全球變化研究國家重大科學研究計畫“十二五”專項規劃

2012年5月14日，科技部以國科發基〔2012〕627號印發《全球變化研究國家重大科學研究計畫“十二五”專項規劃》。該《規劃》分形勢與需求、總體思路與發展目標、主要任務、保障措施4部分。主要任務是：全球變化的事實、過程和機理研究，人類活動對全球變化的影響研究，氣候變化的影響及適應研究，綜合觀測和數據集成研究，地球系統模式研究。

科技部通知

科技部關於印發納米研究等6個國家重大科學研究計畫“十二五”專項規劃的通知

國科發基〔2012〕627號

各省、自治區、直轄市、計畫單列市科技廳（委、局），新疆生產建設兵團科技局，國務院各有關部門辦公廳：

為深入實施《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》，推進國家重大科學研究計畫，根據《國家“十二五”科學和技術發展規劃》和《國家基礎研究發展“十二五”專項規劃》，科技部組織編制了納米研究、量子調控研究、蛋白質研究、發育與生殖研究、幹細胞研究、全球變化研究6個國家重大科學研究計畫“十二五”專項規劃（見附屬檔案）。現印發你們，請結合本地區、本部門的實際情況，做好落實工作。

附屬檔案：1. 納米研究國家重大科學研究計畫“十二五”專項規劃（略）

2. 量子調控研究國家重大科學研究計畫“十二五”專項規劃（略）

3. 蛋白質研究國家重大科學研究計畫“十二五”專項規劃（略）

4. 發育與生殖研究國家重大科學研究計畫“十二五”專項規劃（略）

5. 幹細胞研究國家重大科學研究計畫“十二五”專項規劃（略）

6. 全球變化研究國家重大科學研究計畫“十二五”專項規劃

中華人民共和國科學技術部

二O一二年五月十四日

全球變化研究國家重大科學研究計畫“十二五”專項規劃

形勢與需求

全球變化是指由自然因素和人類活動引起的地球系統功能的全球尺度的變化，以全球變暖為突出標誌的氣候變化是全球變化的重要表現之一。全球變化研究是本世紀國際地球科學的前沿領域，其關注的科學問題對當今世界政治、經濟發展和外交事務具有重大和深遠的影響。

當前國際全球變化研究強調以可持續發展為導向，建立、加強和整合全球和區域的觀測體系，提高對未來環境變化及其對人類影響預測的可靠性，避免和控制具有破壞性的全球環境變化，健全評估機制，鼓勵技術、政策和社會回響創新，設計能有效推動全球可持續發展的制度和行為，為未來10年實現全球可持續發展的目標提供科學支撐。

我國在過去氣候變化、季風、生態系統碳循環、乾旱化與冰凍圈等方面已取得了一批有國際影響的重要成果，其中在高解析度氣候序列重建、東亞季風機制和陸地生態系統碳收支等方面形成了優勢。但與已開發國家相比，還存在跨學科交叉集成程度不高，數據系統參與國際比較能力不足，地球系統模擬研究深度不夠等問題。

通過部署全球變化研究國家重大科學研究計畫，抓住國際全球變化科學發展的契機，全面開展全球變化科學研究，在若干關鍵科學問題上取得重大突破，有力推動我國全球變化科學發展，為國家應對全球變化、保障社會經濟可持續發展和參與國際氣候變化談判提供科學支撐。

總體思路與發展目標

（一）總體思路

積極貫徹落實《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》、《應對氣候變化國家方案》和《中國應對氣候變化科技專項行動》，面向國家重大需求和國際科學前沿，進一步整合資源，強化全球視野，突出中國特色，加強學科交叉和集成研究，完善平台建設，實現數據共享，研發地球系統模式，顯著提升我國全球變化研究水平和為全球可持續發展提供科學支撐的能力。

（二）發展目標

在全球變化基本規律、人類活動對全球變化的影響、氣候變化影響與適應、地球系統模式、地球系統變化趨勢預測等研究領域的關鍵科學問題上取得一批原創性成果，在季風亞洲-北太平洋-印度洋區域地球系統動力學與氣候變化研究方面取得國際領先地位；建立和完善全球變化科學數據採集、處理和管理平台，建設全球變化科學基礎數據集（庫）；建立具有自主智慧財產權的地球系統模式；提高對未來環境變化及其對人類影響預測的可靠性；培育國際一流水平的研究隊伍。為國家應對全球變化，保障社會經濟可持續發展和參與國際氣候變化談判提供科學支撐。

