调查、探测和观测为基础。然而，我国地球科学前沿研究高新技术应用与开发不够，先进技术手段（包括硬件和软件）主要从国外引进，很大程度上受国外的牵制。对于全球性、区域性的研究，缺乏基于现代技术的、与国际接轨的长期观测站，严重地制约着我国地球科学的发展。现代科学飞速发展，基础科学如数学、物理、化学和生命科学等学科不断取得新的成就，为地球科学研究提供新的理论、思路和方法。然而，我国地球科学研究并未能及时、有效地吸收现代基础科学的最新成果，因而难以实现地球科学的跨越式发展。
3.2.3具有世界影响力的一流科学家匮乏，有影响力的地学机构较少，真正介入国际科学研究计划的科学家也较少
基础研究的成果是一个国家科学水平的象征。基础研究的国际竞争是永恒的主题，并且愈加激烈。过去10年，我国地球科学虽然取得了一批具有国际影响的研究成果，但总体影响力有限。
中科院资源环境科学信息中心对美国科学信息研究所（ISI）的基本科学指标（ESI）数据库2005年9月1日公布的数据的分析表明，1995年1月1日至2005年6月30日，在地球科学领域（Geosciences），全球SCI论文共224,805篇，共被引用1,684,579次，篇均被引7.49次，被引频次最高的一篇论文由美国科学家完成，发表在1996年的《Bulletin of the American Meteorological Society》上，共被引用3374次。中国学者发表的论文收录数为10404篇，居全球第9位（发文数量前15位的国家和地区依次为：美国、英格兰、法国、德国、俄罗斯、加拿大、日本、澳大利亚、中国、意大利、印度、荷兰、西班牙、瑞士、瑞典），总被引频次为42897次，居第12位（总被引频次前15位的国家和地区依次为：美国、英格兰、德国、法国、加拿大、澳大利亚、日本、意大利、荷兰、瑞士、俄罗斯、中国、瑞典、挪威、西班牙），而篇均被引频次为4.12次，居第72位。在环境/生态学领域（Environment / Ecology），全球SCI论文共197,587，共被引用1,506,351次，篇均被引频次为7.52次，被引频次最高的一篇论文由英美科学家合作完成，发表在2000年的《Nature》上，共被引用800次。中国学者发表的论文收录数为5603篇，居全球第11位（发文数量前15位的国家和地区依次为：美国、加拿大、英格兰、德国、澳大利亚、法国、日本、西班牙、瑞典、荷兰、中国、意大利、印度、芬兰、苏格兰），总被引频次为19648次，居第19位（被引频次前20位的国家和地区依次为：美国、英格兰、加拿大、德国、澳大利亚、法国、瑞典、荷兰、西班牙、日本、瑞士、丹麦、苏格兰、意大利、芬兰、挪威、新西兰、比利时、中国、巴西），篇均被引频次为3.51次，居第82位。
人才是基础研究的根本。美国科学信息研究所（ISI）2001年公布的研究结果表明，过去20年，国际地学领域（Geosciences）有重要影响的246名著名科学家主要分布在以美国为主的10个西方发达国家，其中美国占70%。环境/生态学领域（Environment / Ecology）有重要影响的246名著名科学家主要分布在以美国为主的19个国家，其中美国占67%。
上述分析还表明，1995年1月1日至2005年6月30日在地学领域（Geosciences）论文被
