NSF用于地球环境观测系统的设施

地球科学涉及的研究对象和问题通常以长时间、大尺度、大规模为特征。这些研究不仅需要在实验室中进行，而且更需要大范围、长时间系列的实地观测资料。用于观测、实验、分析与计算的设施和仪器对地球科学领域的研究十分重要。GEO地球科学设施计划（1999—2003）是GEO历史上首次提出的“设施计划”，它从地球环境观测系统、计算系统、实验室系统及样本与资料存贮系统4个方面对NSF已拥有和拟发展的设施作了阐述。通过对GEO在1999年前已拥有、计划1999—2003年使用及目前的实行情况3方面对NSF用于地球环境观测系统的设施作较为全面的介绍。     

地球观测数据卫星分发系统发展综述

地球观测数据卫星分发系统(GEONETCast)借助通信卫星,把从地面站点、航空和航天平台获取的观测数据、产品传送给广大的用户。GEONETCast当前由CMACast,EUMETCast和GEONETCast Americas 3个区域系统组成,作为地球观测组织(GEO)提出的全球综合地球观测系统(GEOSS)的全球地球观测数据和信息卫星分发系统,旨在满足9个社会受益领域的用户需求。GEONETCast建立在现有区域系统之上,利用GEO的协调机制,共同确定GEONETCast系统的整体计划和要求。各区域系统在科研项目和业务建设的支持下,不断发展完善。未来要保障GEONET-Cast健康、良性和可持续的业务运行,还需要加强4个方面的工作:①区域系统之间的互相通信;②保持GEONETCast的开放性和动态性,发展更多的数据提供者提供地球观测数据;③发展更多的数据使用者;④数据政策。     

空间对地观测与全球变化的人文因素

地球空间信息科学技术是大有作为的科技领域之一。空间遥感、地理信息系统、卫星定位及其与通信、网络技术的集成正以地球系统作为研究对象，为人们研究地球，特别是人与自然的和谐、人口资源环境的协调和社会的可持续发展提供了前所未有的手段，开拓了崭新的途径。在对国际空间遥感信息技术和空间信息的特点和发展趋势进行科学判断的基础上，分析了对地观测与人文因素的关系，提出了建立国家对地观测系统，发展空间信息技术的战略设想。     

构建天地一体化的全球对地观测系统--三次国际地球观测峰会与GEOSS

为深入认识地球系统,提高国家、地区和全球应对突发事件的能力;为解决人类社会发展中所面临的资源环境危机,增进人类的健康、安全和福祉;通过广泛的国际合作,构建综合、协调、持续的全球对地观测系统是实现上述目标的有效途径且已成为国际社会共识。通过对近两年来3次国际对地观测峰会概况的介绍和分析,阐述了分布式全球对地观测系统（GEOSS）的目标、范围、社会效益、技术方法和运作机制等内容。强调GEOSS成功的关键因素之一取决于其参加者能否接受并执行系统的互操作规程与统一的数据标准,以实现全球范围的数据资源共享。     

新一代对地观测系统的发展

对地观测系统(EOS，Earth Observation System)是获取空间对地信息、促进地球系统科学和空间信息科学等学科发展的支柱。长期以来，人们就期望着对自己居住的地球有一个全面深刻的了解，研究这种从几十年到几百年时间尺度的全球变化，依赖于观测系统和观测技术的发展。因此有必要建立一个对地球整体的观测系统，利用空间优势，获取有关地球体系及其各个组成部分的详细数据或信息。 近50年来，世界对地观测技术得到了迅猛的发展。NASA针对全球变化研究对建立长期的数据采集系统的实际需求，于20世纪80年代初开始规划地球观测系统（EOS）计划，并于90年代初实施。它包括一系列卫星、自然科学知识组成和一个数据系统，支持一系列极地轨道和低倾角卫星对地球的陆地表面、生物圈、大气和海洋进行长期观测。地球观测卫星系列是EOS计划的最基本和最重要的环节。EOS卫星系列计划在今后的10年内陆续发射一系列的太阳轨道环境遥感卫星，构成连续15年的数据采集系统，其规模在地球观测卫星发展史上是空前的。在EOS计划的基础上NASA规划了ESE战略计划，将继续发展国际新一代对地观测系统。迄今为止，Terra、Aqua和Arua卫星已经发射成功，引起地球遥感科学界的瞩目，为地球科学研究提供重要的数据资源。     