主要任務

（一）全球變化的事實、過程和機理研究

從地球系統的整體性出發，通過統計和動力診斷、理論分析、實驗模擬和數值模擬、綜合集成等研究手段，揭示全球變化的事實、過程和機理，辨識地球系統圈層相互作用和非線性回響機理，探討全球變化可預報性與有關認識的不確定性，建立全球變化的預測理論。

全球氣候變化的事實、成因及多尺度相互作用。全球氣候變化事實、過程及其驅動機制診斷；全球氣候變化區域差異及多尺度相互作用；地球系統自然歷史周期特徵及機制分析；氣溶膠-雲-輻射反饋過程在全球氣候變化中的作用及不確定性；東亞季風氣候的年代際變化及其與全球氣候變化的聯繫和預測；西風帶氣候變化及其對全球變化的回響和影響；過去3000年樹輪、沉積等氣候代用記錄及發展趨勢；長時間氣溫時空演變及其與全球變化的聯繫；過去千年全球氣候演變特徵及其與中國氣候演變的對比；小冰期後期以來極端氣候事件的發生髮展規律。

海-陸-氣相互作用的過程和機理及其與全球變化的關係。地表圈層生物地球化學（C、N、S、P等）耦合循環對全球變化的影響和反饋機理；氣候變化背景下冰凍圈-生物圈-水圈非線性相互作用過程及互饋聯動機制；海-陸-氣相互作用對季風爆發及變化的影響；地表各圈層運行的臨界突變過程與不可逆性；重大環境事件的形成原因及其區域回響的非線性特點；亞洲風塵起源和沉降的過程及其對全球變化的作用；新生代大陸風化剝蝕過程與全球二氧化碳排放變化的關係；第三極環境（TPE）過程及其對全球和中國周邊地區環境變化的影響；海洋對全球變暖的回響及其對氣候變化的調控作用；海洋生物地球化學循環與海洋碳封存效應；暖池及海洋通道變化對中國近海環流的影響機制；太平洋-亞洲邊緣海相互作用與環境演變；太平洋-印度洋-南大洋環流變異對暖池及全球氣候的影響；深海混合過程在熱鹽環流和全球氣候變化中的作用；深海物理數據的重構、誤差估計及年代際氣候變化信號提取；南極冰架-南大洋-三大洋海氣過程對全球變化的作用。

氣候系統的敏感性、突變及其變化的可預報性。全球氣候變化階段性轉折的基本特徵和規律；氣候系統對外在因素擾動的敏感性以及突變的機理；引起全球氣候突變的可能閾值；各種時空尺度氣候變化以及全球海洋-大氣-陸地系統的季-年際-年代際氣候變率的可預報性；全球氣候變化階段性轉折和突變的預報理論與方法。

全球變化敏感區的氣候與環境變化規律及其預測。對全球氣候變化較為敏感的地區的辨識理論；敏感區氣候系統季節-年際-年代際尺度的海陸氣相互作用特徵；敏感區氣候預測、預報理論與技術；中國上新世以來陸地生態系統與氣候環境的協同演化及青藏高原隆升驅動；全球乾旱化及其區域分異的規律和機理；全球變化對非洲大陸乾旱化影響與驅動力。

日地關係、地球深部過程對全球變化的影響。天文與地球運動因子對氣候變化影響；空間輻射對全球氣候影響的機制及其定量評估；岩漿火山活動、地震活動、不同規模和能量級別的構造活動對大氣中溫室氣體及全球變化的影響。

（二）人類活動對全球變化的影響研究

重建溫室氣體、人為氣溶膠排放和大尺度土地與近海利用變化過程，在充分認識氣候的自然變率及其成因機制的基礎上，評估人類活動對全球變暖的貢獻，建立全球溫室氣體排放、碳轉移檢（監）測技術體系，預測未來20-50年全球溫室氣體排放趨勢。

全球溫室氣體排放、碳轉移檢（監）測技術體系。全球溫室氣體排放“三可”技術、方法體系；歷史和當代國際溫室氣體排放、碳轉移檢（監）測技術、方法；未來20-50年全球溫室氣體排放趨勢預測。

大尺度土地與近海利用變化對全球變化的影響。強烈人為擾動背景下的流域侵蝕與碳循環過程和通量；不同時空尺度土地利用與土地覆被變化過程、驅動機制及其對全球變化的影響；土地利用對區域生態系統結構與功能、生物多樣性、生態系統服務功能的影響；大型工程（大型植被恢復與建設工程、水利工程等）的環境效應；城市化過程的氣候與生態效應；近海養殖與海岸帶開發對海洋生態系統及生物多樣性的影響；近海地區營養物質對碳收支和全球變化的影響。

