? 人类活动与生物地球化学过程的相互作用 ? 人类活动对地表过程影响的定量评估 ? 不同地域人类适应环境变化模式比较研究 ? 全球变化区域适应实证及对策 ? 区域可持续发展模式
（5）地表环境变化的综合风险管理与区域可持续发展 ? 蠕变性环境“阈值”检测、识别及综合风险管理 ? 重大灾害（滑坡、泥石流等）形成机制及其影响 ? 典型地区的生态保育和资源可持续利用 ? 资源可持续性利用发展模式
? 城市化对陆地表层过程的影响与地区社会经济协调发展 5.6 水循环与水资源
5.6.1背景与意义
水循环是联系地球系统的大气圈、岩石圈、生物圈的纽带，是全球变化研究中的核心问题。水循环受自然变化和人类活动的影响，同时它又决定着水资源形成，影响着生态系统与环境的演变。水资源是基础性自然资源，也是与粮食、石油资源并列的三大战略资源之一。
国际科学发展表明，水循环与水资源问题是人类共同面临的挑战。国际地圈生物圈计划（IGBP）、世界气候研究计划（WCRP）、国际水文学计划（IHP）以及地球系统科学合作伙伴（ESSP）都将水循环与水资源问题作为其重要的研究内容，相继实施了全球能量与水循环试验（GEWEX），水循环的生物圈方面（BAHC）项目，IHP第六阶段（2003-2007）和第七阶段（2008-2013）的研究方向，以及全球水系统研究项目（GWSP），从不同角度研究水问题的方方面面。其核心内容是水在自然和社会循环的监测、反馈、适应性机理与尺度问题。变化环境下的水循环规律研究，是当今国际地理科学、资源科学、环境科学、社会科学交叉研究的学科前沿问题，也是全球及区域可持续发展的重大理论与实践问题。然而，正如国际科学联合会（ICSU）出版的《未来科学展望与分析报告》 所指出的那样：未来的水压力将成倍增加。水的复杂性包括了从全球水循环到本地的水资源利用。因此，加强对水循环过程的了解，满足“生活、生产和生态”对水的巨大需求，是未来重大挑战性问题之一。
当前，我国面临一系列突出的水问题的挑战。北方持续干旱，地下水严重超采，水污染发展，缺水形势加剧，其中，华北水资源供需矛盾最为尖锐；南方洪涝灾害频繁出现，长江流域
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水灾和河流健康的开发与保护是国家关注的重点；西北内陆地区水土资源过量开发，出现了生态型缺水，荒漠化扩展；2001年全国废污水排放总量达626亿吨，Ⅳ类以上污染河长占38.6%，大部份地区供水安全得不到保证。
以水资源紧张、水污染严重、洪涝灾害为特征的水危机，已成为制约我国可持续发展的关键因素。水资源节约型社会建设的科技支撑和水安全保障是国家重大战略需求问题。
从科学的角度看，地区缺水矛盾及其相关的生态环境问题，是自然和人文因素共同作用的结果。其中，水循环过程是纽带和载体，人类活动是重要干扰源和驱动因子。虽然我们对水循环的路径已有较成熟的定性认识，但是对自然和人文双重因素驱动下水循环变化的定量规律还远未搞清。因此，研究自然和人类活动双重作用下的区域水循环过程，揭示我国水资源变化的成因机制，定量刻画人类活动对水资源系统的影响具有重大的科学价值和现实意义。
5.6.2关键科学问题
水循环与水资源科学研究中的关键科学问题是：变化环境下的流域水循环规律和水与气候、生态、环境、社会的相互作用机理。前者包括：自然水系统的变化，即“大气水-地表水-土壤水-地下水”的时空变化与循环过程，区域水资源形成与转化关系；人类活动对水循环的影响，即人类活动对山区、平原和城市地区水资源变化的影响量级和成因，各类水资源的衰减和可再生性维持机理；社会水循环的驱动机理， 即区域社会经济发展、社会经济结构转型过程中水资源的需求规律，社会水循环的“供-用-耗-排”变化与控制因素，生活、生产与生态用水变化的驱动机理。后者包括：不同尺度地表水与地下水、大气与陆地、淡水与咸水、全球变化与流域系统、质与量、水体和生态系统的水资源变化的过程与格局演化的规律。
