Новые исследовательские возможности для науки о Земле
Цена: 1 287руб. (¥60.9)
Артикул: 43658600995
Вес товара: ~0.7 кг. Указан усредненный вес, который может отличаться от фактического. Не включен в цену, оплачивается при получении.
Описание товараПродавец:当当网官方旗舰店
Рейтинг:
Всего отзывов:0
Положительных:0
Добавить в корзину
Другие товары этого продавца
¥40.95866руб.
¥27.3577руб.
¥32.8694руб.
¥26.02550руб.
Исследовательские возможности и проблемы, предложенные в «Новых исследовательских возможностях в области наук о Земле», имеют очевидную научную и социальную значимость и являются важными направлениями развития международных наук о Земле в ближайшие 10 лет.Они могут быть использованы в качестве справочного материала для научных исследований, работников образования и управления, а также аспирантов в области наук о Земле.
Preface For Chinese Version
Переводчик
Предисловие
Краткое содержание
Благодарности
Глава 1 Наука о Земле в XXI веке 1
1.1 Тенденции финансирования геолого-геофизических исследований 2
1.2 Метод исследования NROES 3
1.3 Большие проблемы в науках о Земле 4
1.4 Актуальность науки о Земле 6
Глава 2 Новые возможности исследований в области наук о Земле 9
2.1 Ранняя Земля 10
2.2 Термохимическая внутренняя динамика и распределение летучих 20
2.3 Действие разрушения и процесс деформации 30
2.4 Взаимодействие между климатом, поверхностными процессами, геологическими структурами и глубинными процессами 44
2.5 Коэволюция жизни, окружающей среды и климата 51
2.6 Совместная реакция гидрогеоморфологических экосистем на природные и антропогенные изменения 64
2.7 Биогеохимия земной среды, круговорот воды и влияние глобальных изменений 72
2.8 Геологическая хронология*Новый прогресс 80
Глава 3. Понимание и предложения 86
3.1 Долгосрочная наука, движимая исследователями 86
3.2 Ранняя Земля 87
3.3 Термохимическая внутренняя динамика и распределение летучих 89
3.4 Процесс разрушения и деформации 91
3.5 Взаимодействие между климатом, поверхностными процессами, геологическими структурами и глубинными процессами 92
3.6 Коэволюция жизни, окружающей среды и климата 94
3.7 Совместная реакция гидрогеоморфологических экосистем на природные и антропогенные изменения 96
3.8 Биогеохимия земной среды, круговорот воды и влияние глобального изменения климата 97
3.9 Объекты геохронологических исследований 99
3.10 Межведомственное и транснациональное сотрудничество и координация 100
3.11 Развитие нового поколения и разнообразия исследовательского сообщества 101
Ссылки 105
Приложение A. Список справочной информации 132.
Приложение B Список участников 140
Приложение C. Краткое введение для членов и сотрудников Комитета 150
Глава 1 Наука о Земле в XXI векеРоль науки о Земле будет становиться все более заметной в решении важнейших задач, стоящих перед человечеством в 21 веке, включая поиск природных ресурсов для поддержания растущего населения Земли, смягчение последствий стихийных бедствий, которые затрагивают большое население и построенную инфраструктуру, а также достижение устойчивого управления окружающей средой на меняющейся планете.В этом отчете используется терминология науки о Земле NSF: наука о Земле эквивалентна отечественной науке о твердой Земле.—&- Примечание переводчика (науки о Земле) являются частью всей науки о Земле (геонауки). Исследования сосредоточены на твердой поверхности Земли, коре, мантии и ядре Земли, включая взаимодействие твердой Земли с атмосферой, гидросферой и биосферой.Темы исследований в области наук о Земле варьируются от прямого практического применения к социальному выживанию (например, обнаружение и добыча ресурсов, таких как вода, минералы и топливо) до фундаментальных научных исследований о происхождении, эволюции и будущем Земли, которые часто влияют на принятие важных социальных решений.