人為氣溶膠排放對全球變化的影響。人為氣溶膠排放的時空分布規律、乾濕沉積過程和輻射特徵及其對全球變化的影響；重點區域氣溶膠的起源、氣候和生物地球化學效應及其對全球變化的作用。

人類活動對20世紀全球變暖的貢獻。大氣溫室氣體增加對20世紀全球變暖的貢獻；人為氣溶膠對20世紀全球變暖的貢獻；土地利用變化（包括城市熱島效應）對20世紀全球變暖的貢獻；自然和人為因素對全球變暖的貢獻。

（三）氣候變化的影響及適應研究

探討氣候變化背景下多個自然圈層與人類社會的脆弱性和適應性，建立全球變化經濟學、地球系統管理與綜合風險防範的基礎理論與技術體系，探尋針對氣候變化的影響趨利避害的最佳人類社會適應途徑。

生物圈結構和功能對氣候變化的回響與調控。主要生物群區碳氮過程及其與氣候變化的關係；陸地生態系統碳氮儲量及變化的區域特徵；中國陸地碳增匯的調控機制與生物地理區劃；中國重要生物物種和生物類群對氣候變化的回響與適應機制；生物物種和生態系統對極端氣候事件的回響。

冰凍圈的變化及其影響。過去百年全球和區域冰凍圈變化的事實；冰凍圈變化與全球變暖的關係和機制；冰凍圈與大氣、生物、水以及人類等圈層相互作用機制及其趨勢；冰凍圈變化的綜合效應與人類適應途徑；冰凍圈變化對中國和毗鄰地區社會經濟可持續發展的潛在影響。

氣候變化對水資源和海洋環境的影響及人類適應途徑。氣候變化對東亞季風區水循環的影響；氣候變化對大江大河水文過程及水安全的影響；氣候變化對乾旱區水循環及水資源的影響；近現代荒漠地帶演替與全球氣候變化的相互影響；重點海域海-氣邊界過程對全球變化的回響與反饋及其對生態系統的影響；濕地、湖泊等生態系統對全球變化的回響與生態恢復；海洋環境（物理及生物地球化學）、海岸帶等對氣候變化的回響特徵與機理及其對生態系統的影響；海平面上升對中國沿海社會經濟發展和島、礁、沙領土安全的影響及適應；全球變化對中國近海生物多樣性的脅迫。

極端天氣氣候事件演變規律、影響與適應。全球變化背景下的環境風險和災害（包括極端天氣氣候事件檢測、成因及演變規律，天氣氣候災害及其衍生的地質災害綜合防範理論與方法等）。

全球變化對糧食安全和人類健康的影響與適應。農業生態系統能量物質循環對氣候變化的回響和調控途徑；全球變化對區域和全球糧食安全的影響；全球變化對人類健康的影響評估；全球變化背景下保障中國糧食安全和人類健康適應性對策和模式。

全球變化經濟學、地球系統管理與綜合風險防範。2℃閾值條件下，世界主要國家減排溫室氣體的成本與相應的經濟格局；中國減排溫室氣體潛力、區域減排經濟成本與相應的經濟格局；2℃閾值或其他相關背景下中國溫室氣體減排路線圖；國際碳貿易管理體系基礎理論；國際減排方案設計基礎理論；全球變化與可持續的生態系統、水資源、糧食和區域安全管理；不同減排目標下地球工程理論和技術；不同社會發展階段人類適應氣候變化機理和模式；全球變化風險綜合防範理論與技術；全球變化和有限自然資源約束下的新的經濟理論研究；地球工程理論和方法及其效應的模擬與評估。

地球系統適應全球變化的彈性與閾值。全球變化背景下中國地表過程、關鍵參數和地理環境格局的變化；地球系統關鍵變數突變機制及其閾值；全球變化背景下生態、海洋、冰凍圈等主要分量系統自適應過程、彈性和閾值。

（四）綜合觀測和數據集成研究

為完善我國新一代全球變化綜合觀（監）測系統，開展相關的基礎研究，並實現多源數據同化，提高變數估計精度及全球變化預測和評估水平，構建國家全球變化數據集成平台，實現數據的規範管理與共享服務。

全球變化關鍵參數和過程的綜合觀（監）測。陸地生態系統關鍵參數和水、碳、氮等物質循環過程的觀測；大氣溫室氣體、氣溶膠和主要污染物等的觀測；冰凍圈綜合觀測；中長期全球海平面變化精密監測；近海及深海大洋關鍵過程及海氣通量的綜合觀測；典型區域的能-水循環與物質遷移觀測；全球變化關鍵人文過程與參數觀（監）測。

