综合大洋钻探计划(IODP) IODP以地球系统科学思想为指导，计划打穿大洋壳，揭示地震机理，查明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过程，为国际学术界构筑起21世纪地球系统科学研究的平台，同时为深海新资源的勘探开发、环境预测和防震减灾等实际目标服务。综合大洋钻探计划是继深海钻探计划(DSDP，1968～1983)、大洋钻探计划(ODP，1985～2003)之后，于2003年10月开始实施的规模更大，科学目标更具挑战性的大洋钻探10年计划(2003～2013年)，该计划包括3大科学主题及相应的8个领域： (1)深部生物圈和洋底下的海洋。 优先研究领域：①各种地质背景中洋底下的海洋；②深部生物圈；③天然气水合物。 (2)环境的变化、过程和影响。 优先研究领域：①环境变化的内部驱动。②环境变化的外部驱动。③内外部驱动共同引起的环境变化。 (3)固体地球循环与地球动力学。 优先研究领域：①裂解大陆边缘、大洋大火成岩省(LIPs)与大洋岩石圈的形成。②大洋岩石圈向深部地幔的循环与地壳的形成。 2.1.2地球科学前沿研究以高新技术为先导
为适应地球科学的发展趋势，强调地球是一个复杂的系统，地球的演化与过程具有整体性，其所有的组成要素处在共同作用之中,需要采用高度交叉、整合的研究思路。在执行战略方面，要以高新技术为先导，促进多学科交叉与融合。例如，美国国家科学基金会的“地球探测计划”（Earthscope）是一个以高新技术为先导、多学科综合研究计划，其目的是增进对北美大陆岩石圈三维结构和地震灾害的了解。该计划部署了四种新型观测设备：（1）美国地震阵列（USArray），将显著提高美国及其毗邻地区下面大陆岩石圈和深部地幔的地震图像的分辨率。（2）圣安德烈斯断裂深部观测站（SAFOD），将直接从断裂带物质（岩石和流体）中取样，测定断裂带的各种性质，并监测深部蠕变和地震活动断裂。（3）板块边界观测站（PBO），将对沿太平洋-北美板块边界的变形所导致的三维应变场进行研究。（4）合成孔径干涉雷达（InSAR），将在广大的地理区域内进行空间上连续的周期性应变测量。InSAR图像是对PBO连续GPS点测量的一种补充。通过上述四种设备的观测，调查美国地下岩石圈和地幔结构和演化，并探讨可能对地质灾害的影响。这是一项典型的调查与科研相结合、多种方法联合攻关的科学研究计划。
综合大洋钻探计划(2003-2013年)以地球系统科学思想为指导，计划打穿大洋壳，揭示地震机理，查明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过程（专栏）。该计划也是一项以技术为先导，观测与研究相结合的大科学计划。
高新技术与地球科学前沿融为一体，相互影响、相互促进，使当代许多高新技术在地球科学研究中具有更广阔的用武之地，引发更多的科学发现。在组织形式上，设立多学科参与的研究计划和研究中心，力图在更高层次上开展多学科交叉、整合研究。过去50年地球科学的发展
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史也表明，大型科学计划体现了不同时期地球科学发展的前沿和主流方向,引领着地球科学及相关科学的发展。如:由WCRP、IGBP、IHDP和DIVERSITAS四大计划组成的地球系统合作伙伴（ESSP）、国际岩石圈计划、美国的大陆动力学计划、欧洲探测计划、综合大洋钻探计划（IODP）、国际洋中脊计划（InterRidge）、国际大陆边缘计划（InterMargins）等。
2.2地球科学的特点