Каждое новое десятилетие приносит развитие наукам о Земле.За последние 200 лет наука о Земле сыграла заметную роль в определении истории жизни; раскрытие эволюции поверхности планеты Земля; количественная оценка типов стихийных бедствий, таких как землетрясения, вулканы и цунами; поиск ресурсов полезных ископаемых и ископаемого топлива; и описание исторических характеристик климатической системы.Ожидается, что эти роли существенно расширятся в течение следующего десятилетия и далее, стимулируя широкие потребности в фундаментальных исследованиях в области наук о Земле и развивая исследователей и практиков в дисциплинах, далеко выходящих за рамки текущих возможностей.
Хотя эта потребность в ускорении очевидна в науках о Земле, а исследовательская программа EAR руководствуется полным признанием важности этой дисциплины и многочисленных возможностей внести свой вклад в решение проблем, с которыми предстоит столкнуться человечеству, реальность такова, что наукам о Земле уделяется меньше внимания, чем оправдано, на всех уровнях системы образования США и федеральных агентств, которые поддерживают фундаментальные и прикладные исследования и образование (Национальный центр статистики образования, 2011).По всей стране в учебных программах средних школ и колледжей мало внимания уделяется изучению соответствующих наук о Земле и наук об окружающей среде (Hoffman and Barstow, 2007), что ограничивает привлечение высококвалифицированных студентов в эту область.Преодоление этой самоограничивающей ситуации станет возможным только благодаря активным усилиям федеральных правительственных агентств и образовательных учреждений США по признанию ценности и необходимости лучшего образования, профессиональной подготовки и карьерного роста талантливых студентов в решении текущих и ближайших проблем, стоящих перед науками о Земле.
Отчет NRC за 2001 год—&-BROES, EAR и Отдел геолого-геофизических исследований (GEO) продолжают финансировать программу «Земля-линза» через—&- Проект MREFC по строительству крупного исследовательского оборудования и объектов является большим шагом вперед в повышении статуса наук о Земле в ННФ. Этот проект является первым крупным проектом строительства исследовательского оборудования и объектов (GEO/EAR MREFC) Отдела наук о Земле Департамента наук о Земле.С этой целью Отдел геонаук привлек большой объем внешних ресурсов (200 миллионов долларов США) из фондов Национального научного фонда, которые в основном финансируют традиционные научные дисциплины, такие как физика, астрономия и наука об атмосфере, для строительства объектов.После строительства объекта с 2003 по 2008 год проект «Земная линза» в настоящее время реализован от первой фазы до как минимум половины двух этапов строительства пятилетнего плана (Williams et al., 2010).
Программа «Земная линза» представляет собой новшество по сравнению с программой MREFC с точки зрения создания высокораспределенных объектов со многими узлами сбора данных, разбросанными по Соединенным Штатам (в отличие от типичных локализованных объектов, таких как астрономические телескопы или физические ускорители). Он включает в себя три ключевых объекта, которые предоставляют беспрецедентные данные наблюдений на североамериканском континенте, а именно Обсерваторию границы плит (PBO), Сеть мониторинга землетрясений США (USArray) и Обсерваторию глубокого разлома Сан-Андреас (SAFOD). Строительство объекта в рамках программы Earth Lens завершило пятилетнюю фазу MREFC вовремя и в рамках бюджета, что является редкостью в истории крупномасштабного строительства объектов, поддерживаемого федеральными правительственными учреждениями.Как описано далее в этом отчете, научные результаты различных компонентов программы Earth Lens появились быстро, и проект имел огромный успех для EAR и даже GEO.
