立足中国 走向世界

    面对全球气候变化的新挑战，中国地球科学需要作出积极回应。

　　研究显示，气候变化影响生物多样性，数千种物种将迎来灭绝厄运。图为一只北极狐，北部苔原的融雪对它来说可能是一个坏消息，因为气候变暖意味着赤狐在更北的地区也能找到家的感觉，它们可能会大举入侵北极狐的传统领地。

　　   ■ 核心观点

　　●进入新世纪，面对人类社会发展的新格局和中国经济社会发展的新需求，中国地球科学必须做出积极回应。

　　●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。

　　●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。

　　 

　　●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。

　　●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。

　　科学技术是当代人类社会发展的第一推动力。进入新世纪，世界各国都在思考和部署新的经济和社会发展战略，在新的形势下，我国科学技术事业的发展正面临着新的挑战和机遇，地球科学也不例外。

　　新中国成立以来，中国地球科学得到长足发展，取得许多重大成就。李四光等人提出的“陆相生油”理论打破了西方的“中国贫油论”，甩掉了中国贫油帽子；中国科学家对珠穆朗玛峰地区和青藏高原的综合科学考察，成为人类科学了解“地球第三极”地质环境的基础；确立了黄土风成学说，使中国黄土与海洋沉积、冰芯一起，成为全球环境变化国际对比的三大标准；提出了大气长波频散理论，对动力气象学发展作出了重要贡献，“夏季高原为热源”和“大气环流有季节性变化”的理论已成为大气科学方面的经典。我国科学家在云南澄江发现大批动物群化石，揭示了生物进化的突发性，并将动物起源时间向前推进5000万年。经过半个世纪的努力，中国地球科学不仅在地理学、地质学、气象学等传统地球科学分支学科研究中不断深入，在一些交叉学科如地球物理、地球化学、海洋学等领域也都取得重要突破。

　　回顾20世纪历史，我们为我国地球科学立足于中国这片广阔的土地，在发展科学和服务国家建设两方面所取得的成就感到自豪。进入新世纪，面对人类社会发展的新格局和中国经济社会发展的新需求，中国地球科学必须做出积极回应。

　　一、21世纪人类社会发展的新特点

　　过去一个世纪，人类社会发生了翻天覆地的变化，这个变化比过去人类一两千年变化还要广泛、深刻。它不仅影响到人类自身生活，也影响到人类生存环境的剧烈改变。在快速发展的21世纪，这种影响会变得更加明显。21世纪人类社会的发展将呈现出以下显著的特点：

　　1.知识经济的发展

　　纵观历史，人类社会发展史就是一部生存斗争史。在封建社会，土地是最重要的资源，也是主要的生产要素，争夺土地的战争，是民族、国家之间斗争最基本的内容。随着工业经济的兴起和发展，人类进入资本主义社会，对资源和市场的追求成为最重要的内容，资本积累、资源和市场争夺是各国竞争的主要形式，这在19世纪表现尤为明显。在20世纪后半叶，随着科学技术的高速发展，知识经济逐渐居于主导地位，科学技术进步在国家和民族竞争中扮演着越来越重要的角色，并最终发挥决定性的作用。因此，对知识的创造、获取、积累和传播，是当前人类社会发展的基础。

　　2.全球化进程

　　人类社会发展到今天，生产的发展、科学技术的进步，特别是现代信息技术、通讯技术和交通运输技术的发展，使得国家之间经济、科技、文化等方面信息和物质交流越来越普遍，形成跨越国界的信息流和物流网络；组织生产也已经远远超过了国家、区域的范围，逐渐形成全球范围各种生产要素的优化组合。全球化进程对于科学技术的影响也非常深刻，伴随着经济全球化，科学技术全球化的进程也正在加速推进。网络技术的发展，拓展了学术交流的广度和深度；虚拟实验室这一新兴组织形式，越来越得到各国科学家的青睐，从而在世界范围内实现科技资源的优化配置。总体上看，世界已经成为一个地球村，中国科学技术的发展必须置于全球化的视角之下考虑。

　　3.可持续发展的理念和实践

　　科学技术是一把双刃剑。一方面，科技的发展给人类带来了巨大的便利，改善了人类的生活，延长了人类的寿命，创造了更好的生活；另一方面，科技成果在应用过程中也带了一系列的问题，如环境污染、全球气候变化与灾变、科学伦理等问题，这些都在人类社会引起了强烈关注和巨大反响。地球系统是个非线性系统，它的某些参数的微小变化，有可能引发整个系统巨大的、不可逆的改变。因此，人类的利益和命运与地球环境越来越紧密联系在一起，也促使人类更多地思考自身发展问题，形成了可持续发展的理念。

