德国未来15年的超大型研究计划——地球工程学——地球系统：从过程认识到地球管理，本文主要内容关键词为：地球论文,德国论文,工程学论文,认识到论文,过程论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号：P5 文献标识码：A 文章编号：1001-8166(2000)06-0760-03
经过相当长一段时间的酝酿讨论和反复修改完善，德国联邦政府教育与研究部(bmbtf)和德国科学基金会(DFG)共同策划制定的未来15年(2000～2015)的超大型研究计划“地球工程学”(Geotechnology)于2000年3月正式定稿并开始招标实施。德国政府预计对该计划的实施投入经费达5亿马克(DM)。
联邦政府教育与研究部部长Edelgard Bulmahn女士在谈到制定这一计划的理由时曾说，“世界人口的持续增长、对我们星球及其资源的日益高强度开发，都要求我们对这个生存空间采取持续的、国际协调一致的行动保护环境。作为“地球的科学”(Wissenschaft der Erde)的“地球科学”(Geowissenschaft)则在解决未来各种问题中具有十分特别的意义。而这一新的计划倡议将有助于实现我们的政策目标，即有关的地学研究将给人类制定最重要的行为准则，同时，也可以藉此来保持和扩大德国的地学研究在国际上居于前列”。
德国科学基金会主席Ernst-Ludwing Winnackér教授认为，“只有通过国际性的‘地球管理’(Erdmanagment)才能实现我们保护地球、为后代人保持良好生存条件的责任。因此，地学研究是把地球的整体作为研究对象的。这个新的研究计划将有助于从地史时期的发展过程研究中探索我们这个星球的未来状况”，“在这个计划中，进一步明确了‘地球科学’(Geowissenschaft)的任务，即与其它科学进行学科间合作，在工业方面为解决紧迫的、与社会发展关系重大的问题和生态问题作出贡献。因此，自然灾害的预防、自然资源的获取、使环境处于良好状态、对气候与环境的发展进行评估，都是重要的研究领域”，“该计划的研究目标是认识这些过程及其相互变化关系以及评估人类对于自然平衡和自然循环的影响，这些系统和过程的知识应该是‘地球管理’的未来发展方向的基础。近年来，测量技术和计算机应用的发展，在把握过程研究和应用高精确度技术方面为地球科学的发展提供了全新的可能性。但对于这样高标准要求的任务，由于其需要高额的投入与后勤费用，只有高校和高校以外的研究机构共同承担才能实现”。
该计划经过德国科学基金会地球科学综合研究评议委员会倡议并多次论证，现在确定的计划文本150页，包括了以下13个重大项目。
1 地球内部驱动力及其地质过程
(1)主要研究内容
·地球物质的高压化学与高压物理研究（高压技术）；
·X射线层析成像与对流模拟；
·地球磁场变化；
·岩浆的形成与去气作用；
·地幔与岩石圈的变形。
(2)经费预算：300万DM/年。
2 地球系统的空间观测
(1)主要研究内容
·海平面、气候、冰期大地均衡说与地幔流变学；
·地形学、大地水准面、重力、磁场以及地壳与地幔的物质异常（监测系统中的模拟）；
·高分辨率的重力与磁场模拟（技术+模拟）；
·地球构造运动的内推法（技术+模拟）；
·关于热液区地球构造运动/地球自转/位势的模拟、服务和应用中心；
·地球系统的空间检测。
(2)经费预算：800万DM/年。
3 地球表层X射线层析成像：从超声波检查到真实年代监测
(1)主要研究内容
·作为地震层面X射线照相术记录方法的组合技术，地震与岩浆活动构造投影图；
·方法集成（烃类矿床、活动断层、岩浆柱的投影技术及其综合解释与耦技术）；
·烃类及其渗透储油层的开采；
·有害物质的分布与地下水安全；
·火山作用与活动构造系统；
·有关深钻的现场测试技术。
(2)经费预算：约400万DM/年。
4 大陆边缘地区：地球的利用潜能与潜在危险的焦点
(1)主要研究内容
·非增生型活动大陆边界：安第斯山脉(Andean)；
·增生型活动大陆边界：堪察加(KAMCHATKA)；
·增生型活动大陆边界：巽他海峡(SUNDABOGEN和SUNDA-STRASSE)；
·被动汇聚型火山大陆边界：纳米比亚和阿根廷(Namibia and Argentinien)；
·地壳碎片型活动大陆边界：哥斯达黎加/尼加拉瓜(Costa Rical Nicaragua)；
·活动大陆边界与海沟俯冲带：东地中海。
(2)经费预算：800万DM/年。
5 沉积环境：人类的最大资源
(1)主要研究内容