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引频次居前1%的研究机构共有336个。其中，在发文量（成果产出）最多的前40个机构中，美国占23个，澳大利亚、德国、法国、俄罗斯、加拿大、日本各2个，中国（中国科学院）、荷兰、瑞士、意大利、英国各1个。在环境/生态学领域（Environment / Ecology），论文被引频次居前1%的研究机构共有382个。其中，在发文量最多的40个机构中，美国有24个，加拿大5个，法国、瑞典各2个，中国（中国科学院）、英国、澳大利亚、俄罗斯、芬兰、墨西哥、西班牙各1个。在国际地学、环境/生态学领域中，美国是国际地学、环境/生态学领域拥有著名研究人员占绝对多数和拥有著名研究机构数量占绝对多数的国家。中国在拥有著名科学家的数量、著名科学机构的数量、著名机构的科学产出以及成果的影响方面，与美国等先进国家有明显的差距。发达国家仍然引导着科学潮流，是位居世界科学前沿的强国。
此外，中科院资源环境科学信息中心（2005）依据ISI“期刊引证报告”（JCR）的学科分类体系，选择了自然科学版与社会科学版中与地球科学相关的30个学科类目的868种期刊，检索ISI Web of Science科学引文索引数据库扩展版（SCIE）和社会科学引文索引数据库（SSCI），对地球科学做了更为全面的数据分析，结果表明，在2000～2004年的5年中，中国地学家在地球科学基础研究领域（地理科学、地质科学、海洋科学、大气科学、环境科学、空间物理学、地球化学、地球物理学等8个二级学科类目）共发表SCI论文13027篇，各学科论文数量从多到少依次为地质科学（33.12%）、地理科学（16.00%）、空间物理学（11.46%）、环境科学（10.01%）、地球物理学（9.10%）、大气科学（8.43%）、海洋科学（6.41%）、地球化学（5.47%）。与之相对应，中国目前具有国际学术交流能力和SCI论文发表能力的地学研究队伍在8000人左右，而其中绝大多数在国际学术合作和论文发表中并不具主导地位，而是只处于次要的合作地位。这与中国庞大的地学队伍形成鲜明对照，反映中国地学队伍的国际学术交流能力不高。
3.2.4能力建设严重不足，缺乏完善的观测系统与长期观测和数据积累
为了推动地球科学研究，国际科学界从能力建设的角度提出了发展全球立体观测系统的目标，以构建一个地球科学研究平台。该平台通常包括：观测站网与野外科学试验、大型仪器设备与实验室模拟实验，计算机仿真与科学数据共享。地球科学的创新有赖于地学各分支学科的数据观测与调查，以及对一些数据长期而有效的积累。由于技术手段落后，公益性地球科学工作经常性费用不足，严重影响到野外数据获取和观测平台建设，进而影响了地球科学创新。
大型实验设备与模拟平台系统性和配套性差，但重复引进现象严重，导致设备缺乏与设备闲置问题并存。地球科学数据共享还处于十分艰难的阶段，缺乏协调、统一的数据交存、共享与服务管理体制与机制。我国的地球科学数据信息往往掌握在个别单位或个人手中，难以有效、及时地交流、传播和广泛的低成本共享应用，数据共享的相应体制机制的缺乏阻碍了科学研究的发展。 4．学科发展战略
学科是人类知识体系的基本单元，在知识的生产、交流和传播等过程中发挥着重要作用。
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地球科学分支学科的发展是地球科学发展的核心与基础，地球科学的发展为分支学科的发展和新学科的形成不断创造新的机遇。
制约我国基础学科发展的原因错综复杂，除诸如投入、体制等因素外，还有一些深层次的因素。例如，以认识自然界基本规律为驱动力的现代科学体系建立较晚, 基础科学研究的传统不够深厚，底蕴不足；在政策上往往将科学与技术混同，在管理上评价体系不科学、不规范，急功近利、片面强调基础研究的物化功能；教育与科研脱节；“学而优则仕”的价值取向；缺乏科学争鸣和学术批评的氛围；长期形成的科研、教学学科分立建制，“自给自足”小农经济方式，形成了巨大惯力；这些都影响了基础学科发展良好环境的形成。科学是一种思维行为的产物。历史已经证明，科学的发展排斥宗教和权力的干预。正确的科学路线、正确的科技政策、正确的思维方法无疑是科学发展的重要原动力。20世纪50～60年代，在美国出现的“Declassification”，即反对等级制度、主张在科学面前人人平等，为地学革命创造了良好的科学氛围，使美国地球科学人才辈出、百花齐放的新局面。