2.2.1 当代地球科学研究具有明显的大科学特征。地球科学作为基础科学，其研究对象是极其复杂的行星地球。基于理解地球系统的过去、现今和未来及其可居住性的研究带来的挑战超出了单一和传统学科的能力范围。地球科学的发展需要数学、物理、化学、天文学、生物学和技术科学的理论、方法和现代技术的支持。而地球科学的诸多研究又带动着其他基础科学的发展，比如缘于大气科学的非线性研究、为了认识地球深部的高温高压模拟实验研究、以及始于矿物超导特性的研究，都逐渐发展成为当今科学的前沿领域。基于现代科学技术的迅猛发展趋势，使地球科学研究具有明显的大科学特征。具体表现为：第一，地球科学涉猎的是复杂的、多时空尺度的基本地球过程及其相互作用。其时间尺度从几秒钟的地震活动到几十亿年的地球演化；空间尺度从矿物微区研究到全球环境变化。第二，基本地球过程的研究依赖于海量科学数据，地球科学是数据密集型的科学，因而更加重视应用现代观测、探测、实验和信息技术对基本科学数据的系统采集、积累与分析。第三，地球科学前沿研究与高新技术发展融为一体，重大科学问题的解决需要跨学科的持续、有效的联合研究，使一系列针对地球科学难题的大型研究计划应运而生。
2.2.2地球科学的研究前沿日益拓展，地球的整体观、系统观已成为共识。资源、生态与环境问题的综合性和复杂性，使地球科学研究必须立足于全球，从地球的整体观、系统观和多时空尺度上，认识发生在地球系统及各圈层中的物理、化学、生物过程及其相互作用。以全球环境变化为例，深入的研究使大家愈来愈认识到地球的大气圈、水圈（含冰雪圈）、生物圈、岩石圈、地幔和地核是一个密切联系而又相互作用的整体。通过了解地球系统的整体行为，了解地球系统过去、现在状态，以预测地球系统未来的变化趋势。地球科学的思维和方法论正在从局部观向整体观拓展，由线性思维走向复杂性思维，从注重分析转变为分析与综合集成相结合。
2.2.3学科交叉与综合集成和协同研究是地球科学取得突破的有效途径。实践证明，研究复杂的地球过程及其重大的资源、环境、灾害问题，并非单一学科和传统的概念与手段所能完成。在许多重要的交叉点上蕴含着更多的突破机会、新的生长点和解决途径，要求加强学科间的交叉、渗透和综合集成，同时，研究群体和基地的作用日益突出。近年来，国际科学界推出了科学计划间的“合作伙伴关系”（Partnership），“交叉项目”（Inter-Project）和“交叉计划”（Inter-Programme）等科学组织形式和活动，促进了地球科学的突破。地球科学的重大科学成就，无一不是学科交叉、综合集成和协同研究的结果。
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不同学科的交叉与融合，不是学科间的简单拼凑，而是针对重大的地球科学问题，发挥不同学科各自优势，通过对各学科的信息进行有效的综合、集成，建立地球系统作用与过程的模型，实现地球系统研究的重大突破。
2.2.4以高新技术手段，实现对地球系统进行观测和模拟。在地球系统科学与全球变化研究的方法论中，从原始数据采集到数据分析评价和解释判断，再到概念模型的建立和验证，每一环节都与现代高新技术尤其是空间信息技术的应用密不可分。以遥感、地理信息系统和全球卫星定位技术为代表的高技术在地球科学中的广泛应用，使地球科学研究进入了一个综合模型研究时代，不仅大大提高了地学研究取得第一性资料的质量、效率，而且促进一些新思想和新理论的诞生。
以地、空、天基相结合的多时空、多手段、全方位的立体观测平台已成为地球科学获取全球信息的主要途径，实现了对地球系统全方位的观测和探测；现代计算机技术和虚拟已成为地球系统过程演化和预测的重要手段；外场大型科学试验既是建立地球系统模型的基础，又是对模型进行验证的重要保证。
3．我国地球科学研究的现状
3.1进展与优势
地球科学在我国是一个发展最早的自然科学分支学科之一，也是最早引入中国的近现代科学之一。20世纪初，近代地理学、地质学和气象学首先在我国植根。