中美两国对地系统观测比较分析及对中国的启示

地球系统各要素间的相互耦合作用对资源开发利用、粮食和生存空间供给以及自然灾害防治等维持人类社会稳定发展的基本活动产生着巨大影响。因此,建设对地系统观测工程成为地球系统科学界的重大课题。对地系统观测工程包括三大彼此联系的功能模块,分别是破解地球系统要素耦合作用机理、提升对地球系统发展变化趋势的预测能力以及为决策者提供具有明确行动指向的信息情报。近期,中美两国均提出了未来对地系统观测的战略构想。通过比较分析两国对地系统观测的构想和实践过程,梳理两国对地系统观测的异同,在借鉴美国经验的基础上,提出了对中国对地系统观测工作的启示。     

三维地震勘探固定排列与中点放炮观测系统

三维地震勘探观测系统的模式较多，以常规束状观测系统的应用较为广泛。针对勘探区目的任务选择合理的观测系统以有利于勘探效果，是勘探前期施工设计的基本要求。三维地震勘探固定排列与中点放炮两种新型观测系统，均可使炮点在勘探区内呈地段性分布，与常规束状观测系统炮点在勘探区呈分散分布有所不同。在满足多次叠加提高分辨率的同时，能够使施工排列的滚动次数明显减少，从而使野外数据采集工作效率得以有效提高，并降低了生产成本，扩充了施工设计选择观测系统的范围，在三维地震勘探行业具有一定的实用价值。     

全球海洋观测系统展望

一、引言 海洋在全球变化中起着关键性的作用。为了弄清海洋的作用我们必须进行长期的全球资料收集,并由此进行全球性的海洋观测,这需要熟悉海洋以及海洋与大气、陆地耦合的基本知识,以及必须的技术与人力、物力来发展和负担长期的海洋观测活动。 全球海洋观测系统的主要任务是长期、系统地收集物理、化学及生物学的观测资料,从而提供全球海洋现时状况,这些资料也能提供全球气候耦合模式的初始条件。在1990年8月的一份报告中,Henry Stommel曾指出:希望在2000年能得到完善的海洋“动态”模型,以此用来预测海洋涡流事件、厄尔尼诺事件、深水和中间层水构造的异常现象以及污染物扩散等问题,同时也可提供气候模式边界条件。     

地球观测系统(EOS )计划简介

地球观测系统(EOS)计划包括三大部分: (1)EOS科学研究计划; (2)EOS数据信息系统(EOSDIS); (3)EOS观测(平台、仪器)系统。 一、EOS科学研究计划 科学研究是EOS的基础,这一工作早已在进行,由NASA及其它美国研究机构和国际组织开展的地球科学研究是其前奏。在美国全球变化研究计划(US GCRP)及国际地圈—生物圈计划(IGBP)和世界气候研究计划(WCRP)的共同支持下,在美国本土EOS科学研究已具雏形。     

“地球系统探测新原理与新技术”优先领域与地球系统科学

地球系统科学是研究组成地球系统的子系统之间相互联系、相互作用的机制，研究地球整体结构、特征、功能和行为，研究地球系统变化的规律和控制这些变化机理的科学。对地观测、探测与分析技术的发展是地球科学创新思维来源的技术保障，同时对地球科学基础理论研究水平的提高起着重要的作用。21世纪地球科学的发展将更加重视发展地球系统科学的理论、方法与技术体系。“地球系统观测、探测新原理与新技术”被列入国家自然科学基金委员会地球科学部“十五”优先资助领域。回顾“十五”期间的资助情况，探讨该领域和地球系统科学的关系，将有利于“十一五”对该领域资助工作的调整与完善。     

全球变化科学的进展

全球变化科学对揭示和理解人类赖以生存的地球系统运转的机制、变化规律及人类活动对地球表层环境系统的影响具有重要的意义。从深海氧同位素曲线的建立与米兰科维奇理论的发展、高分辨率冰芯记录的研究、短周期气候变化、突变事件的发现、南北半球古气候对比的研究以及我国学者对过去全球变化研究的贡献等角度论述了地球环境变化历史的研究进展；并在对温室效应和全球气候变暖、臭氧洞、土地利用和土地覆盖的变化以及水资源等研究和现代观测资料分析的基础上，阐述了人类活动对地球环境的影响；提出了当前全球变化科学研究的发展趋势以及在新世纪全球变化科学所面临的挑战。     

地球系统科学——全球性多学科创新的前沿

    当前,人类面临着全球性的一系列重大问题,要有效地解决这些问题,必须把地球作为统一的有机整体,研究组成地球系统的各部分之间的动态相互作用,即研究相互关联的流体子系统、生物地球化学循环子系统和固体地球子系统之间的动态相互作用。同时,把地球系统作为一个开放系统,从而把太阳输入作为控制地球演变的外源。
    运用系统思维的方式,把地球作为一个系统来进行研究,从而聚结成为一门崭新的地球系统科学——全球性多学科创新的前沿科学。这种研究方式是一种观念上的基本转变,即运用系统科学认识论和方法论,研究地球系统的整体行为、全球变化的性质和原因,因而地球系统科学就最有利于科学地理解和解决人类共同面临的全球性的重大问题。     

