国家自然科学基金大气科学学...D0512地球系统模式发展_林岩銮.pdf

林岩銮,俞永强,陈春刚,等.2023.国家自然科学基金大气科学学科二级申请代码下设研究方向与关键词解读：D0512 地球系统模式发展 J.大气科学,47(1):203211.LINYanluan,YUYongqiang,CHENChungang,etal.2023.ResearchDirectionsandKeywordsundertheSecondaryApplication Codes of the Atmospheric Sciences Discipline of the National Natural Science Foundation of China:D0512 Earth System ModelDevelopmentJ.ChineseJournalofAtmosphericSciences(inChinese),47(1):203211.doi:10.3878/j.issn.1006-9895.2301.22312国家自然科学基金大气科学学科二级申请代码下设研究方向与关键词解读：D0512 地球系统模式发展林岩銮1俞永强2陈春刚3刘利1薛巍41清华大学地球系统科学系,北京1000842中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG),北京1000293西安交通大学力学系,西安7100494清华大学计算机系,北京100084摘要2018 年起，国家自然科学基金委员会推进科学基金系统性改革，为更好的助力优化学科布局，2019 年大气科学学科率先开展了学科申请代码调整，通过广泛的战略研究与研讨形成了 2020 年度申请代码设置方案，确定了以“分支学科”“支撑技术”和“发展领域”三个板块、共 15 个“二级申请代码”为主要架构的学科资助体系，并组织专家对各“二级申请代码”的下设研究方向和关键词进行系统梳理和分析，经过三年实施和不断优化形成了当前的版本。本文主要针对 D0512 地球系统模式发展下设的五个研究方向和关键词进行解读，介绍其设置背景，下设研究方向及关键词的总体框架，并基于科睿唯安 WebofScience 数据库对该申请代码下不同方向关键词的出现频率和研究热点进行了分析和讨论，发现五个方向的主要关键词基本设置合理，在后续工作中需要继续优化和适当调整，不断扩大影响并吸引更多的优秀申请人，促进我国地球系统模式的发展。关键词国家自然科学基金地球系统模式发展申请代码研究方向关键词文章编号1006-9895(2023)01-0203-09中图分类号P43文献标识码Adoi:10.3878/j.issn.1006-9895.2301.22312Research Directions and Keywords under the Secondary ApplicationCodes of the Atmospheric Sciences Discipline of the National NaturalScience Foundation of China:D0512 Earth System Model DevelopmentLINYanluan1,YUYongqiang2,CHENChungang3,LiuLi1,andXueWei41Department of Earth System Science,Tsinghua University,Beijing 1000842State Key Laboratory of Numerical Modeling for Atmospheric Sciences and Geophysical Fluid Dynamics,Institute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences,Beijing 1000293Department of Mechanics,Xian Jiaotong University,Xian 7100494Department of Computer Science,Tsinghua University,Beijing 100084AbstractSince2018,theNationalNaturalScienceFoundationofChina(NSFC)haspromotedthesystematicreformofsciencefunds.Asareformpilot,theDepartmentofAtmosphericSciencesoftheNSFCledthereformofproposalreviewclassificationtooptimizethelayoutofdisciplinefundingandformedthe2020applicationcodeconfigurationthrough收稿日期2022-11-13；网络预出版日期2023-01-11作者简介林岩銮，男，1973 年出生，教授，主要从事天气气候模式发展。