半个世纪以来，中国地球科学及各分支学科得到迅速发展，中国地球科学事业从小到大，形成了学科门类齐全和较为完备的教育体系和科研体系，拥有一支相当规模的科研队伍，不仅可以依靠自己的力量解决国家经济社会发展中所面临的有关地球科学特别是资源环境问题，为中华民族的独立自强和快速发展提供了宝贵的科学与技术支撑，取得了基于我国独特地域环境与自然现象的一系列理论成就，而且为世界地球科学的发展做出了重要贡献。
从北京人的发现到早期生命演化研究，从东亚大气环流的提出到气候动力学与预测研究，从陆相生油理论的建立到中国石油工业的崛起，从168个矿种的查明到矿产资源的大规模勘探，从地震波正、反演理论到地震灾害预测，从青藏高原研究到东海大陆科学钻探工程的实施，从一系列地学图件编制到数字地球框架的建立和地球空间信息技术的应用与发展，都是地球科学发展的突出成就。
近20年来，我国在地球科学前沿研究方面又取得了一系列具有重要国际影响的突破性进展。如：著名地质学家刘东生领导的黄土与第四纪研究，建立了黄土成因的“新风成说”，重建了成为迄今全球唯一完整的陆地沉积记录的整个第四纪时期（过去250万年以来）环境变化的记录，被2002年度“泰勒环境科学成就奖”评委会评价为“开启了中国风成黄土沉积的天书”；
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通过典型黄土剖面的研究提出了第四纪环境演化的“多旋回学说”，取代了国际上经典的四次冰期理论，从而为黄土沉积作为与深海沉积和极地冰心并列的全球环境变化的三大国际对比标准之一奠定了基础，因此而获得2002年度国际“泰勒环境科学成就奖”和2003年度“国家最高科学技术奖”。著名大气科学家叶笃正先生提出了被国际气象学界誉为长波理论的三个里程碑之一的“大气长波能量频散理论”；开创了青藏高原气象学研究，指出青藏高原在夏季是大气的一个巨大热源、在冬季是冷源，深入研究了夏季青藏高原热源及其对东亚大气环流的影响和对西风急流的分流作用；创立了东亚大气环流和季节突变理论以及大气运动的风场和气压场的适应尺度理论，积极参加国际地圈生物圈计划（IGBP）的建立和科学规划工作，积极组织并领导中国开展气候变化的研究，取得了一系列重要贡献，从而荣获第48届“世界气象组织奖”和2005年度“国家最高科学技术奖”。澄江动物群的发现与寒武纪生物大爆发研究在动物软体化石解剖生物学、功能形态学、系统分类学和进化生物学方面的研究达到了世界先进水平，被列入20世纪最令人惊奇的发现之一，获2003年度国家自然科学奖一等奖，标志着我国在地球早期生命演化领域的许多方面处在国际发展前沿。热河生物群和鸟类起源的研究为鸟类的恐龙起源学说提供了最新最重要的证据，在国际科学界产生了重要影响。这些都标志着我国地球科学研究在国家基础科学研究中占有十分重要的地位和影响。
与此同时，在许多大型国际科学计划中，我国科学家从最初的一般参与到逐步成为核心项目的首席科学家或负责人。如IGBP计划中的极地-赤道-极地过去全球变化断面研究项目（PEP-II/PAGES），全球变化与陆地生态系统样带研究（TRANSECT/GCTE），地球系统科学伙伴组织（ESSP）中的季风亚洲区域集成研究项目（MAIRS），大洋钻探计划（ODP）的184航次等均由我国科学家主持或担任首席科学家。在国际学术组织任职的科学家明显增多，特别是部分中青年科学家开始在国际科学组织中崭露头角，并担任重要职务。可见，我国地球科学的发展，已引起国际科学界的关注。
我国具有著称于世界的、独特的自然条件，开展地球科学研究的地域优势明显，环太平洋、中亚、特提斯三个造山带在中国境内汇聚，决定了中国大陆岩石圈结构的复杂性和在全球地质演化中的重要意义。中国的地史记录之完整和丰富，在世界上是少有的；从地球动力学过程来看，中国大陆各陆块一直处在运动和相互作用中，从诸多方面为研究当代地球动力学过程提供了实例，成为具有全球意义的得天独厚的野外研究实验室。漫长演化历史与复杂的动力学过程造就了地貌单元的多元性与全球代表性。我国拥有青藏高原、黄土高原、岩溶高原、高山峡谷区、丘陵区、广阔的陆架海、边缘海及横穿多地貌单元的河流。多样化的地质地貌类型、土壤类型和气候条件形成了多样化的生态系统，包括森林、草原、荒漠、湿地、海洋和海岸海岛自然生态系统，以及多种多样的农田生态系统。
