CZEN提出推进关键带科学实施的战略

作者: 2017-07-03 16:51 来源:
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     关键带(Earth Critical Zone)是地表圈层相互作用的地带,是陆地生态系统中土壤圈及其与大气圈、生物圈、水圈和岩石圈物质迁移和能量交换的交汇区域,控制着土壤的发育、水的质量和流动、化学循环,进而调节能源和矿物资源的形成与发展,是维系地球生态系统功能和人类生存的关键区域。9月,美国关键带探索网络(CZEN[1]发布了2月在关键带战略规划研讨会上制定的《推进关键带科学实施的战略》[2]报告。本文对关键带科学战略的使命、未来愿景和战略目标进行了梳理。

一、关键带科学战略的使命

1、跨学科的合作。主要目的包括:①关键带科学需要来自多种学科的见解;②以跨学科、集成方法推动技术创新和变革;③在一个开放的社区,合作成果将大于部分工作相加的总和。

2深层科学。主要包括:①研究纵深时间是从瞬时到整个地质时间;②研究的结构为从树冠营养物质流动下降到基岩;③探究造成的深刻见解和影响之间的深层联系。

3、预测知识。主要包括:①勘探和定量模型应齐头并进;②验证假设的普遍性,推进关键带科学领域研究;③生产和传播有利于人类的新知识。

二、未来十年关键带科学愿景

国际上地球关键带研究的趋势更定量化、更动态、定位、更突出长期监测,而且研究范围日趋全球化、国际化。未来十年关键带科学愿景主要包括:关键带科学被认为是一个重要的和开创性的新科学领域;将其作为一个充满活力和沿环境梯度的动态战略科学网络,优化推进关键带科学现状研究;与全球其他重要的网络和合作伙伴有紧密的联系;关键带科学有一系列研究指导的概念模型;关键带科学采用一组通用测量方法;关键带科学正在通过集成传感器系统采集实时数据——这些数据被收集和整理,并在平台上共享;在整个观测网络,从多尺度和时间序列上广泛采用模块化和集成模型与工具验证重要假设;CZEN被视为研究人员和教育工作者一个开放、包容、合作的社区。

三、关键带科学战略的战略目标

未来3年,关键带科学研究主要实现以下4个主要目标。

目标1:演示关键带科学的本质变革

预期成果:2016年秋季,识别和广泛宣传关键带科学的3个变革的想法:首先,通过所获得的观测数据首次揭示深层表面如何随着关键带景观变化而发生改变;其次,通过现在新的机理模型提供相对于地表地形的深层地表过程空间结构的定量预测;再次,通过获得的观测首次揭示地表能量输入,并转化为不同的水、矿物质和深部生物活动的差异;宣传来自观测网络的关键带的研究发现;创建一个综合的物理、化学和生物属性的关键带观测网络;2018年,使关键带日益增长的知识结构可用来解释水文分区。

目标2:实现关键带观测网络(CZOs)基础设施集成

2018年预期成果:建立一套确定的关键带网络通用测量指标;建立一组确定的通用关键带网络数据管理协议;通过关键带网络使用选定的模型验证不同尺度的假设。

目标3:增加参与关键带科学网络活动的意识

2019年的预期成果:2018年,建立至少一个关键带网络与长期生态研究网络(LTER)之间实质性的合作活动;增加CZOs资助之外的研究和教育机构的数量;主持促进与更广泛的科学界合作的开放式关键带科学会议;建立促进跨网络的教育和宣传资源共享和专业知识的机制;公布新的关键带网络的使命、价值观和愿景。

目标4:未来CZOs网络结构和愿景的阐释

预期成果:2016年,向美国国家科学基金会(NSF)提交阐述未来关键带观测网络可替换模型的立场文件;2017年底,通过未来网络验证参与更广泛的社区活动而制定的一套关于关键带的假设;2017年底,参与更广泛的社区,为未来CZOs探索替代模式,并制定可推荐的最优结构。                                 (王立伟)



[1] CZEN是美国的一个调查研究地球关键带过程的野外站点网络

[2] A Strategy for Advancing Critical Zone Science. http://www.czen.org/article-type/general-announcement

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