地球科学总体战略
地球科学的分支学科包括地理学、地质学、地球化学、地球物理学与空间物理学、大气科学以及海洋科学等。鉴于环境科学的研究对象主要是人类活动与地球环境的相互作用，而国家自然科学基金委员会至今没有独立设立环境学部，因此，暂把环境科学列入地球科学的范畴。
我国地球科学的学科发展呈现出纵向深入和横向交叉两个发展趋势。学科交叉总体上处于成长阶段，表现出较为明显的学科融合与交叉之趋势。基于研究对象和研究方法划分的传统地学分支学科不断地分化出新的分支。通过跨学科研究、学科交叉研究，不断地开拓出新的研究领域，孕育出新的学科生长点和激动人心的创新成就。地球科学各分支学科在分别致力于不同圈层研究的同时，越来越关注地球系统整体行为及其各圈层相互作用研究；从区域尺度的研究，步入以全球视野研究诸多自然现象与难题；把微观机理的研究与宏观研究紧密结合，形成有机的整体。把大气圈、水圈（含冰雪圈）、岩石圈和生物圈、地幔和地核作为一个整体系统，考虑固体地球、流体与生物圈的关系，以及人文因素的影响，研究相互作用下物质的运动形式和能量交换，刻画、理解地球系统，是21世纪地球科学的主要任务。
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地球系统过程与资源、环境和灾害效应 （科学前沿问题之一） 主要研究方向：地球系统各圈层（大气圈、水圈、生物圈、地壳、地幔、地核）的相互作用，地球深部钻探，地球系统中的物理、化学、生物过程及其资源、环境与灾害效应，海陆相成藏理论，地基、海基、空基、天基地球观测与探测系统及地球模拟系统，地球系统科学理论等。 摘自《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006～2020）》 “十一五”期间，地球科学应保持分支学科的全面协调发展和布局的相对稳定，以保证地球科学作为一个整体的可持续发展，为国家重大需求提供战略性、前瞻性的地学人才和知识储备。学科布局的相对稳定和发展变化是辩证的统一，在注重全面性、均衡性、完整性的同时，关注学科发展和布局中的变化，改进现有学科结构与世界科学技术发展趋势不相适应的部分。重视交叉学科和新兴学科，克服学科发展排他性、保守性和封闭性等负面因素，在分支学科设置、经费调控、合作机制、评价体系方面为学科交叉留出发展空间，建立促进学科交叉的机制。完善纵向分科管理与横向交叉管理互补协调的管理机制。强调吸收相关学科的理论和技术方法，不断拓展研究前沿。完善可信、高效的价值评议系统,营造良好的自由探索的环境。以我国具有的自然条件优势为突破口，强化区域集成研究，力争在地球各圈层相互作用、地球环境与生命过程、地球表层系统的影响和适应，以及中国地域特点和全球意义的资源、环境、灾害问题等领域取得突破，逐步将我国地学研究的区域优势转化为地学发展的学科优势。
各学科通过分析学科发展态势、现状，结合多年的资助工作，提出其前沿领域和重要发展方向，分述如下：
地理学 地理学是研究地球表层系统的结构、功能、演化以及人地相互关系的科学。它
具有鲜明的区域性和综合性。当今地理学以探讨陆地表层自然和人文各要素相互作用特点、形成演化规律、空间分异特征为主要目的，建立了格局－过程－机制－效应的系统思维，具备现代物理、化学、生物分析技术和野外观测、空间遥感技术为支撑的数据采集系统；吸纳了自然科学、社会科学和复杂系统科学方法论。作为面向地球表层自然和人文要素为研究对象的地理学，正从单一过程研究进入到自然过程人文过程的综合集成研究，其研究尺度正向微观和宏观方向拓展。地理学已成为区域可持续发展愈来愈重要的科学支撑。