　　21世纪人类社会的这些新特点和科学技术的进步紧密相连。知识经济、全球化以及可持续发展理念都是科学技术进步的结果；反过来又对科学技术的发展产生深刻的影响。知识经济是全球化范畴下的经济形态，知识和其他物质财富的创造和流动必须在全球化的框架下布局；可持续发展的核心是资源和环境问题，包括全球气候变化问题，又对科学技术进步，特别是对地球科学的进步，提出了新的需求，为地球科学的大发展创造了重大机遇；全球化的格局使人类有可能也必须以全球视角来研究和解决面临的问题。所有这些都对地球科学的发展提出了新的要求，也为地球科学的发展指明了方向。

　　二、中国经济、社会发展对地球科学发展的紧迫需求

　　21世纪人类社会发展的新特点，为中国地球科学发展提供了新的机遇；面对21世纪中国经济、社会发展的新格局以及面临的新矛盾、新问题，中国地球科学必须准确把握。

　　1.资源短缺问题

　　中国石油储量不足，石油供应越来越依赖进口，石油对外依存度已经高达51%。随着经济的发展，石油供应成为极为紧迫的问题。中国黑色金属、有色金属也越来越不能满足经济发展的需求，不得不付出巨大的代价，从外国进口矿石，带动一系列相关产品的价格大幅提升。水资源的国际分享和利用问题日益突出。在全球化背景下，资源和能源的全球供应合作和结构优化是世界各国都必须关注的重大问题。我国过去在资源问题上基本上以自给自足为主，随着我国经济和科技的发展，这种方式日益凸显出其局限性。全球化进程必然会导致全球范围内资源市场结构的进一步调整。中国在将自己的资源提供给全世界分享的同时，也面临着对世界资源的越来越严重的依赖。从中国自身的发展和促进全球共同发展的角度都要求对全球的能源、资源布局有全面、深入的了解，如何实现资源的优势互补是中国地球科学需要研究的重大问题之一。

　　2.气候变化问题

　　全球气候变化问题，是对中国的巨大挑战。中国以煤为主的能源结构在支撑经济发展中发挥了重要的作用，但是，燃煤所带来的碳排放已不仅仅是中国，同时也是全世界关心的问题。当前，中国二氧化碳排放已超越美国，成为世界第一排放国。碳排放问题已经影响到中国经济发展的全局。

　　中国在解决全球变化问题中，虽然承担着与发达国家不同的责任，但也扮演着重要的角色。然而，我们对全球变化的研究不够，了解甚少。联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）报告源于发达国家地球系统模拟研究的结果，在这背后是数千人的科学家队伍，以及数十亿美元的投入。而我国只有几十人通过几个二级课题做一些基础性的工作。我们既缺乏高质量的全球对地观测数据和产品，缺乏经过深入研究的数学物理模型，也缺乏开展地球系统模拟所需的超级计算机软件、硬件，特别是软件的支撑。同时，全球变化研究凸显了多学科交叉、融合的极端重要性，而这方面恰恰是当前我国科学技术发展中突出的薄弱环节。

　　3.生态与环境问题

　　生态与环境问题已经超越国界，成为制约人类社会进一步发展的主要因素之一。水污染和大气污染是目前世界上最为紧迫的卫生危机之一，其影响范围早已超越国界。一些专门从事全球用水状况和大气环境研究的科学家惊呼，水污染和大气污染问题已经成为“世界性的灾难”。沙尘暴问题早已国际化，中国是个沙尘暴多发国家，既有源自我国境内的，亦有40%源自境外，而源自本土的沙尘暴，往往被周边受影响的国家所诟病。生物入侵已成为全球威胁，入侵物种每年对全球造成1.4万亿美元的损失。中国是遭受生物入侵最严重的国家之一，入侵中国的生物已达五百多个物种，生物入侵形势十分严峻。切尔诺贝利核污染后果遍及相邻国家，并且遗祸于下一代。土壤大规模酸化和退化、森林减少、水土流失和有毒化学物质传播等等环境问题都影响着中国以至全人类的生存和发展。环境污染问题、生物入侵问题等具有世界性的特点，其影响早已超越国界，其源头和扩散过程也是一个众说纷纭、亟待阐明的全球性问题。

　　4.海洋开发问题

　　中国既是一个陆地大国，也是一个海洋大国，拥有300多万平方公里的领海。广阔的海洋不仅仅对地球环境产生重大的影响，同时蕴藏着丰富的自然资源，是人类发展和生存的新空间。但是，历史上的闭关锁国政策扼杀了中国人对海洋的探索，我们对近海资源环境了解甚少，对深海、极地的研究更是严重不足。目前，中国的海洋船队越来越活跃于世界各地，但是缺乏对相应海域的了解。中国要实施“走出去”的战略，就必须对全球海洋状况有全面的、深入的了解。

　　以上这些问题都对地球科学的发展提出了新的、重大的需求，也表明中国的地球科学研究已不能再局限于国内。中国地球科学必须下决心开拓视野，走向世界，为保护人类生存和发展的地球环境、为解决中国经济和社会的可持续发展面临的问题，为国家安全、世界和平做出应有的贡献。

　　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。

　　(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）