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2025年化学地球国际大科学计划(二)

一、项目背景与意义

(1)21世纪以来，随着全球经济的快速发展和人类社会的持续进步，化学作为一门基础科学，其在能源、材料、环境、健康等领域的应用日益广泛。化学地球科学作为化学与地球科学交叉融合的产物，旨在通过化学手段解析地球表层物质组成、结构、功能及其相互作用，对于解决资源、环境、生态等全球性问题具有重要意义。2025年化学地球国际大科学计划的提出，正是为了应对当前化学地球科学领域面临的重大挑战，推动化学地球科学研究的深入发展。

(2)该项目背景源于当前全球面临的资源枯竭、环境污染、气候变化等一系列严峻问题。这些问题对人类生存和发展构成了严重威胁，迫切需要化学地球科学提供理论指导和实践支持。化学地球国际大科学计划旨在通过全球范围内的合作研究，系统性地解析地球化学过程，揭示地球系统变化的规律，为解决全球性问题提供科学依据。此外，该计划还将促进化学地球科学领域的技术创新，推动相关产业的技术进步和经济发展。

(3)化学地球国际大科学计划的实施对于提升我国化学地球科学研究的国际地位具有重要意义。通过参与该计划，我国科学家可以与国际同行开展深入合作，共享科研资源，共同攻克科学难题。同时，该计划将有助于培养一批高水平的化学地球科学人才，提升我国在相关领域的科技实力和创新能力。此外，通过国际合作，我国还可以引进先进的科研理念和技术，推动化学地球科学研究的全面发展。

二、项目目标与任务

(1)项目目标旨在构建一个涵盖全球化学地球科学研究的综合平台，通过国际合作，实现以下具体目标：首先，实现地球化学数据的全球共享，预计到2025年，全球化学地球科学数据将实现80%的共享率；其次，推动地球化学前沿领域的研究，如碳循环、地球化学演化、环境变化等，预计将发表高水平论文100篇以上；再次，提升化学地球科学人才培养质量，到2025年，培养博士研究生300名，硕士研究生500名。

(2)项目任务包括：开展地球化学过程模拟，利用高性能计算技术，模拟地球化学过程，预计模拟地球表层物质循环过程1000次；实施地球化学探测技术升级，引入先进地球化学探测技术，如深部地球化学探测、生物地球化学探测等，预计新增探测技术5项；加强地球化学实验室建设，提升实验室硬件设施，预计投入10亿元用于实验室建设，实现全球化学地球科学实验室网络覆盖。

(3)在具体实施过程中，项目将重点推进以下任务：一是建立地球化学观测网络，预计在2025年前建立全球100个地球化学观测站，实现全球地球化学观测数据的实时共享；二是推动地球化学理论创新，预计到2025年，提出5个新的地球化学理论模型；三是加强地球化学技术攻关，如地球化学勘探、地球化学污染治理等，预计实现技术突破5项，为我国及相关国家提供技术支持。

三、关键技术与方法

(1)项目关键技术包括地球化学过程模拟技术、地球化学探测技术、地球化学数据分析与解释技术。地球化学过程模拟技术将利用高性能计算平台，对地球化学过程进行高精度模拟，以预测未来地球化学变化趋势。地球化学探测技术将采用先进的技术手段，如地球化学遥感、地球化学地球物理探测等，实现对地球化学过程的实时监测。地球化学数据分析与解释技术将采用大数据分析、机器学习等方法，对海量地球化学数据进行处理和分析，提高数据利用效率。

(2)在地球化学过程模拟方面，项目将采用耦合模型，结合地质、气候、生物等多学科数据，对碳循环、氮循环、水循环等地球化学过程进行模拟。例如，通过模拟全球碳循环，预测未来气候变化对碳源和碳汇的影响，为应对气候变化提供科学依据。在地球化学探测技术方面，项目将重点发展深部地球化学探测技术，如地球化学地球物理探测、地球化学遥感等，以实现对地球内部结构和地球化学过程的深入探究。

(3)地球化学数据分析与解释技术方面，项目将采用多源数据融合、数据挖掘、机器学习等方法，对海量地球化学数据进行处理和分析。例如，通过分析地球化学遥感数据，识别地球化学异常区，为资源勘探、环境监测等提供支持。同时，项目还将发展地球化学数据可视化技术，将复杂的数据转化为直观的图形和图像，便于科学家和公众理解地球化学过程。此外，项目还将建立地球化学数据库，实现地球化学数据的全球共享和互操作。

四、国际合作与实施策略

(1)2025年化学地球国际大科学计划强调国际合作的重要性，计划通过建立广泛的国际合作伙伴关系，共同推动化学地球科学的发展。为实现这一目标，计划将采取以下策略：首先，建立国际科学委员会，由全球知名化学地球科学家组成，负责制定项目研究方向和规划；其次，开展国际联合实验室建设，促进不同国家和地区研究机构的合作，共享实验设备和数据资源；最后，举办国际学术会议和研讨会，为全球化学地球科学家提供交流平台，推动科学思想的碰撞和融合。

(2)在实施