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中國學科發展戰略叢書以中國科學院學部開展的"中國科學院學部學科發展戰略研究項目"的研究成果為基礎，由以院士為主體、眾多專家參與的學科發展戰略研究組經過深入調查和廣泛研討共同完成，旨在系統分析有關學科的發展態勢和規律，提煉關鍵學科理論和技術問題，提出學科創新發展的新思想和新方法，并為學科的均衡發展提供政策和措施建議。《中國學科發展戰略·大氣科學》系統梳理了我國大氣科學的發展歷程，總結了其發展規律和內在邏輯，前瞻了其中長期發展趨勢，同時面向我國現代化建設的長遠戰略需求，提煉出學科前沿的重大科學問題和符合中國發展需求的新問題和重大戰略方向。

適讀人群 ：本書適合高層次的戰略和管理專家，相關領域的高等院校師生、研究機構的研究人員閱讀，是科技工作者洞悉學科發展規律、把握前沿領域和重點方向的重要指南，也是科技管理部門重要的決策參考，同時也是公眾了解大氣科學學科發展現狀及趨勢的權威讀本。
　　國家自然科學基金委員會與中國科學院聯合資助的學科發展戰略研究系列報告，針對重要前沿領域的交叉學科和新的學科生長點，分析學科特點、研究現狀與發展態勢，指出關鍵科學問題、發展目標與重要研究方向，提出有利于學科發展的資助機制與政策建議。研究報告對廣大科技工作者和相關領域管理決策者具有重要參考價值，也是社會公眾了解我國學科發展態勢的重要讀本。

總序………………………………………………………………………………ｉ
前言……………………………………………………………………………… ｖ
摘要………………………………………………………………………………ｉｘ
第一章　科學意義與戰略價值………………………………………… １
　　　　第一節　大氣科學在整個科學體系中所處的地位………………… １
　　　　第二節　大氣科學對推動其他學科和相關技術發展所起的作用… ３
一、大氣科學與地學其他學科相互滲透影響……………… ３
二、大氣科學與自然科學其他學科在相互促進中
共同發展………………………………………………… ４
　　　　第三節　大氣科學在國家總體學科發展布局中的地位…………… ５
一、大氣科學是國家科技的優先發展領域………………… ５
二、大氣科學已形成完整的學科體系……………………… ６
三、大氣科學在地球科學發展中的前沿地位……………… ７
　　　　第四節　大氣科學是實現國家科技發展戰略目標的
重要支撐之一…………………………………………… １０
一、大氣科學涉及科技發展戰略多個重點領域和
優先主題……………………………………………… １０
二、大氣科學成為公共安全科技保障的重要基礎……… １１
三、大氣科學為提高公共服務能力提供科技支撐……… １２
四、大氣科學聚焦面向資源環境的關鍵問題…………… １２
五、大氣科學是面向國家戰略需求的重要基礎研究…… １３
六、大氣科學助推若干前沿技術發展…………………… １３
　　　　第五節　大氣科學為經濟社會發展和國家安全保駕護航………… １４
一、 大氣科學與公共安全………………………………… １４
二、大氣科學與環境健康………………………………… １４
三、大氣科學與水資源…………………………………… １５
四、大氣科學與農業……………………………………… １６
五、大氣科學與能源……………………………………… １６
六、大氣科學與海洋……………………………………… １７
七、大氣科學與交通運輸………………………………… １７
八、大氣科學與航空和空天技術………………………… １７
九、大氣科學與城市發展………………………………… １８
十、大氣科學與國家安全………………………………… １８
第二章　發展規律與研究特點………………………………………… ２０
　　　　第一節　學科的定義與內涵……………………………………… ２０
一、研究對象……………………………………………… ２０
二、研究意義……………………………………………… ２０
三、學科分支……………………………………………… ２１
　　　　第二節　大氣科學的發展動力…………………………………… ２２
一、大氣科學的發展簡史………………………………… ２４
二、社會需求是大氣科學發展的重要動力……………… ２５
三、全球氣候變化問題推進了大氣科學的迅速發展…… ２７
四、技術革命是大氣科學發展的主要推動力…………… ２９
五、大氣科學發展的新方向……………………………… ３１
　　　　第三節　大氣科學學科交叉狀況………………………………… ３２
一、大氣科學學科交叉的意義…………………………… ３２
二、大氣科學與其他學科的交叉………………………… ３３
　　　　第四節　大氣科學成果轉移態勢………………………………… ３６
一、大氣科學成果在天氣、氣候預報預測中的應用…… ３７
二、大氣科學成果在全球變化中的應用………………… ３７
　　　　第五節　大氣科學人才培養特點………………………………… ３７
一、學科特點……………………………………………… ３７
二、人才培養特點………………………………………… ３９
　　　　第六節　學科研究組織形式和資助管理模式…………………… ４１
