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环球科技参考

2021-10-22 中国科学报 刘文浩 刘燕飞 王立伟
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  美报告提出下一代地球系统科学研究愿景

  近日,美国国家科学、工程和医学院发布报告《国家科学基金会的下一代地球系统科学》,建议美国国家科学基金会(NSF)创建下一代地球系统科学计划,探索自然世界和社会之间复杂的相互作用,并增进人类对包括大气、水圈、岩石圈、冰冻圈、生物圈在内的复杂地球系统的理解。报告指出了下一代地球系统综合研究方法需要体现的6个关键特征,并对NSF打造下一代地球系统科学提出了6个方面的建议。

  关键特征包括:(1)在空间、时间和社会组织尺度上推动好奇心和现实需求驱动的地球系统基础研究;(2)促进社会科学、自然科学、计算科学和工程学的融合,为与地球系统相关的问题提供解决方案;(3)确保地球系统科学的多样性、包容性、公平性和公正性;(4)优先考虑与不同利益攸关方的接触和伙伴关系,以造福社会并解决社区、州、国家和国际范围内与地球系统相关的问题;(5)协同观测、计算和建模能力,以尽快获得新发现;(6)教育和支持拥有技能和知识的员工,以有效地识别、开展和传播地球系统科学研究。6个建议包括:(1)NSF应该创建一个持续的下一代地球系统科学计划,既促进对地球系统的科学理解,又支持地球系统相关问题的解决;(2)NSF应消除趋同研究的障碍,包括促进与利益攸关方的合作和建立跨学科团队;(3)NSF应该在下一代地球系统科学的所有方面整合多样性、公平、包容和正义,包括研究优先级的确定、研究活动的评估和劳动力的发展;(4)NSF应该促进和支持合作、科学设备与信息基础设施建设以及研究基础设施之间的数据共享活动,以形成下一代地球系统科学的融合研究;(5)NSF应该通过扩展资源(例如硬件、软件、数据分析、熟练劳动力)并确保其平等利用,以确立在计算革命中的领导地位;(6)NSF应该促进和支持下一代地球系统科学研究力量的发展,包括志愿从事融合研究的本科生与研究生以及科学家与工程师。

  美成立人工智能与物理地球学习中心

  近日,美国国家科学基金会(NSF)宣布成立人工智能与物理地球学习(LEAP)中心,将融合气候科学和数据科学,以缩小气候建模中的不确定性范围,提供更精确和可操作的气候预测。该中心将由哥伦比亚大学等大学与国家大气研究中心(NCAR)、美国国家航空航天局戈达德空间研究中心合作领导。

  LEAP中心的工作重点为基于NCAR的通用地球系统模式(CESM),利用耦合器协同大气、海洋、陆地、海冰和冰盖等分量模式进行气候模拟。大气、海洋、陆地、海冰和冰盖等分量过程相互作用并相互影响,这对于准确预测未来气候将如何变化至关重要。

  CESM受限于其对地球系统中某些难以模拟的复杂物理过程的表达能力,例如云的形成和演变过程发生在非常精细的尺度上,以至于模式无法对其解析,如土地生态学等其他过程都非常复杂。科学家利用参数化方案来近似表达模式中的这些物理过程。

  科学家揭示地壳地质构成真相

  澳大利亚昆士兰大学领导的一项研究发现,熔岩样本揭示了地壳地质构成的新真相,并可能对火山爆发早期预警系统产生重要影响。相关研究近日发表于《地质学》。

  此前的研究认为,所谓的热点火山的冷却熔岩是来自地球表面下几十公里处熔化的地幔的原始岩浆。几十年来,研究人员一直认为热点火山是来自地球地幔的信使。但事实并非如此,这些火山内部极其复杂,并过滤出一种与预期截然不同的熔融物。这是由于火山复杂的管道系统,迫使岩浆中的许多矿物结晶。

  研究人员指出,这些矿物质正在被上升的岩浆循环利用,促使矿物整体化学成分进行重新组合,这有助于更好地了解海洋岛屿火山的喷发原理。研究发现,位于火山深部几公里处的地壳底部的热点火山会过滤熔融物,使其变得具有高度喷发性。这一结果支持了在壳幔边界探测到岩浆可能预示着火山即将爆发的观点。这将有助于改进对火山状态变化的监测。

  研究人员分析了来自西班牙加那利群岛耶罗岛的新岩石样本,该岛位于摩洛哥西南部。研究将这些数据与来自耶罗岛的数百份已发表的地球化学数据相结合,包括2011年和2012年的水下火山喷发。

  相关论文信息:https://doi.org/10.1130/G49224.1

打印 责任编辑:阎芳

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