国家自然科学基金大气科学学...词解读_D0508行星大气_杨军.pdf

杨军,孔大力,陈果,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：D0508 行星大气 J.大气科学,47(1):167173.YANGJun,KONGDali,CHENGuo,etal.2023.ResearchDirectionsandKeywordsundertheSecondaryApplicationCodesoftheAtmospheric Sciences Discipline of the National Natural Science Foundation of China:D0508 Planetary Atmospheres J.Chinese Journal ofAtmosphericSciences(inChinese),47(1):167173.doi:10.3878/j.issn.1006-9895.2212.22308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：D0508 行星大气杨军1孔大力2陈果3胡永云11北京大学物理学院大气与海洋科学系,北京1008712中国科学院上海天文台,上海2000303中国科学院紫金山天文台,南京210023摘要近年来，国家自然科学基金委员会地球科学部地球科学五处（大气科学学科）调整了基金申请代码，优化了学科布局。其中，一个重要改变是新增了二级申请代码 D0508 行星大气。本文就这一申请代码下的 3 个研究方向和 24 个关键词的设置进行解读，说明其设置的具体缘由和相关联系。通过本文的介绍，基金申请人可以更好地了解这些研究方向与关键词的设置逻辑，为基金申请过程中更为准确地选择研究方向与关键词提供借鉴。新增该申请代码的主要目的是促进我国行星大气研究，壮大我国行星大气科学研究队伍，不断推进我国大气科学的发展。关键词国家自然科学基金委大气科学行星大气研究方向关键词文章编号1006-9895(2023)01-0167-07中图分类号P4文献标识码Adoi:10.3878/j.issn.1006-9895.2212.22308Research Directions and Keywords under the Secondary ApplicationCodes of the Atmospheric Sciences Discipline of the National NaturalScience Foundation of China:D0508 Planetary AtmospheresYANGJun1,KONGDali2,CHENGuo3,andHUYongyun11Laboratory for Climate and AtmosphereOcean Studies,Department of Atmospheric and Oceanic Sciences,School of Physics,PekingUniversity,Beijing 1008712Shanghai Astronomical Observatory,Chinese Academy of Sciences,Shanghai 2000303Purple Mountain Observatory,Chinese Academy of Sciences,Nanjing 210023AbstractRecently,theEarthScienceDepartmentsFifthDivisionofEarthScience(AtmosphericSciencesDiscipline)oftheNationalNaturalScienceFoundationofChina(NSFC)hasimprovedthedisciplinestructureandadjustedthefundapplicationcode.Amongthem,theadditionofthesecondaryapplicationcodeD0508for“planetaryatmospheres”isremarkable.Themajorpurposeofaddingthisapplicationcodeistopromotetheresearchofplanetaryatmospheres,expandtheplanetaryatmospheresresearchteam,andcontinuouslysupportthedevelopmentoftheentireatmosphericsciencesinChina.Thisarticleexplainsthesettingsofthreeresearchareasand24keywordsunderthisapplicationcodeandexplainsthespecificreasonsandrelevantconnectionsforthesettings.Throughthisintroduction,fundapplicantsmay收稿日期2022-11-13；网络预出版日期2023-01-11作者简介杨军，男，1984 年出生，长聘副教授，主要从事行星气候、古气候和气候动力学研究。E-mail:第47卷第1期大气科学Vol.47No.12023年1月ChineseJournalofAtmosphericSciencesJan.2023betterunderstandthelogicofsettingtheseresearchdirectionsandkeywordsandlayagoodfoundationforamoreaccurateselectionofresearchdirectionsandkeywordsinthefundapplicationprocesses.KeywordsNational Natural Science Foundation of China(NSFC),Atmospheric Sciences,Planetary Atmospheres,ResearchAreas,Keywords 1 引言2018 年，国家自然科学基金委员会（简称“自然科学基金委”）提出了“明确资助导向”“完善评审机制”和“优化学科布局”三项核心改革任务。