一、學科研究組織形式…………………………………… ４１
二、 資助管理模式………………………………………… ４１
第三章　發展現狀與發展態勢………………………………………… ４６
　　　　第一節　國際上大氣科學學科的發展狀況與趨勢……………… ４６
一、天氣學和大氣動力學………………………………… ４６
二、氣候系統動力學和氣候變化………………………… ４８
三、大氣物理學和大氣探測學…………………………… ４９
四、大氣環境學和大氣化學……………………………… ５０
　　　　第二節　大氣科學學科在國際上的地位………………………… ５１
　　　　第三節　我國大氣科學學科的發展狀況………………………… ５３
一、東亞大氣環流和季風研究是我國大氣科學的
優勢學科……………………………………………… ５３
二、大氣探測學是我國大氣科學的薄弱學科…………… ５５
三、地球氣候系統研究是最重要的交叉學科…………… ５６
　　　　第四節　我國大氣科學學科總體經費投入與平臺建設情況…… ５７
　　　　第五節　我國大氣科學學科人才隊伍情況……………………… ５８
　　　　第六節　推動大氣科學學科發展的舉措………………………… ５９
一、加強高層次人才培養和團隊建設…………………… ６０
二、重視大氣觀測試驗基地建設………………………… ６０
三、建設地球系統模擬的高性能超級計算機系統……… ６０
四、大力鼓勵交叉研究…………………………………… ６１
第四章　發展思路與發展方向………………………………………… ６３
　　　　第一節　引言……………………………………………………… ６３
　　　　第二節　國內外大氣科學發展成就和趨勢……………………… ６４
一、國內外大氣科學的發展成就………………………… ６５
二、大氣科學的發展趨勢………………………………… ６９
　　　　第三節　國家科技發展需求和人才隊伍建設需求分析………… ７１
一、我國科技發展對大氣科學研究的需求分析………… ７１
二、我國科技發展對大氣科學人才隊伍建設的
需求分析……………………………………………… ７３
　　　　第四節　推動和制約大氣科學發展的關鍵科學問題…………… ７５
一、我國災害性天氣和氣候發生機理及其預報預測…… ７５
二、大氣環境變化的過程、機理、預報理論及其與
氣候相互作用………………………………………… ７７
三、東亞氣候對全球氣候變化的影響、響應、
機理和應對…………………………………………… ７８
四、地球／氣候系統各圈層相互作用過程及數值模型…… ７９
五、大氣探測的新原理和前沿技術……………………… ８０
　　　　第五節　我國大氣科學發展的總體思路………………………… ８１
一、今后我國大氣科學發展應采取的思路……………… ８２
二、根據國家對大氣科學研究的重大需求制訂重大
研究計劃……………………………………………… ８４
　　　　第六節　我國大氣科學的發展目標……………………………… ８７
一、盡快使我國從大氣科學研究大國發展成為大氣
科學研究強國………………………………………… ８７
二、培育和提出２～３個新的分支學科生長點…………… ８８
三、更好地服務于國家經濟和社會發展的需求………… ８９
四、成為國際大氣科學人才強國………………………… ８９
　　　　第七節　我國大氣科學發展的重要研究方向…………………… ９０
一、地球／氣候系統各圈層相互作用過程及數值
模型與模擬…………………………………………… ９０
二、全球氣候變化背景下我國災害性天氣氣候發生
機理及其預報預測…………………………………… ９１
三、未來我國大氣環境變化過程、機理及其與
氣候相互作用………………………………………… ９２
四、大氣探測新原理和前沿技術………………………… ９３
第五章　關于自然科學基金資助機制與政策的建議……………… ９６
　　　　第一節　引言……………………………………………………… ９６
　　　　第二節　近３０年來科研產出和自然科學基金資助情況………… ９７
一、發表的ＳＣＩ論文……………………………………… ９７
二、自然科學基金資助統計……………………………… ９９
三、人才培養及其與美國的對比………………………… １０４
　　　　第三節　對學科發展的資助機制與政策建議…………………… １１１
一、堅持基礎研究和自由探索的導向…………………… １１１
二、重視高層次人才培養………………………………… １１１
三、嘗試專家推薦機制…………………………………… __________１１３
三、 四、轉變科研評價體系…………………………………… １１３
五、支持觀測設備研發和資料共享平臺………………… １１３
六、建設大氣科學計算和模擬平臺……………………… １１５
　　　　第四節　小結……………………………………………………… １１７
附錄一　從論文發表情況和辦刊水平看中國大氣科學研究的
國際影響力…………………………………………………… １１９
　　　一、表征我國大氣科學研究國際影響力的方法………… １１９
二、近５年中國大氣科學研究的國際影響力…………… １２１
三、結論…………………………………………………… １２７
