美国NSF发布《资助南极和南大洋科学研究的战略愿景》报告

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	美国NSF发布《资助南极和南大洋科学研究的战略愿景》报告
	刘燕飞,王金平
	2015-09-01
所属快报	资源环境快报
出版年	2015
期	17
语种	中文
领域	资源环境
栏目	战略规划与政策
中文关键词	南极 ; 南大洋
中文摘要	南极和南大洋研究是目前科学研究中极具前景的领域，该区域在全球大气和海洋环流、碳循环和能量循环中作用重大，研究其对海平面上升与全球环境变化影响的需求日益紧迫。由美国国家科学基金会（NSF）极地项目组（PLR）管理的美国南极项目（USAP），积极支持和开展南极和南大洋地区的科学研究。PLR每年在南极和南大洋科学研究中投入7000万美元，在相关设施供给中投入2.55亿美元，每年有超过3500人参与南极项目的研究和后勤保障工作。应NSF的要求，美国国家科学院、工程科学院和医学科学院联合成立委员会，根据近年来南极项目的研究进展，发布了题为《NSF资助南极和南大洋研究的战略愿景》（A Strategic Vision for NSF Investments in Antarctic and Southern Ocean Research）的报告，提出了南极和南大洋研究的战略愿景。本文对该报告的主要内容作一简要介绍，供读者参考。
情报分析_信息发布时间	2015年
情报分析_信息来源性质	科研机构
情报分析_信息来源机构	美国NSF
情报分析_机构类别	科研机构
情报分析_信息来源国家	美国
情报分析_信息类别	前沿研究动态
情报分析_研究主题	NSF《资助南极和南大洋科学研究的战略愿景》报告
情报分析_研究内容	1 保持由学科带头人推动的基础研究项目广泛领域的研究有助于为取得重大突破和应对环境新挑战做好准备。PLR支持多学科研究，由学科带头人自下而上地推动研究。但是由于南极研究中，即使很小的项目也涉及庞大的人员和物力后勤保障，因此需要充分利用投资的各种设备，增强对观测结果的收集、管理和分析。委员会建议NSF应当继续支持基础深厚的学科带头人推动的核心项目，在各独立研究之间积极寻求合作和数据共享。 2 支持大型战略研究先导行动鉴于到达南极地区需要的巨大花费和后勤挑战，因此，需要平衡基础研究和优先领域之间的资源投入，以确保在关键研究方向取得成就。委员会通过在线论坛和拓展研讨会征集意见，建议NSF在未来十年推动以下3个战略研究优先领域：（1）海平面上升高度与速度全球变暖趋势下，海洋冰层具有不稳定性，如果南极西部冰原坍塌可能在未来几百年造成海平面上升2~4m，将带来灾难性的后果。卫星观测数据显示南极西部部分冰原已经出现不稳定现象，并且近年来变化速度加快。因此，委员会建议NSF启动一项新的学科间国际研究综合项目——变化的南极冰原行动（Changing Antarctic Ice Sheets Initiative），以预估未来海平面上升的高度和速度。该行动涉及两部分，分别用以解决冰川变化机制和海平面变化程度的问题：①采取多学科行动以了解南极冰原当前变化原因及未来发展。由于海洋关键区域和冰层下缺乏观测，冰原/冰架动力学、极地气候和大气环流变化等理论仍不完善，对南极冰原变化机制和坍塌速度的科学认识还存在不足，因此需要加强南极地区关键过程的综合研究。首先包括关键过程的多学科研究，以增进对冰川、海洋和大气相互作用的理解；其次是南极西部变化的关键驱动因子的系统测量，比如大气和海洋环流的原位观测、海冰变化及影响、冰盖流动及累积、次冰架（sub-ice-shelf）和冰川接地线（grounding-line）；还有主要冰架下层未知地形和冰架下关键区域测绘；以及耦合模式中新数据流的使用。