高精度遙感原理研究和星機地觀測資料的校準。衛星遙感全球大氣、地表特徵和冰雪監測技術的原理；遙感器的研發及其反演方法；全球典型生態系統演變與碳源、匯動態變化的遙感觀測；典型區域的星-機-地同步觀測試驗；遙感-地面觀測資料的校準。

多源觀測數據的質量控制、同化、融合與集成及共享機制。中國全球變化數據集成平台；亞洲區域氣候觀測資料的質量控制與同化、融合技術；海-陸-氣-冰耦合氣候系統模式的同化方法研究；東亞區域關鍵參數的集成分析與同化；衛星定標及其與全球變化觀測的結合。

（五）地球系統模式研究

通過動力框架的原始創新、物理過程參數化方案的改進或新方案的提出，以及地球系統模式（包括近地空間環境模型和固體地球模型）的研製，以高性能計算技術的研發為支撐，發展具有國際先進水平的高解析度氣候系統模式和地球系統模式，深入研究影響模式不確定性的過程，並開展氣候變化模擬研究、年際和年代際預測、以及百年際預估研究，為全球變化研究提供強有力的綜合模擬公共平台。

高解析度氣候系統模式的研發與套用。模式的不確定性、模式中雲與輻射相互作用、雲的特性，大氣對流過程和海洋混合等若干關鍵過程；高解析度大氣環流模式的建立、評估及套用；高解析度海洋環流和海冰模式的建立、評估及套用；全球陸面-水文過程的模式發展；區域和全球氣候模式中的積雪、凍土、冰川（蓋）參數化方案；冰凍圈陸面模式與氣候模式的耦合機制；分量模式集成及高精度、高解析度物理氣候系統模式的建立和發展；氣候年代際可預測性理論。

地球系統模式的研發與套用。氣溶膠與大氣化學模式的發展和完善；全球海洋、陸地生物地球化學模式和碳氮循環模式的改進和完善；土壤風蝕、運移與起沙揚塵模式的建立和改進；大陸冰原和山地冰川動力學模式的建立與改進；植被動力學模式的發展和完善；地球系統模式中的高效計算方法研究與動力框架設計；地球系統模式多時間和空間尺度的高效並行算法研究；多模式集合-耦合的理論和方法研究；各分量模式的集成及其與地球系統模式的耦合技術研發；區域和全球模式的雙向嵌套理論和方法研究；全球水循環過程的綜合觀測與模擬及其與地球系統模式的耦合研究。

近地空間環境模式和固體地球模式研發與套用。全球電離層/中高層大氣和對流層之間的電磁耦合、動力學耦合模型；中高層大氣與低層大氣能量、動量的交換模式；固體地球模式。實現近地空間模式和固體地球模式同已建地球系統模式的耦合，開展火山噴發導致的氣溶膠效應的模擬與預估；探索地球演化與地球環境演變的數值模擬方法；地球工程效應的模擬與評估。

地球系統模式的支撐環境研發。面向地球系統模式的高性能低功耗定製處理器和高性能計算機軟硬體體系、專用加速部件、可視化、集成開發環境；分量模式和耦合系統的套用支撐及共享技術；地球系統模式的性能最佳化與診斷分析軟體；模擬平台的流程管理技術；多機構、跨學科協同合作環境；氣候變化模擬評估系統。

保障措施

（一）加強頂層設計，實施好專項研究計畫

繼續實施全球變化研究重大科學研究計畫，加強頂層設計與統籌協調，面向國家重大戰略需求和世界科學前沿，進一步強化重大科學目標導向，完善項目首席科學家負責制及鼓勵創新的評價機制，促進系統性、原創性重大成果的產出。

（二）加強基地建設，促進項目、基地、人才結合

繼續加強全球變化研究基地建設，充分發揮國家重點實驗室、數據觀（監）測網路和擬建的超級站、地球系統模擬設施等研究基地的科研平台作用，促進項目、基地與人才緊密結合；加強已有數據觀（監）測網路標準化及共享，強化科技資源開放共享機制，促進科技資源的合理配置和高效利用。

（三）加大創新人才培養和引進力度

充分利用各種高層次人才計畫，培養和造就一批具有國際視野、能夠引領全球變化研究的高水平領軍人才，創新體制機制、最佳化政策環境、強化保障措施，加大海外優秀人才的引進力度，建設國際一流水平的全球變化研究團隊。

（四）加強國際合作與科學普及

吸納優秀外國科學家和海外優秀華人學者以多種方式參與全球變化研究重大科學研究計畫實施，支持我國科學家參與國際合作和在國際組織中任職，鼓勵提出國際合作計畫。重視科學普及，弘揚科學精神，將科學普及工作作為重大科學研究計畫實施的目標和任務之一，促進全民科學素養的提高。