·挤压性或伸展性壳体内部的长期稳定地块和大陆边界——沉积环境的形成与演化。
·古温度结构与甲烷收支：气体组分的构造运动学以及与有机的古温度参数开发；非常规气田（煤层气、气水合物）；
·区域性的、局地的（首先是在盐洞及其边缘坳陷）和商业性可用孔隙性油（气）储层的温度动力学与流体动力学；
·从区域规划的角度开发利用沉积环境；
·开发包括新构造学模型和同位素地球化学模型的地学模拟软件；
·在德国东北部盆地建立“实验场”。
(2)经费预算：300万DM/年。
6 耦合的地球—生命系统：生物圈动力学与全球环境控制
(1)主要研究内容
·地球系统中生态系统的地球生物学：浅部与深部生物圈的地球生理学过程与有机物出现、替代、再生的影响；
·作为新生代地球系统控制因子的古生物学（物质流动与生物多样性）；
·自然生态系统动力学的起因与样本。
(2)经费预算：600万DM/年。
7 全球气候变化——起因与影响
(1)主要研究内容
·气候的自然变化性——各种气候记录反映出相互依存的、随时空发展的气候现象；
·第四纪侵扰（气候带移动、区域性气候变化影响后果如地下水位下降、荒漠化）对人类生存空间的影响；
·作为预测前提的长期或特殊时段气候的全球模式、区域模式的监测与开发；
·以古气候和现代气候数据为基础，为气候预测提供背景解释；
(2)经费预算：300万DM/年。
8 物质循环：地圈与生物圈之间的链环
(1)主要研究内容
·CO[,2]收支对地球状态平衡的贡献；
·地球形成时期与第四纪时期区域尺度与全球尺度碳循环的数量评价；
·地球形成时期与第四纪时期硫循环的平衡问题。
(2)经费预算：300万DM/年。
9 气水合物：能源载体与气候因子
(1)主要研究内容
·应用地球物理和地球化学对已选定的气水合物矿床进行研究和长期观测；
·在西伯利亚地区对大陆永久冻土以及与之共生的气水合物矿床进行系统研究；
·在自然条件下，沉积岩中气水合物的特征研究和气水合物实验状态的建立（高压、低温）。
(2)经费预算：250万DM/年，另有一次性投入100万DM。
10 矿物表层——从原子方法到地学技术
(1)主要研究内容
·结晶作用机理与矿物溶解作用；
·稀薄溶液中晶体生长过程中的微量元素嵌入；
·有机抑制剂与络合物的反映；
·氧化还原反应机理；
·矿物表层的金属吸收；
·矿物表层与生物系统之间的交换作用。
(2)经费预算：250万DM/年，另有一次性投入50万DM。
11 地下管理—地下空间的勘察、利用和保护
(1)主要研究内容
·地下管线、隧道建设的工程地质勘察；
·隧道建设中伴随掘进的地基勘察；
·深钻的稳定与加固；
·扩大地热能供应潜力的多裂缝渗透性蓄水岩层的利用方法；
·CO[,2]的地下储存；
·地下储层与地下储存的危害解释；
·作为深部饮用水水库，地热供给源或盐水长期储层的水文矿床的竞相利用。
(2)经费预算：300万DM/年。
12 地球管理预警系统
(1)主要研究内容
·15000km[2]流域内极端洪水事件和洪水灾害的中期预报；
·大城市的地震预警系统（如伊斯坦布尔）；
·火山喷发预警系统（以具有高度危险的火山Merapi为例）；
·大众监测系统的开发与运行（以吉尔吉斯监测区为例）。
(2)经费预算：250万DM/年。
13 地球管理信息系统
(1)主要研究内容
·可视地球，用于数据调查和数据可视化的多媒体系统建设；
·虚拟野外实验室，用于构造模型、过程模拟和成果三维显示的公用软件系统建设。
(2)经费预算：200万DM/年。
表1 各项目年度经费预算
研究与开发计划 一次性投入 每年经费
(10[6]DM) (10[6]DM)
1.地球内部驱动力及其地质过程
—3.0
2.从宇宙空间观测地球系统
—8.0
3.地球表层X射线层析成像：从超声波检查到真实年代监测—4.0
4.大陆边缘地区：地球的利用潜能与潜在危险的焦点 —8.0
5.沉积环境——人类的最大资源
12.0 3.0
6.耦合的地球——生命系统：生物圈动力学与全球环境控制
—6.0
7.全球气候变化——起因与影响
—3.0
8.物质循环：地圈与生物圈之间的链环 —3.0
9.气水合物：能源载体与气候因子 1.0
2.5
10.矿物表层——从原子方法到地学技术0.5
2.5
11.地下管理——地下空间的勘察、利用和保护 —3.0
12.地球管理预警系统—2.5
13.地球管理信息系统—2.0
合计
13.5 50.5
孙成权据DFG提供的"Geotechnologien—das‘System Erde":Vom Prozessverstaendnis zum Erdmanagement"资料整理编译