21世紀(jì)美國地球科學(xué)領(lǐng)域關(guān)鍵需求＊

引言

2012年9月17日，美國地球科學(xué)學(xué)會(huì)（AGI）向美國政府提交了政策建議報(bào)告《21世紀(jì)的關(guān)鍵需求：地球科學(xué)所發(fā)揮的作用》（Critical Needs for the Twenty-first Century：the Role of the Geosciences）。該報(bào)告根據(jù)當(dāng)前及未來國家安全需要以及所面臨的全球性挑戰(zhàn)，提出了地球科學(xué)領(lǐng)域迫切需要關(guān)注的8個(gè)方面的重要問題，并給出了相應(yīng)的政策行動(dòng)建議。該報(bào)告是AGI繼2008年向政府提交相關(guān)政策建議之后的第二份政府政策建議報(bào)告。

1 在限制碳排放背景下確保能源的可靠供給

根據(jù)美國能源信息署預(yù)測，2010—2035年美國的一次能源消耗總量將增長10%，而其中化石能源消耗份額將由83%降至77%。美國在能源供給方面所面臨的挑戰(zhàn)是，如何在維持化石能源供應(yīng)的基礎(chǔ)上增加其他能源資源的工業(yè)規(guī)模產(chǎn)出，同時(shí)還必須應(yīng)對氣候變化、污染、水資源獲取以及土地利用等問題。

（1）政府應(yīng)通過強(qiáng)有力的統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)確保對所有自然資源供給狀況的持續(xù)關(guān)注。

（2）應(yīng)擴(kuò)充政府相關(guān)職能部門中自然資源及環(huán)境效應(yīng)問題方面的專家隊(duì)伍，以保證政府重視能源資源的開發(fā)對水、土壤、礦產(chǎn)及生態(tài)資源等所產(chǎn)生的影響等問題。

（3）增加能源研發(fā)方面的投入，并且覆蓋所有能源類型及其生命周期和環(huán)境足跡。在更關(guān)注特定資源研發(fā)短期投入基礎(chǔ)上，尋求研發(fā)長期戰(zhàn)略性和穩(wěn)定支持政策。

（4）鼓勵(lì)對能源資源科學(xué)合理的開發(fā)、生產(chǎn)與利用，包括先進(jìn)的能效提升及能源存儲(chǔ)手段的探索。

（5）完善并優(yōu)化《美國全球變化研究法案（1990）》所制定的目標(biāo)，特別是應(yīng)當(dāng)將氣候變化的區(qū)域及局地效應(yīng)納入其中。

（6）完善向國會(huì)及政府提交全球變化評(píng)估報(bào)告的制度。

（7）應(yīng)當(dāng)確保所有政府部門對氣候變化研發(fā)的資助符合國家及國際需求，同時(shí)應(yīng)當(dāng)改進(jìn)相關(guān)政策的協(xié)調(diào)工作。

2 保證水資源供應(yīng)安全

人口增長與氣候變化對美國水資源管理和水資源供應(yīng)安全保障帶來了重大挑戰(zhàn)。因此，地學(xué)研究人員會(huì)同社會(huì)及政治界人士開展流域、含水層及生態(tài)系統(tǒng)層面上的水資源及其管理研究十分必要，而不僅僅局限于政治層面的相關(guān)問題的探討。

（1）優(yōu)先并強(qiáng)化2009年頒布的國家公法中有關(guān)水安全條款的落實(shí)，包括：① 局地、區(qū)域及流域地表水與地下水資源評(píng)估；② 加強(qiáng)地表及地下水水量與水質(zhì)監(jiān)測，建立國家地下水監(jiān)測網(wǎng)；③ 模擬和評(píng)估水資源利用及變化的水文效應(yīng)。

（2）組建以美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）為領(lǐng)導(dǎo)的政府水科學(xué)研究機(jī)構(gòu)，旨在：① 使水科學(xué)研發(fā)同面向政府水資源管理規(guī)劃的水資源監(jiān)測相結(jié)合；② 確保政府的行動(dòng)舉措同地區(qū)、州及地方水資源管理機(jī)構(gòu)的舉措相結(jié)合；③ 保證政府行動(dòng)舉措聚焦于土地管理所產(chǎn)生的土壤與水質(zhì)變化效應(yīng)。

（3）充分落實(shí)2010年政府頒布的《國家海洋政策》，并使之與其他政府行動(dòng)相結(jié)合。

（4）擴(kuò)大循環(huán)與再生水資源的利用，以及增加對此的地方激勵(lì)政策。

（5）積極研究水政策，以更有效地管理和保護(hù)水資源，強(qiáng)化流域水管理與合作，開展定期的全面水資源評(píng)估。

（6）增加地球科學(xué)基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的投資，以深入認(rèn)識(shí)水文循環(huán)與水資源。