附錄二　近五年來我國大氣科學研究的經費投入分析………… １２８
　　　一、引言…………………………………………………… １２８
二、數據來源……………………………………………… １２９
三、結果分析……………………………………………… １２９
四、結語…………………………………………………… １３１
四、 　　　　索引………………………………………………………………… １３４

《中國學科發展戰略·大氣科學》：
　　三、大氣科學為提高公共服務能力提供科技支撐
　　當今，人們越來越意識到，氣象信息服務涉及社會公眾、行業的方方面面，是重要的社會公共服務。按照《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》的要求，大氣科學要大力開展氣象重大公益性科技問題研究，為提高氣象公共服務能力提供科技支撐。例如，大氣科學研究可以在農業結構區劃、種植業結構調整、病蟲防御、牧畜承載力評估和氣象災害的監測與防治技術等方面提供科技支撐；氣象信息可以在智能交通管理系統、交通事故預防預警技術等方面發揮科技支撐作用。氣象信息是一項重要的社會基礎信息，氣象信息與經濟社會眾多的其他信息相互關聯，可產生新的價值和產業機會。在以大數據、云計算為導向的信息時代，氣象信息將在促進國家基礎信息服務和相關產業發展的領域提供基礎的科技支撐。
　　四、大氣科學聚焦面向資源環境的關鍵問題
　　大氣環境是生態環境的基礎條件。《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》明確提出，全球環境已成為國際社會共同關注的焦點。我國參與全球環境變化合作能力亟待提高。氣候變化與全球環境相織交錯，綱要指出，要積極參與國際環境合作，加強全球環境公約履約對策與氣候變化科學不確定性及其影響研究，開發全球環境變化監測和溫室氣體減排技術，提升應對環境變化及履約能力。
　　大氣要素及其變化同時也是很多自然資源開發利用的基礎，按照《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》要求：要加大風能、太陽能可再生能源規模化應用利用原理和新途徑研究，深化電網安全穩定和經濟運行的理論和技術研究；要發展水資源跨流域調水、雨洪利用等水資源開發技術，重點研究開發大氣水轉化機制和優化配置技術，提高人工增雨的技術水平，加強長江、黃河等重大江河綜合治理及南水北調等跨流域重大水利工程治理開發的關鍵技術，開展針對我國水土資源區域空間分布匹配的多變量、大區域資源配置優化分析技術，建立預測決策模型。
　　城鎮化是我國實現現代化的重要途徑。城鎮化進程中，環境問題日益突出而受到關注，環境容量正在成為城鎮化進程中必須考量的條件或紅線。綱要提出要實現城鎮發展規劃與區域資源環境承載能力的相互協調，要求加強信息技術應用、提高城市綜合管理水平。綱要還指出，要優先重點研究開發城市防災減災等綜合功能提升技術，加強城市“熱島”效應形成機制與人工調控技術的研究。
　　五、大氣科學是面向國家戰略需求的重要基礎研究
　　基礎研究的目的是深刻認識自然現象、揭示自然規律，是未來科學和技術發展的內在動力。《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》指出，在國家科技基礎研究中，科學前沿問題的重要方向之一是地球系統過程與資源、環境和災害效應，主要研究地球系統各圈層（大氣圈、水圈、生物圈、地殼、地幔、地核）的相互作用，地球系統中的物理、化學、生物過程及其資源、環境與災害效應，地基、海基、空基、天基地球觀測與探測系統及地球模擬系統，地球系統科學理論等，并加強太陽活動等外源系統對地球環境和災害的影響及其預報等。大氣科學是地球科學的重要組成部分，氣候動力學研究、氣候系統復雜的耦合作用研究、氣象災害規律研究將有助于從整體上認識地球系統，了解各組成部分之間的相互影響，更加深刻地理解大氣圈在地球系統中的作用。綱要從國家戰略需求的角度，要求將全球變化與區域響應作為基礎研究的研究方向之一，對當今國際政治和環境外交中全球變化的熱點問題開展研究，為我國開展環境外交提供有力的科技支撐。
　　六、大氣科學助推若干前沿技術發展
　　前沿技術是高技術領域中具有前瞻性、先導性和探索性的重大技術，是未來高技術更新換代和新興產業發展的重要基礎，是國家高技術創新能力的綜合體現。《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》指出，要推進科學實驗與觀測方法、技術和設備的創新，強調要在地球科學與空間科學研究中采用新觀測手段和新信息獲取方法，發展高分辨率對地觀測系統。其中，海洋環境立體監測技術要著重發展在空中、岸站、水面、水中對海洋環境要素進行同步監測的技術，并和大氣探測互為補充，將海洋和大氣作為一個整體，以支撐海氣耦合研究。而空天技術的發展，將對人類探測和研究地外行星及其大氣狀況提供重要支持。大規模超算技術和大數據信息處理技術，是大氣科學研究和業務突破的技術基礎，同時，大氣科學的科研業務實踐也將對大規模超算技術提出更高的要求，從而客觀上促進其發展。
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