陆地生态系统与全球变化的联网观测研究进展

全球变化引起的环境问题已成为国际社会及其科技界共同关注的重大挑战。陆地生态系统的联网观测作为研究全球变化与陆地生态系统相互关系的一种有效手段,越来越受到人们的重视,并且得到了广泛的应用。本文讨论了陆地生态系统联网观测在全球变化科学研究中的作用和地位,并简要介绍了几个有影响的国际陆地生态系统联网观测计划。在此基础上,分析评述了中国陆地生态系统联网观测研究的主要进展以及在全球变化研究中做出的主要贡献,并结合我国科学技术和社会经济发展的需求,指出了近期中国陆地生态系统联网观测研究应该重点发展的领域。     

Earth System Science: Conception and Misconception——To the Third Conference on Earth System Science,Shanghai

Earth system science should not be understood as an all embracing term that combines various disciplines studying the planet Earth. Rather, it is a new approach to consider interaction between its various subsystems, and seeks to integrate various research fields to understand the Earth as a system. Earth system science has developed from global changes studies, then extended into the deep geological past and now is facing a new challenge connecting the surface processes with those in the Earth’s interior.     

美国全球变化数据共享的经历对我国数据共享决策的启示

美国对国家投资获取的科学数据采取"完全与开放"的共享政策。这一政策分两步落实：第一步侧重于数据中心建设。由NASA在全国优选 9个数据中心组成国家级分布式数据中心群（DAACs）。第二步侧重于法规和网络共享建设。由白宫设立总统长期专项---美国全球变化研究项目（USGCRP）,其中包括"全球变化数据信息系统"（GCDIS）。历经十年,建造了世界上最强大的科学数据共享体系：GCDIS。在此过程中,政府主持总体规划,并通过预算、法律法规,以及管理条例使规划得以实施。美国在科学数据共享方面的经验表明：公益性科学数据共享的工作应由国家负责;国家综合使用行政、经济和法律手段执行对该工作的领导;分布式国家级数据中心群是实现科学数据共享经济有效的途径;科学数据与科学研究的结合是科学数据发展的动力。这些对我国科学数据共享工作总体方案的确定和战略方针的选择具有一定的启发和借鉴作用。     

国际全球变化研究发展态势文献计量评价

全球变化研究是国际上地球系统综合研究的重大跨学科研究领域.随着全球环境问题的日益突出,国际上先后组织发起了全球环境变化研究的四大科学计划WCRP、IGBP、IHDP、DIVERSITAS及其组成的地球系统科学联盟ESSP,开展对全球变化和地球系统科学的研究.当前,全球变化问题不仅是科学界关注和研究的问题,也是政治界、经济界都关注的重大问题.科技文献能够反映科学前沿的发展动态.对SCIE和SSCI数据库收录的全球变化研究文献进行统计,从文献计量学的角度,分析国际全球变化研究领域的发展态势,了解中国全球变化研究的国际影响力.可以看出:国际上全球变化研究的论文数量一直呈增长趋势,以地球科学多学科、生态学、环境科学、自然地理学、植物学等学科领域为主.中国自2000年以来在该领域的发文数量增长较快,特别是中国科学院的发文量已进入国际前列,但中国在该研究领域尚缺少高影响力的论文.     

对地球系统科学的几点认识

地球系统科学将是２１世纪地球科学的主旋律,它被定义为：“将地球作为一个整体来伯全部知识;对地球的气圈、水圈、生物圈和岩石中的各种作用及各层圈间相互作用时间进行的研究”。此种学术思想可追溯到１００多年前,见於文字也有近二十年。它对当代地学的发展起了重要的推动作用,有四个特点：地球现象的远距离相互联系、影响;内动力和外动力研究一体化;地质作用和生物作用研究一体化;一类活动作为地球系统的一部分。当前地球系统科学的发展也提出了一些新问题,主要的是：在学术思路上对与岩石圈有关的地质作用有所忽视;观察研究系统不全面;还未深人到资源形成和小环境的研究中。近年来的观测试验表明,发生在岩石圈的各种地质作用正积极参与垒球各圈层间的物质能量交换。对它们的忽视,可能正是目前一些生物地球化学循环模型无法平衡的原因。