（7）關(guān)注新興水科學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)應(yīng)用研究，包括加強(qiáng)對新的污染物的監(jiān)測和研究，如藥品、內(nèi)分泌干擾物、納米顆粒物等；考慮短期及長期水資源管理并開展水資源多用途規(guī)劃；改進(jìn)對點(diǎn)污染源及非點(diǎn)污染源的模擬和評(píng)估；關(guān)注咸水資源利用和脫鹽技術(shù)的進(jìn)展；促進(jìn)水資源利用過程中水資源的保護(hù)和利用效率的提升。

3 實(shí)現(xiàn)海洋、大氣及空間資源開發(fā)利用的可持續(xù)性

只有深入認(rèn)識(shí)和理解地球及空間過程，才能有效地利用包括海洋、大氣和空間等在內(nèi)的各種資源。而隨著上述資源社會(huì)利用復(fù)雜程度的日益提高，由地學(xué)界和其他領(lǐng)域合作開展的地球觀測活動(dòng)必須持續(xù)，并被不斷地?cái)U(kuò)展。

（1）支持各機(jī)構(gòu)開展的地基和空基觀測站及監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、測繪以及分析項(xiàng)目。

（2）推動(dòng)通過《海洋法公約》，以強(qiáng)化在海洋、海底和極地方面的全球合作。

（3）推動(dòng)美國《國家海洋政策》的落實(shí)，以保證五大湖及海洋的健康及資源的可持續(xù)性。

（4）確保海洋政策同國家能源和氣候變化計(jì)劃相結(jié)合。

（5）開發(fā)制定基于完善地球科學(xué)研究的戰(zhàn)略規(guī)劃，以保護(hù)海洋、大氣和空間相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施以及航空、航海和通信系統(tǒng)。

4 有效管理和處置廢物，維護(hù)環(huán)境健康

維護(hù)環(huán)境健康方面的挑戰(zhàn)在于如何有效、安全地處理廢物，使其對生態(tài)與人體健康所產(chǎn)生的影響降至最低。而所有廢物處理與處置方案的制定都必須有地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)、地理學(xué)、水文學(xué)以及生物學(xué)相關(guān)研究的支撐。

（1）鼓勵(lì)并支持包括循環(huán)水在內(nèi)的循環(huán)材料的廣泛使用，以減少廢物排放，保護(hù)資源。

（2）創(chuàng)建“廢物資源數(shù)據(jù)庫”，以跟蹤回收具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的廢棄材料。

（3）增加在水及廢水處理基礎(chǔ)設(shè)施升級(jí)及先進(jìn)設(shè)施開發(fā)方面的投入。

（4）擴(kuò)大對廢水利用相關(guān)研發(fā)的支持，使研發(fā)活動(dòng)更為系統(tǒng)化。

（5）重視美國核未來“藍(lán)帶”委員會(huì)2012年建議報(bào)告以及其他政策建議。

（6）根據(jù)當(dāng)前和未來需求以及技術(shù)發(fā)展對《核廢料政策法案（1982）》進(jìn)行修訂。

（7）在核能和核廢料處置研發(fā)以及核工業(yè)及教育人才培養(yǎng)方面進(jìn)行適當(dāng)投入。

（8）將廢礦、褐土及有毒廢物堆存污染治理作為優(yōu)先資助的方向。

5 減輕自然及人為災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，提升應(yīng)對災(zāi)害的能力

在世界范圍內(nèi)，人口增加及經(jīng)濟(jì)發(fā)展使得自然災(zāi)害所造成的損失呈現(xiàn)持續(xù)增長之勢，而氣候及環(huán)境變化則增加了自然災(zāi)害發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。地學(xué)科研人員需要同各方合作，探究導(dǎo)致地球過程危險(xiǎn)性增加的自然及人為因素，進(jìn)而制定減緩這種風(fēng)險(xiǎn)的戰(zhàn)略決策。

（1）各級(jí)政府、企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)以及其他各界應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)合作，以支持并強(qiáng)化如下方面的研究：① 自然災(zāi)害與地球過程之間的關(guān)聯(lián)；② 地球過程的實(shí)時(shí)及長期監(jiān)測以及數(shù)據(jù)和模型的收集和管理；③ 地球物理學(xué)、水文學(xué)、生態(tài)學(xué)、社會(huì)學(xué)以及經(jīng)濟(jì)因素相結(jié)合的災(zāi)害情景模擬；④ 高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)的災(zāi)害預(yù)防、教育及減輕舉措；⑤ 鼓勵(lì)高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)遏制高強(qiáng)度的開發(fā)活動(dòng)。

（2）政府各相關(guān)職能部門應(yīng)當(dāng)協(xié)作開展自然災(zāi)害研究以及監(jiān)測、培訓(xùn)、教育等工作；應(yīng)當(dāng)設(shè)立一項(xiàng)有效的外部資助研究計(jì)劃以輔助政府行動(dòng)，該研究計(jì)劃主要面向?yàn)?zāi)害預(yù)防和減輕，支持經(jīng)費(fèi)來自非競爭性的資助基金。