Этот успех дает EAR явную возможность заслужить признание в качестве спонсора крупных исследовательских мероприятий наряду со многими крупными инициативами в области физических, астрономических и биологических наук.Мало того, что геонауки играют решающую роль в 21 веке, геонауки теперь продемонстрировали внутренние организационные возможности, которые повышают миссию и уровни финансирования крупных инициатив, которые потребуются этой области для решения будущих задач.Новые исследовательские возможности, определенные далее в этом отчете, потребуют сопоставимых усилий для достижения своих целей;Программа Earth Lens показала, что геонаучное сообщество и EAR могут успешно решать эти проблемы, и NSF необходимо будет признать важность и осуществимость увеличения инвестиций в фундаментальные исследования в этой дисциплине. В 21 веке наука о Земле должна пополнить ряды крупной научной деятельности, проводимой Соединенными Штатами;если новые возможности расширения базового понимания могут быть использованы в качестве основы для решения социальных проблем XXI века, оно не сможет поддерживать общее развитие.
1.1 Тенденции финансирования наук о Земле
Этот отчет выпущен в ответ на сокращение федерального финансирования фундаментальных и прикладных исследований в области наук о Земле и подчеркивает важность целенаправленного поиска новых исследовательских возможностей, которые могут обеспечить значительную отдачу от инвестиций в исследования.Среди департаментов и агентств федерального правительства, поддерживающих исследования в области наук о Земле, NSF является единственным агентством, основной задачей которого является финансирование фундаментальных исследований и образования.Только NSF через свое подразделение EAR обеспечивает крупное финансирование фундаментальных исследований, проводимых исследователями во всех основных геонаучных дисциплинах.Хотя существенные исследования в области наук о Земле проводятся Министерством энергетики, Геологической службой США и НАСА, фокус этих программ в основном стратегический и ориентирован на выполнение поставленных задач.Например, в этих планах“Президент Соединенных Штатов на 2011 финансовый год”Бюджет деятельности науки о Земле подчеркивает изменение климата и исследование ресурсов возобновляемой энергии.Министерство энергетики и Геологическая служба США определили увеличение финансирования мероприятий по улавливанию и хранению углерода, изменению климата, а также геотермальным исследованиям и разработкам.НАСА увеличит финансирование спутников наблюдения Земли. GEO NSF обеспечивает примерно 63% всего федерального финансирования наук о Земле в целом и получит бюджет, примерно вдвое превышающий уровень финансирования EAR на момент публикации отчета BROES за 2001 год.
Тенденции федерального финансирования геолого-геофизических исследований по всем направлениям привлекли значительное внимание.На рисунке 1.1 показаны тенденции финансирования во всех учреждениях и показано снижение финансирования фундаментальных и прикладных исследований в процентах от общего финансирования исследований.Это снижение доли общего финансирования исследований сопровождалось относительным увеличением финансирования геолого-геофизических исследований в университетах – области, где NSF и EAR играют ведущую роль.
Рисунок 1.1 Тенденции финансирования федеральным правительством всех наук о Земле по данным Американского геологического института (AGI)
(Источник: АГИ, 2009 г.)
1.2 Метод исследования НРОЭС
В этом отчете NROES определяет новые возможности исследований в области наук о Земле, поскольку они связаны с обязанностями отдела EAR NSF.В частности, комитет выполнил четыре задачи:
(1) Определить высокоприоритетные новые и возникающие возможности исследований в области наук о Земле в течение следующего десятилетия, включая процессы на поверхности Земли и процессы в глубинах Земли, а также междисциплинарные исследования в таких областях, как науки об океане и атмосфере, биологические науки, инженерные науки, компьютерные науки, социальные науки и поведенческие науки.
(2) Определить ключевые приборы и средства, которые поддерживают эти новые и потенциальные исследовательские возможности.
(3) Описать возможности расширения сотрудничества между EAR и другими программами федеральных агентств, промышленностью и международными программами в этих новых и развивающихся областях.
(4) Рекомендуется, чтобы EAR мог помочь в обучении следующего поколения ученых-геологов, поддержать молодых исследователей и расширить новые способы привлечения недостаточно представленных групп в этой области.