5.6.3 重要研究方向
1) 大陆尺度水循环规律与水资源形成转化机制
? 水循环多尺度综合观测与对比实验 ? 水系统中水资源的形成与转化关系 ? 中国大陆水系统和水循环时空变化格局 ? 大陆水循环的主要控制因素及其演化趋势 2) 区域水系统与生态系统和气侯的相互作用
? 陆地生态系统变化及不同覆被的区域耗水规律 ? 流域生态平衡与生态需水规律 ? 水系统及其分量与生态系统的耦合关系
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? 河流系统退化的机理及与水循环的相关关系研究 ? 气候变化对水循环的影响
3) 区域水循环及水资源综合集成系统与模型
? 分布式单元水循环动力学机制与过程模拟 ? 自然与社会水循环相互作用与综合模拟系统 ? 综合集成模型参数估计 ? 模型验证与不确定性研究 4) 水循环变化与水资源可持续利用
? 地表水、地下水和大气水资源的合理开发利用 ? 人类活动（跨流域调水）对区域水循环影响及生态效应 ? 不同区域水循环变化与水资源可持续利用 ? 区域生态保护与水资源之间的平衡模式 ? 水资源安全与水循环的调控机理
5.7海洋资源、环境与生态系统
5.7.1背景与意义
海洋中蕴藏着极为丰富的资源，开发和利用海洋已成为拓展人类生存空间和争夺经济制高点的希望所在。边缘海和大洋海域拥有丰富的生物资源和矿产资源，如油气资源、天然气水合物、大洋多金属结核结壳和热液硫化物等战略性资源，既是各国竞相争夺的新型资源基地，也是国际地学界竞相角逐的前沿领域。我国管辖的海域含有大量含油气盆地，是海洋能源、矿产资源的天然实验室。海洋环境是地球环境的重要组成部分，海洋环境也是全球生命支持系统的重要组成部分，它同时在全球水循环、气候变化中起着重要作用。
水深超过2000米的深海，约占海洋总面积的90.3%，是海洋的主体部分。目前，仍有95%深海大洋处于研究空白和待开发状态，深海是地球上尚待开发的最后疆域。
近年来的新发现大大地改变了以往人类对深海功能和作用的理解：深海海底以下数千米深部仍然有大量微生物生存，这种“深部生物圈”估计占全球生物量的1/10至1/2；大洋中脊和其它海区（如冲绳海槽），又发现有深海热液喷出，形成金属矿床，滋养独特的热液“黑暗生物链”；陆坡海底下面发现的天然气水合物，既是新世纪潜在的能源，又是全球环境演变和海底不稳定性的重要因素；海底下面还发现有巨大的水流系统，联系着地球的深部与表层；深海不仅可为社会可持续发展提供丰富的潜在资源，而且其变化对全球气候变化有着直接的影响，正确
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预测全球气候和环境变化都离不开对深海的认识。
海洋生态系统研究是认识海洋生物资源变化规律的重要科学基础，研究海洋生态系统变化及其在全球变化中的作用已成为当前的学科热点和前沿领域。
近海、大洋和极区是研究海洋环境和生态系统的重要区域。中国近海具有宽广的陆架，同时受黑潮和大江大河的双重影响，形成了鲜明的区域特点，是研究海洋环境和生态系统的理想区域之一。同时，我国近海由于受人类活动影响，海洋生态环境持续恶化，海洋灾害频发，海洋环境保护和海洋资源的可持续利用成为当前关注的重大科学问题。