我国位于地球环境变化速率最大的亚洲季风区，东临太平洋，发育着宽阔的陆架海和典型的边缘海，海-陆-气之间的物质、能量循环具有全球意义，已成为当前世界气候研究的一个关键地区。我国气候的南北分带与区域垂直分带在世界上具有典型性，青藏高原对我国以及东亚
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的气候格局有着重要的控制作用，也是影响全球大气环流和气候演变的重要因素。
中国人口众多，是世界上最大的发展中国家。改革开放以来，经济快速发展，国家对基础科学研究的投入逐年增长，建设创新性国家的战略部署使基础科学的发展处于关键的战略机遇期。随着全面建设小康社会和工业化进程的推进，经济社会发展对能源和各种资源的需求日益快速增长，同时环境污染问题和资源瓶颈约束问题日益突出；随着经济总量的扩大和财富的积累，自然灾害频繁发生，造成的损失也越来越巨大。解决上述问题的紧迫性为地球科学的发展提出了严峻挑战，也提供了重要机遇。我国拥有一批活跃在国际学术界的科研队伍，部分领域已与国际同步，这些都是我国开展地球科学研究的学术资源优势。
3.2问题与差距
正确对待、客观分析我国地球科学研究存在的问题与差距有助于加快我国从地学大国向地学强国的转变。我们应在比较中寻找差距，在差距中明确发展战略，在战略中谋求发展。
中国是一个地学大国，主要表现在地球科学的学科门类比较齐全，高等教育体系比较完备，有一支相当规模的科研队伍，依靠自己的力量基本上可以解决国家经济建设和社会发展中所面临的资源环境问题。但中国目前还不是一个地学强国，主要表现在各学科的发展很不平衡，只有上述学科领域处于国际先进和领先水平；学术研究的思路创新不够，提出和开拓新的研究领域的能力不足；学术研究的理论创新不够，许多学术研究的国际影响力不大；真正活跃在国际学术舞台、具有国际影响的一流科学家不多，占据国际学术领导地位的学术大师更是缺乏。成为地学强国，就是要不但能够依靠自己的力量解决国家经济社会发展所面临的资源、环境、自然灾害等方面的重大和现实科学问题，而且要在研究思路创新、科学理论创新、技术方法创新等方面对国际地球科学的发展做出显著贡献，在国际地球科学的发展中占据显著的地位。中国成为地学强国，是国家的需要；中国成为地学强国，也是完全可能的。
3.2.1地球科学基础理论原创性研究不够，多数研究成果缺乏带动性，整体水平有待提高 我国具有独特的自然条件，这是地球科学理论创新研究的优势。从全球背景来看，越是体现中国区域特色的研究，越能取得具有国际影响的高水平成果。然而，这种独特的地学研究的自然区位优势目前并没有充分发挥出来。我国的地学研究仍然存在所谓“三多三少”的现象，即证明西方学者提出的假说和理论的研究多，提出我国自己的假说和理论少；单一学科封闭式研究多，真正意义上的多学科交叉与综合集成研究少；模仿性研究多，独创性的成果少。多数成果缺乏先导性，在国际上缺乏影响力。
3.2.2高新技术应用与开发不足，未能及时有效地吸纳相关基础科学的新成果 地球科学前沿研究必须以高新技术为依托，通过新方法和新技术的应用，不断产生新的数据和新的信息，进而形成新的地球科学理论。高新技术的迅猛发展及其在地球科学中的广泛应用，正在引起地球科学的革命，使地球科学的研究范围向“宏观更宏，微观更微”扩展，逐渐形成了地球科学“上天、入地、下海”的态势。现代地球科学前沿研究以高新技术为先导，以
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