（3）采納美國國家研究理事會(huì)（NRC）2007年完成的10年調(diào)查報(bào)告中所提出的建議。

6 完善并建設(shè)基于最新技術(shù)的自然資源利用基礎(chǔ)設(shè)施

就美國而言，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)所面臨的壓力是需求的增長、更具移動(dòng)性、更為復(fù)雜和涉及的人口范圍更廣。而地球科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)人員在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)選址和設(shè)計(jì)方面發(fā)揮著重要作用，借此將實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施抗災(zāi)能力提升，并最大限度地降低建設(shè)所帶來的環(huán)境影響。

（1）對未來10年、50年及100年的基礎(chǔ)設(shè)施需求進(jìn)行評(píng)估，制定短期及長期基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃。

（2）基于研究、監(jiān)測、數(shù)據(jù)收集、模擬和分析，對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)之間的關(guān)系進(jìn)行評(píng)估。

（3）支持2007年頒布的《水資源開發(fā)法案》中有關(guān)對美國大規(guī)模軍事工程進(jìn)行獨(dú)立審查的規(guī)定。

（4）將災(zāi)害減輕計(jì)劃同基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及升級(jí)相結(jié)合。

7 確保原材料供應(yīng)的可持續(xù)性

全球范圍內(nèi)需求的激增導(dǎo)致鋁、銅、金、鉑等重要金屬以及稀土原料供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)加大，因此必須大力投資先進(jìn)的非能源礦產(chǎn)資源開采技術(shù)，以保證經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。地學(xué)研究人員需要確定關(guān)鍵原材料的清單，對其儲(chǔ)量和質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，并實(shí)現(xiàn)清潔高效地開采以及合理使用，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)對供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)相對較低但需求量大或關(guān)系國家安全的關(guān)鍵原材料的戰(zhàn)略需求予以評(píng)估。

（1）加大對美國及全球范圍的礦產(chǎn)資源勘查與評(píng)估活動(dòng)的支持。

（2）推動(dòng)完成對由政府所管轄的 95億英畝公共用地的土壤勘測和生態(tài)資源調(diào)查工作。

（3）加強(qiáng)對由美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）所領(lǐng)導(dǎo)的地質(zhì)測繪和數(shù)據(jù)保存工作的投入。

（4）開展面向地表及地下資源多用途開發(fā)的測繪、分析和規(guī)劃工作。

8 重視教育和培養(yǎng)地球科學(xué)領(lǐng)域人才

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，整體上，1973—2010年間美國地球科學(xué)領(lǐng)域各層次的人才產(chǎn)出總量均呈現(xiàn)下降趨勢，因此需要通過多種渠道擴(kuò)大地球科學(xué)教育與人才培養(yǎng)規(guī)模。應(yīng)當(dāng)重新重視地球科學(xué)領(lǐng)域?qū)W生與教師隊(duì)伍的培養(yǎng)，以滿足未來國家在該領(lǐng)域的人才需求，并應(yīng)對地學(xué)重大問題的挑戰(zhàn)。

（1）強(qiáng)化基礎(chǔ)教育階段地球科學(xué)知識(shí)的普及。將地球科學(xué)納入中學(xué)核心課程，增加地球科學(xué)課程設(shè)置，并設(shè)立“地球科學(xué)高級(jí)課程班”。

（2）通過設(shè)立專門的地球科學(xué)資助項(xiàng)目，在國家公共教育場所廣泛開展地球科學(xué)公眾教育與信息傳播。

（3）鼓勵(lì)地球科學(xué)研究人員在中小學(xué)執(zhí)教，同時(shí)教育部應(yīng)當(dāng)重視在基礎(chǔ)教育階段強(qiáng)化學(xué)生對地球科學(xué)課程學(xué)習(xí)的重要性。

（4）進(jìn)行地球科學(xué)人才評(píng)估，以明確專門需求和重點(diǎn)培養(yǎng)目標(biāo)。

（5）擴(kuò)大地球科學(xué)領(lǐng)域面向大學(xué)及研究生的獎(jiǎng)學(xué)金資助規(guī)模。

（6）資助更多的學(xué)生攻讀自然科學(xué)領(lǐng)域教育專業(yè)。

（7）鼓勵(lì)高校面向教育專業(yè)學(xué)位設(shè)置地球科學(xué)類必修課程。

（8）鼓勵(lì)教師進(jìn)修地球科學(xué)課程，并將其作為教師資質(zhì)認(rèn)證及晉升職稱的必需條件。

資料來源：http：∥www.agiweb.org／gap／CriticalNeeds2012.pdf

原題：Critical needs for the twenty-first century：The role of the geosciences

（中國科學(xué)院國家科學(xué)圖書館蘭州分館／中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)信息中心 張樹良 編譯）

（譯者電子信箱，張樹良：zhangsl＠llas.ac.cn）

P3；

D；

10.3969／j.issn.0235-4975.2013.04.005

2012-10-17。