在“十一五”期间，应结合国际科学前沿和国家战略需求继续加强发展如下学科：自然地理学、人文地理学、土壤学和地理信息科学。地理学综合研究的主要领域是：土地利用/土地覆被变化过程及生态环境效应， 寒区现代地表过程对气候变化的响应，干旱化过程与北方人地关系演化，土壤侵蚀与水土保持，风成过程与风成环境，湖泊及流域，湿地生态过程与服务功能，
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土壤生物与土壤过程及其对土壤质量的影响，污染物的区域环境过程，城市化过程与区域发展， 资源环境的可持续性，灾害形成机制与综合风险管理，区域综合研究。地理信息科学主要围绕信息获取、分析整理和科学表达，在未来一段时间应着重开展如下几方面的研究:（a）信息获取：遥感机理研究(定量遥感信息模型,，遥感信息时空尺度效应与尺度转换，地球表层知识积累和遥感信息真实性检验)；（b）遥感定量化与智能化研究(遥感定量反演理论,遥感信息的智能处理理论和模型,多源遥感信息融合与混合遥感信息分解模型,遥感信息的模型同化理论与方法；(c)针对重要需求领域的遥感基础研究(作物生长因子遥感实时监测研究,植被生态系统遥感监测研究,大气成分遥感研究,土壤环境遥感监测模型研究,水质遥感模型研究,冰雪遥感模型研究,自然灾害遥感研究)；(d)数据、信息整理(应用基础理论, 前沿关键技术分析,信息表达)。土壤学结合当前土壤发展的前沿，确定如下主要方向为“十一五”研究重点：土壤发生过程与定量指标体系；土壤有机质－粘土矿物－微生物交互作用；土壤结构与物质迁移；土壤环境质量标准体系；土壤退化与修复机制；生物作用与氮、磷循环。
地质学 地质学是关于固体地球组成、结构及地球演化历史的知识体系。现代地质学不仅要阐明固体地球的组成物质、控制物质转换的机制以及由这些物质记录的地球演化历史，而且要揭示人类活动作为改变固体地球外层的营力及其改造地球表层的过程。
20世纪后半叶，地质学在经历了板块构造理论的革命之后，形成了一个全球化的研究理念。不同分支学科的地质学家们，在板块理论的框架中，开始认识到它们的研究密切地相互关联：构造运动、火山活动、地震发震、大陆飘移、生命演化乃至矿产资源的形成，都已紧密地联系在一起，并在整个地球演化历史上发生着相互作用。
21世纪初地质学面临的两个挑战是社会需求的变化和地球系统科学的发展。人类社会对社会可持续发展的需求，在全球环境变化、人类与自然协调发展等方面给地质学家们提出了许多前所未有的科学问题。而从整个地球科学领域来看，国际学术界也正在经历着一场质的变化：原本分头描述地球上各种现象的学科，以地球系统为主线，学科之间高度融合，成为揭示机理、服务预测的地球系统科学。地球科学一场新的革命性突破正在来临。如同在板块构造理论的建立过程中一样，地质学必将在这场地球科学的革命中扮演重要角色。
多学科交叉研究，是研究地球系统过程的重要手段，也是地质学家具有从事多学科研究的优良传统。早在许多其他领域理解多学科科学研究方式的概念之前，构造地质学和大地构造等领域的科学家已经综合了野外分析、岩石变形实验研究、流体—岩石相互作用、变质反应、连续与断裂力学、地球化学、地质年代学、同位素地球化学以及其他诸多分支学科和研究手段，横跨巨大的时空尺度，以广阔的思路探索和认识地球的岩石圈。
传统上，地质学主要研究固体地球各圈层，从而理解行星地球的结构与演化历史。地质学试图说明各种矿物、岩石、矿产资源、油气资源乃至生命本身形成的过程与控制的机制，也试图解读从45亿年前地球形成以来贮藏于岩石中的历史记录。近年来与大气科学、海洋科学的交叉合作使许多地质学家的研究兴趣拓展到了全球和区域气候变化、古大气成份演化、古海洋学
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