E-mail:第47卷第1期大气科学Vol.47No.12023年1月ChineseJournalofAtmosphericSciencesJan.2023strategicresearchanddiscussion.Themainstructureofatmosphericsciencecontainsthreecategoriesofsublevelcodes:(i)subdisciplines;(ii)supporting technologies;and(iii)development fields,totaling 15 sublevel codes.They alsoorganizedexpertstosystematicallysortoutandanalyzetheresearchdirectionsandkeywordsofeachsublevelcode,andafterthreeyearsofimplementationandoptimization,theydevelopedthecurrentversion.Thefiveresearchdirectionsandkeywordsofearthsystemmodeldevelopment(D0512),asecond-levelcodeoftheatmosphericsciencedisciplineoftheNationalNSFC,aresystematicallyinterpreted.ThispaperintroducestheoverarchingbackgroundofD0512ssetup,theoverallframeworkoftheresearchdirectionsandkeywordsofD0512,andthespecificconsiderationsforkeywords.ThefrequencyandresearchhotspotsofallthekeywordsindifferentdirectionsduringthelastfiveyearsarealsoanalyzedanddiscussedusingtheWebofSciencedatabase.Theexistingkeywordsarefoundtobereasonable,althoughthereisroomforimprovement.Toenhancevisibilityandattractmoreresearchproposals,thekeywordsmustbeconstantlymodifiedandupdated.Therearealsosuggestionsforkeywordselectionandoptimization.ItishopedthatthenewapplicationcodewillpromotetheprogressofearthsystemmodeldevelopmentinChina.KeywordsNational Natural Science Foundation of China,Earth System Model development,Application codes,Researcharea,Keywords 1 引言学科申请代码调整是国家自然科学基金委员会（简称自然科学基金委）“优化学科布局”改革任务的重要组成部分和切入点（李静海,2018,2020）。代码修订工作的指导原则是“提高申请代码的包容性和覆盖面，通过广覆盖的申请代码结构尽量涵盖更多的研究方向。鼓励设置跨科学部申请代码，加强对跨学科、大交叉研究的支持”（国家自然科学基金委员会,2019）。2019 年，自然科学基金委地球科学部地球科学五处（大气科学学科，简称“大气学科”）完成了“二级申请代码”调整，明确了“分支学科”“支撑技术”和“发展领域”三个板块的新布局（刘哲等,2020）。调整后内容的体系性和结构性均有了显著改善，且有助于大气科学从传统的“气象学”“大气物理”等较独立分支向地球系统科学的大气分量的新格局转变（刘哲等,2020;国家自然科学基金委员会,2022）。地球系统模式是在物理气候系统模式的基础之上进一步考虑碳氮循环过程，以整个表层地球作为一个整体，包括生物地球化学过程和社会经济发展模型在内的完整的模式系统（Randalletal.,2018）。它以传统的气候系统模式为基础，以更好的研究整个地球系统不同分量之间的物质和能量交换为目标，最终形成一个完整的模式系统，助力全球变化研究和可持续发展目标。发展地球系统模式是研究气候变化和可持续发展的主要研究工具，国际地球系统模式的发展越来越注重多圈层、多过程、多要素的耦合（BonanandDoney,2018）。在最近一次国际耦合模式比较计划（CMIP6,Eyringetal.,2016）中，地球系统模式包含了气候系统五大圈层（大气圈、水圈、冰冻圈、岩石圈、生物圈）中和气候变化紧密相关的分量模式，如大气、陆面、海洋和海冰、气溶胶、碳氮循环、动态植被、大气化学和陆地冰等，而把固体地球相关过程，如火山和地幔运动等作为外强迫。当前地球系统模式的发展方向既体现在分量模式的方案改进、精度提升，也表现在进一步耦合驱动全球环境变化、对人类福祉有重要影响的自然和人为要素，找到可持续发展的途径和解决方案（徐冠华等，2010；vanVuurenetal.,2012;CalvinandBond-Lamberty,2018）。具体来讲，地球系统模式通过地球系统中的动力、物理、化学和生物过程建立起来的数学方程组（包括动力学方程组和参数化方案）来确定其各个部分（大气圈、水圈、冰冻圈、岩石圈、生物圈）的性状及其相互关系，由此构成求解这些方程组且相互耦合的大型计算软件（王斌等,2008;王会军等,2014;Zhouetal.,2020）。地球系统模式能够再现地球系统过去的历史演变，预测和预估其未来的变化趋势。只有通过地球系统模式，我们才能确定人类活动对全球环境变化的影响，提出人类减缓和适应全球变化的策略（徐冠华等,2013），从而有效地保护人类的生存家园。地球系统模式的发展也是国际国内未来发展的重点。美国国家科学院发布 推动气候模拟的国家战略，提出四个主要组成部分以及五个支撑要素（CommitteeonaNationalStrategyforAdvancingClimateModelingetal.,2012;周天军等译,2014）。气象高质量发展纲要（2022大气科学47卷204ChineseJournalofAtmosphericSciencesVol.472035 年）也要求加强地球系统数值预报中心能力建设、加强地球系统数值预报核心技术攻关、发展自主可控的地球系统数值预报模式。2019 年的基金申请代码调整，将旧版代码中“数值模式与数值模拟”进行了拆分，除了增加大气