2019 年在科学界的支持下，大气科学学科完成了申请代码调整改革工作，形成了 2020 版大气科学学科申请代码设置方案（刘哲等,2020,2021）。2020 版大气科学学科申请代码包括“分支学科”“支撑技术”和“发展领域”3 个板块，其中申请代码 D0508“行星大气”是新增的二级申请代码，属于“分支学科”板块（刘哲等,2020）。行星大气以更为宽广的角度来审视大气科学的基本规律与基本理论，是大气学科的重要内容和重要拓展，对于深入理解地球及其他行星的大气具有不可或缺的作用，为我国深空探测战略的理论与观测技术提供科技支撑。太阳系内有八大行星，除了水星基本没有大气以外，其它七颗行星都有大气。这些行星的大气成分与地球大气截然不同。金星、地球和火星是岩石行星，具有固态的地表。土星、木星、天王星和海王星是气态行星，没有固态的地表，这 4 颗行星的大气可能代表太阳系的原初大气成分，以 H2和He 为主（胡永云和田丰,2014）。这些行星拥有完全不同的大气，促使科学家们思考行星大气物理、行星大气化学、以及行星大气演化的各种问题，如为什么太阳系内只有地球表面可以维持液态水的存在？金星与地球的大小与质量都接近，为什么金星没有孕育出生命？火星早期是否有液态水甚至生命存在？不仅大气成分不同，不同行星上的大气运动也截然不同。地球上每个半球有三圈环流、中纬度急流和极涡；金星上只有一圈环流，但是有赤道超级旋转；火星上有巨大的沙尘暴；木星上有很多涡旋，犹如在地球海洋上看到的那么多的涡旋；同为气态行星，土星上的涡旋要比木星少很多，只有偶尔的风暴。这些又促使科学家们去思考控制大气运动的内在机理是什么？在何种参数范围内会出现何种大气环流形态？地球上大气环流的特殊性的缘由是什么？许多类似的科学问题等待我们去解答。1995 年 10 月 6 日，人类发现并确认了第一颗围绕类太阳恒星公转的系外行星51Pegasib。这以后，人类发现太阳系外行星的数目基本成指数增加。太阳系外行星通常被简称为“系外行星”。截止目前，人类已经发现 5000 多颗系外行星（图 1）。系外行星的种类繁多，如超热木星、热木星、冷木星、类海王星、迷你海王星、海洋行星、超级地球、岩浆行星、岩石行星、潮汐锁相行星、类地行星、亚地球、类火星、类金星、类水星等。目前的地面和空间望远镜可以探测一些比较热而大的行星的大气。系外行星的大气成分、热力结构、图1每年发现的太阳系外行星的累积值。不同的颜色代表不同的观测方法得到的行星数目，红色代表视向速度法（RadialVelocity），绿色代表掩星法（Transits），紫色代表微引力透镜法（Microlensing），蓝色代表直接成像法（Imaging）。其他探测方法发现的系外行星数目比较少，为了简洁，在此不列出。详见原始图片 NASAExoplanetArchive（https:/exoplanetarchive.ipac.caltech.edu/2022-11-11）。Fig.1Cumulative quantity of exoplanets discovered every year.Differentcolorsrepresentthenumberofplanetsobservedbydifferentmethods,redrepresentsradialvelocitymethod,greenrepresentstransitsmethod,purple represents microlensing method,blue representsimagingmethod.Thenumberofexoplanetsfoundedbyotherdetectionmethodswasfewer,notlistedhere.SeedetailsinoriginalimagesofNASA Exoplanet Archive(https:/exoplanetarchive.ipac.caltech.edu/2022-11-11)大气科学47卷168ChineseJournalofAtmosphericSciencesVol.47大气化学、大气运动、大气逃逸等研究正如火如荼地进行中（窦江培等,2014;万卫星等,2019）。科学家们的最终目的是理解不同行星的大气及其演变，总结行星之间共同的物理与化学规律，完善行星科学乃至整个自然科学的认知体系，搜寻与地球类似的宜居系外行星，探寻地外生命信号，乃至发现地外生命。目前，国际上有一系列的太阳系外行星探测计划，而我们国家也正在筹建空间站望远镜（CSST）、地球 2.0 太空望远镜（Earth2.0）、近邻宜居行星巡天计划（CHES）等等，将来会有越来越多的太阳系外行星大气探测数据，也会涌现越来越多的、新的大气科学问题，等待我们去思考、去解决。太阳系外行星大气的研究必将成为行星大气研究的重要部分。在欧美等国家，行星大气研究已成为一门重要的学科，具有众多的研究机构与人才培养基地（胡永云等,2014）。然而在我国，行星大气研究才刚刚起步。近年来，我国的行星大气探测与研究有了很好的开局。嫦娥探月计划揭开了我们国家行星探测与研究的序幕，天问一号火星探测计划打开了我国行星大气探测的第一扇门，随着后续一系列探测计划的推进（如木星探测计划、金星探测计划、太阳系边际探测计划、系外行星探测计划），我们国家的行星大气探测与研究必将取得长足的进步（魏勇和朱日祥,2019;吴福元等 2019）。从月球到火星，从木星到太阳系边界，从太阳系内行星到太阳系外行星，我们国家的深空探测计划正不断向前快速推进。然而，我们国家的行星大气研究起步比较晚，缺乏