史、地理思维和社会实践看,统一的地理学或综合地理学是客观存在的,并且是社会发展所需要的.这种综合在地理学内部表现为人文地理与自然地理的相互渗透,重大的自然地理过程纳入了人类活动因素的驱动力研究,而人文地理研究也将资源环境作为作用因素和决策目标的有机组成部分.在地理学外部则更多地强调地球4大圈层的相互作用关系研究,人类发展与环境问题成为新世纪地球系统科学的共同主题,表现在以人地协调发展为目标,以区域为主要研究对象,实现资源、人口、环境、社会、经济的持续发展.
2.深化微观研究,探究地理事物的成因和变化机理
从发展趋势看,微观研究的深化主要表现在由静态、类型和结构的研究转变向动态、过程和机理的研究以及进一步的动态监测、优势调控和预测预报等.自然地理侧重生物、化学和物理过程的研究,人文地理侧重经济、文化和社会过程的探讨.
3.进一步拓展地理学的应用研究领域
地理学,尤其是中国的地理学,属于应用性较强的学科.特别是在地理信息系统快速发展的最近20多年,地理学不仅在决策支持方面,在涉及区域和空间问题的管理方面也拓展了许多应用领域.20世纪80年代以前,地理学的决策支持研究在我国主要集中在农业发展、工业的资源开发和利用、重大项目的选址、区划和区域规划领域.随着环境问题越来越受到政府和社会的重视,资源保护、环境建设、灾害防治、城市和农村发展等问题成为地理学应用研究的热点,以GIS技术应用为龙头的地理信息和3S技术应用产业化也以前所未有的速度发展起来,有力地增强了地理学研究成果的应用价值.
4.研究方法和技术的现代化
地理学经历了从个别地理知识的记载到地理现象的归纳解释,从定性的文字描述到定量化揭示地理现象发生发展规律的过程,从最初的多元统计与线性规划的应用,到后来系统科学、灰色描述、模拟实验在人地相互关系、自然过程模拟、社会发展因子相关分析等方面的应用,到今天对地观测系统、全球定位系统和卫星网络通讯技术的建立和应用,大大提高了地理研究的效率和质量.地理学的研究对象也从点到面、由微观到宏观、由区域到全球.地理学研究技术手段的丰富达到了一个前所未有的高度,可以认为当代地理学也正在从经验科学走向实验科学.