Комитету не было предложено оценить существующие планы EAR или разработать рекомендации по бюджету.Эти вопросы невозможно решить без предварительного информирования о публикации отчета, поэтому в следующих разделах представлены взгляды на состояние наук о Земле, которые легли в основу подхода Комитета.
1.3 Большие проблемы в науках о Земле
Отчет NRC 2008 г. «Происхождение и эволюция Земли».—&-Проблемы исследования изменения планет» Переводчик этой книги также перевел отчет и опубликовал его в Science Press в 2010 году.—&- В примечаниях переводчика определены 10 основных вопросов исследований, которые будут способствовать развитию современной науки о Земле в 21 веке:
(1) Как образовались Земля и другие планеты?
(2) Земля“ темный период”Что произошло (в первые 500 миллионов лет после рождения земли)?
(3) Как возникла жизнь?
(4) Как движется недра Земли и как это влияет на поверхность?
(5) Почему на Земле есть тектоника плит и континенты?
(6) Как материальные характеристики контролируют эволюцию Земли?
(7) Что вызывает изменение климата и насколько серьезным может быть изменение климата?
(8) Как жизнь меняет землю и как земля формирует жизнь?
(9) Можно ли предсказать землетрясения, извержения вулканов и их последствия?
(10) Как потоки и транспорт жидкости влияют на окружающую среду?
NROES признает, что вышеуказанные вопросы имеют фундаментальное значение для этой области и что ответы на них потребуют постоянных и серьезных усилий и подготовки нового поколения исследователей, обладающих навыками, позволяющими опираться на текущее понимание и преодолевать текущие ограничения.
Основная роль EAR заключается в поддержке фундаментальных исследований для получения базовых знаний о системе Земли, вытекающих из основных проблем, таких как упомянутые выше, и в содействии пониманию, которое может быть непосредственно применено к национальным стратегическим потребностям.Тесное сотрудничество с специализированными агентствами имеет важное значение для расширения базового понимания прикладных исследований и областей процессов.В отчете BROES 2001 года (NRC, 2001) указано, какие фундаментальные исследования в области наук о Земле финансирует EAR в пяти основных областях, которые в конечном итоге влияют на благополучие человека:
(1) Открытие, использование и защита природных ресурсов.—&-Топливо, полезные ископаемые, почва, вода.
(2) Характеристика и смягчение последствий стихийных бедствий—&-Землетрясения, наводнения и засухи, оползни, цунами, извержения вулканов.
(3) Инженерное дело, основанное на науках о Земле—&-Городское строительство, сельское хозяйство, материаловедение.
(4) Работа по управлению окружающей средой—&- Управление экосистемами, адаптация к изменениям окружающей среды, восстановление и смягчение неблагоприятного воздействия человека.
(5) Земельный надзор для *—&-Контроль за проверкой договоров, точным позиционированием, геодезией и картографированием, а также подземным дистанционным зондированием.
За последние 10 лет важность и актуальность этих вопросов только возросли, и все указывает на то, что эта тенденция сохранится на протяжении всего XXI века.В отчете BROES содержится подробное описание роли фундаментальных исследований во всех аспектах наук о Земле, которое не будет повторяться здесь, поскольку ясно, что NSF и EAR привержены поддержке фундаментальных исследований в области наук о Земле.Комитет выделил ряд вопросов, которые заслуживают повышенного внимания по мере того, как мы вступаем во второе десятилетие XXI века.