②利用多种冰原变化的历史记录来了解海平面变化的速度与过程。在“变化的南极冰原行动”中，在南极西部可能发生坍塌的区域进行冰川钻孔取样，通过冰芯资料重建过去南极冰原融化速度的数据；利用高分辨率的海底沉积物取样，重建冰川消融的年际变化数据以理解历史关键时期冰川如何消融；通过航拍图像确定海冰消融的地理足迹，或者通过在南极西部岩芯取样和宇宙射线同位素测年技术，得到冰川消融量及其造成海平面上升的高度。（2）南极生物在变化环境中的进化与适应南极地区与外界隔绝的特殊环境造就其成为了一个巨大的生物进化天然实验室。随着全球气候变暖、海洋酸化、物种入侵以及商业捕鱼带来的压力，深入了解该地区的物种和生态系统如何应对环境变化具有迫切需要，其中研究相对较少的前沿问题是物种遗传信息解码。因此，需要推动南极基因组行动（Antarctic Genomics Initiative），以期对南极有机体和生态系统在适应环境变化过程中的基因组和功能基础进行解码。随着基因测序技术和方法的进步及成本的降低，该领域将可能在以下3个方面取得更多新发现：①生物多样性和物种相互作用，作为进化可能性的指示；②物种功能对南极环境变化的响应，作为表型可塑性的指示；③对寒冷环境的适应/特化以及未来进化与适应潜力。该行动需要开展综合协调工作，对从哺乳动物到微生物的关键物种的基因组和功能组进行测序，以及获得土壤、冰川、湖泊和海洋等环境样本中种群的元基因组和元转录组。（3）宇宙的起源，支配其演变的基本物理规律以及新一代宇宙微波背景辐射南极地区干燥而稳定的大气环境是理想的天体物理观测环境，有助于了解宇宙的演变及其结构，其中一个领域是宇宙微波背景辐射（CMB）。通过启动宇宙微波背景行动（CMBI），开展新一代宇宙微波辐射研究CMB-S4，可深入认识宇宙的构成与起源，尤其是认识宇宙的膨胀过程。该项目是长航时气球观测CMB项目的继续，气球观测和卫星观测将覆盖更宽频率范围，进行更广角度扫描。精度和准确性的提高有助于揭示隐藏在微波背景辐射中的宇宙演变信息，回答宇宙的起源、暗能量的特性、宇宙的终极命运等问题。委员会建议NSF在3~4年内完成CMB-S4项目的部署，并且更新基础设施，提升不间断网络访问能力和数据传输能力，并进行多部门多国家合作，建立国际合作伙伴关系和联合监督办公室。 3 构建南极和南大洋观测项目的坚实基础为了支持核心基础研究项目和战略研究先导行动的实施，委员会指出需要在以下五方面建立坚实的基础设施和后勤保障。（1）偏远场站设施。加强深海基地和物流枢纽的建设，增强雪上运载穿越能力、船舶冰雪航行能力、飞机应对恶劣天气的能力和偏远场站交通能力。（2）船舶支持。增加对新一代科考破冰船和极地考察船的支持。（3）持续性观测。通过相对降低成本来获得长期观测，协调、整合和战略性扩展数据的收集和管理。（4）通讯和数据传输。提升大数据传输能力，增强与深海基地和冰下自动作业设备的通讯能力。（5）数据管理。建立专门的存档机制来管理和保存数据，鼓励各资助项目与个人增强数据管理能力，协调NSF内部数据的收集和共享，优化现有数据的利用，集成各国家、各学科和各类型的数据。
原文题名	A Strategic Vision for NSF Investments in Antarctic and Southern Ocean Research
原文链接	查看原文
文献类型	快报文章
条目标识符	http://119.78.100.173/C666/handle/2XK7JSWQ/179251
专题	资源环境科学
推荐引用方式 GB/T 7714	刘燕飞,王金平. 美国NSF发布《资助南极和南大洋科学研究的战略愿景》报告. 2015.

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