20世纪80年代以来，社会发展和科技进步为海洋环境和生态系统的研究提供了新的机遇，产生了一系列全球性的国际科学研究计划，推动了海洋科学的发展。如：世界大洋环流试验（WOCE），实现了全球尺度的水文学调查；热带海洋全球大气试验计划（TOGA）验证了厄尔尼诺的可预报性；全球海洋观测系统计划（GOOS）促进了气候研究所需的全球海洋观测系统的形成；IGBP及相关项目的实施，使我们对海气之间的碳交换、对影响海洋碳迁移转化的物理泵和生物泵（有机碳泵和碳酸钙泵）及其相互作用有了较深刻认识。IGBP第二阶段，在原有的基础上，提出了将综合海洋生物地球化学与生态系统（IMBER）作为该领域的新的发展方向。深海钻探计划（DSDP）和其后的大洋钻探计划（ODP）在获得的高分辨率沉积记录中发现了气候突变，发现了深海热液系统及其由古菌与细菌组成的“深部生物圈”，以及地球深部与表层相互联系的渠道。这些大型研究计划几乎涵盖了海洋科学研究的主要方面，分别从全球大洋观测、外场科学实验和数值模拟等方面入手，互补互益，促进了海洋环境研究及与其它领域的交叉与综合。
在全球气候变暖的今天，海洋作为全球气候变化的巨大调节器已得到广泛公认；人类环保意识的提高和对海洋资源的迫切需求，呼唤人们加强对海洋生态环境与生物资源的研究。现在，人们已经认识到海洋是揭开地球生命秘密的谜底，是地球深部与表层能量和物质交换的通道。
5.7.2关键科学问题
我国海洋资源、环境与生态系统研究中的关键科学问题是：海底大规模成矿成藏理论，生态系统与生物资源的关键过程，海洋环境变化对我国气候的影响和作用，海洋富营养化机制及控制途径，近海环境对我国和东亚气候的影响和制约，海洋环境与生态系统、气候的相互作用。
5.7.3目标与重要研究方向
目标：紧紧围绕该领域的国际前沿和与国家重大需求密切相关的科学问题，立足近海、面向深海大洋和极地海域，以海洋资源的演变规律、海洋环境与生态系统的相互作用及其在气候变化中的作用为重点，力争在近海海洋过程与生态系统变异、深海大洋与极地的环境演变等方
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面取得重要科学进展。
重要研究方向：
（1）海底大规模成矿成藏理论
? 中国东部及海域盆地动力学及大型油气系统形成的整体分析 ? 中国前新生代海相油气形成与富集机理 ? 天然气水合物形成机理及其资源环境效应 ? 现代海底热液系统与古今成矿作用对比 ? 卤水资源综合利用理论基础 （2）近海海洋过程与生态环境变异
? 陆架环流动力学过程及其对全球变化的响应 ? 物质输运与陆架边缘物质交换过程
? 陆海相互作用下的河口海岸过程及其环境效应
? 中国邻近海域营养盐水平、结构演变以及生态系统对其的响应 ? 生源要素在海气、海底、河海界面的交换机制
? 水体富营养化的机理和评价方法，赤潮形成机理与调控机制 （3）海洋生态系统与生物地球化学过程
? 陆架边缘海生源要素的转换对生态系统的影响
? 海洋中元素的生物地球化学循环与古海洋环境和生态系统的替代指标； ? 人文活动对近海生物地球化学循环的影响与纪录
? 海洋生物地球化学循环与食物网的相互作用及海洋生物资源变化规律 （4）海洋生态系统结构与功能
? 海洋生态系统中的关键生理、生态过程 ? 人类活动对海洋生态系统的影响 ? 海洋生物对海洋环境变异的响应 ? 生物过程与物理过程相互作用 （5）深海大洋环境与生态系统
? 大洋环流动力学及其变异机理 ? 深海环境变化与地球环境预测 ? 深海极端环境与深部生物圈
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