1.4 Актуальность науки о Земле
Ожидается, что к концу 2011 года население мира достигнет 7 миллиардов человек. Поскольку этот отчет был завершен в 2011 году, на момент его написания еще не наступил конец 2011 года, поэтому данные о населении мира за этот год являются приблизительными.—&- Примечание переводчика, в 2050 году численность населения составит примерно 9,2 миллиарда человек, а потребность в продуктах питания, топливе, сырье и воде продолжает расти.Большинство этих популяций по-прежнему будут концентрироваться вблизи активных прибрежных зон, и удовлетворение потребностей этих групп населения и понимание сопутствующих воздействий на окружающую среду являются ключевой областью вклада наук о Земле.Энергетические потребности этих групп населения огромны. В 2008 году общее потребление энергии в мире составило 474&раз; 1018 Дж, что эквивалентно среднегодовому уровню энергопотребления 15&раз;1012 Вт.Для справки: поток энергии из недр Земли на поверхность оценивается в 46&раз;1012Вт.Все прогнозы предполагают устойчивый рост потребления энергии, исходя из предпосылки, что можно найти энергию для удовлетворения потребностей потребления.Ископаемое топливо, такое как нефть, природный газ и уголь, станет основным источником энергии, получаемой из земных резервуаров.Поскольку ископаемое топливо легко найти и добыть, потребность в профессионально подготовленных геонаучных работниках среди компаний, занимающихся разведкой и разработкой нефти, неуклонно растет.Это включает в себя потребность в специалистах по разведке недр и специалистах по управлению запасами, обладающих обширными знаниями в области сейсмологии, геофизики, гидрологии, взаимодействия горных пород и флюидов и навыков компьютерного моделирования.Атомным электростанциям также требуется ядерное сырье, обогащенное геологическими пластами, а гидроэлектростанции требуют огромных инженерно-геологических работ и прочного фундамента в области гидрогеологии и эволюции местности.Растущие потребности в энергии повысят важность подготовки и исследований в области наук о Земле в XXI веке.
Геологи работают над выявлением горных пород, минералов и руд, которые удовлетворяют потребности общества в строительных материалах и критически важных отраслях.Растущая потребность в расширении поставок материалов и смягчении долгосрочных последствий открытия и добычи этих материалов для окружающей среды будет сохраняться на протяжении всего 21 века, что вновь приводит к необходимости геонаучных знаний о диагенетических процессах, взаимодействиях жидкости и породы, гидротермальных системах, гидрологии водоразделов и тектонической истории.Растущее понимание биологической роли в распределении и отложении руды еще больше усилило потребность в геобиологической подготовке и знаниях.
Снабжение пресной водой является одной из самых больших проблем, связанных с ростом населения, и обоснованные решения о водных ресурсах требуют знания сложных гидрологических систем, действующих в приповерхностной среде, и того, как они реагируют на природные и антропогенные изменения.Широкий набор геохимических, геофизических и геобиологических методов играет центральную роль в исследовании водоносных горизонтов и систем подземных вод.Увеличение числа профессионалов, доступных для управления водными ресурсами, и улучшение аналитических инструментов, доступных для управления водными ресурсами, будут постоянными потребностями в 21 веке.
Почвы обеспечивают важные ресурсы для сельского хозяйства, фильтрации воды, строительства и производственной деятельности, и понимание этих биологически активных, сложных пористых сред требует финансирования EAR для мелководных
Комитет по новым исследовательским возможностям наук о Земле Национального исследовательского совета Национальной академии наук обобщил новые исследовательские возможности в области наук о Земле на следующие 10 лет, основанные на обширных исследованиях и сборе мнений со всех аспектов, включая исследования процессов движения от поверхности до недр Земли, а также междисциплинарные исследования в области наук об океане и атмосфере, биологических наук, инженерных наук, социальных наук, поведенческих наук и т. д., и указал на 7 новых исследовательских возможностей. в науках о Земле в ближайшие 10 лет: ① Ранняя Земля; ② Термохимия Внутренняя динамика и распределение летучих веществ; ③ Процессы разрушения и деформации; ④ Взаимодействие между климатом, поверхностными процессами, геологическими структурами и глубинными процессами; ⑤ Коэволюция жизни, окружающей среды и климата; ⑥ Совместная реакция гидрогеоморфологии-экосистем на изменения в природе и деятельности человека; ⑦ Биогеохимия и водный цикл земной среды и влияние на них глобальных изменений.............