美国地质调查局地质科学战略（2010～2020）
来源:《地质调查动态》
发布时间:2015-03-25
一、引 言
本报告阐述了美国地质调查局2010～2020年期间开展各项地质活动的科学战略。报告提出的六大目标及相应的战略行动和产品，是为了落实《直面明日挑战——美国地质调查局十年科学战略（2007～2017）》中提出的科学方向。这六大目标侧重于理解和预测自然环境的变化，强调了美国地质调查局（以下简称美国地调局）在为美国和世界提供研究、长期监测和评价方面独一无二的作用。
过去十年，美国地调局的地质科学是以2000～2010年的科学战略（即《地质科学为变化的世界服务：美国地调局地质处2000～2010年科学战略》）为指导的。该战略的实施为未来的工作打下了强有力的基础，借以及时进行灾害预警和采取减灾行动，加强监测系统，促进地方、地区和国际合作伙伴关系，开发创新的灾害科学、通讯和可视化技术。按照上一个十年规划，与其他科学的科学集成度成为地质填图、海岸与海洋地质以及地球表面动力学计划的检验标志。美国地调局对能源和待发现矿床的资源评价在全球范围得到扩展，包括了新的资源与经济因素。采用资源和矿产品生命周期理论，分析研究其生产、利用和最终处置，增进了对物质流的理解。重大进展促成了新的地球科学研究领域，这些新领域把地质过程与生态系统和人类健康联系在一起。
本报告提出的战略以前十年战略的成功为基础，并且更进一步，更加强调自然科学各学科之间以及自然科学与经济和社会科学的综合。同时，本战略还强调了对数字式数据的集成以及对地质、水文和生物系统的先进模拟与监测的需求，强调了为管理人员提供手段以便对变化做出快速且明智反应的必要性。
二、六大目标及相应的战略行动和成果
目标1：分析研究和解释地球在时间历程中的变化
地壳承载着行星地球的大部分生命以及使社会得以持续的水、能源和矿产资源。地壳蕴含着对许多问题的答案，包括上述那些资源的产出位置和成因、生命演化、气候变化、自然灾害以及养分和有毒物质的运动。需要全面理解地球的地质框架，以便为美国乃至世界对资源利用、环境质量和减灾行动的决策提供依据。
1. 社会需求与效益
地壳构成了我们的大陆并且是海洋的底座，对地壳的研究为理解大多数具有社会意义的地质过程提供了基础。这种理解至关重要，有助于增进我们对能源、矿产、土壤和水资源的认识，有助于进一步理解我们的气候如何变化，进一步理解灾害将在何时何地发生，进一步理解生命本身的可持续性。
130多年以来，美国地调局及各州地调局合作伙伴在理解美国的地质框架方面一直起领导作用。在美国地调局的整个历史当中，地质填图始终是一项核心活动，因为它为所有地质研究提供了基本依据，为理解环境过程提供了实实在在的科学框架。美国各级政府和社会各界，对美国地调局区域和全国比例尺的地质填图产品有很大且日益增长的需求，在今后十年满足这些需求，是我们面临的最重大挑战之一。
美国地调局将在对以往各项成果进行综合分析的同时，采用多种新技术和新知识，借以提供第三维（深度）和第四维（时间）信息。岩石、沉积物和地面的新的测年技术，正在增进我们对地质事件与过程的时间和持续状况的理解。这样，地球科学家就能够通过岩石形成、埋藏、剥露和侵蚀过程的温度、深度和时间，理解岩石经历的路径。这种历史能向我们提供关于能源与矿产资源、景观演化、土壤发育和气候变化的信息。
尽管技术进步大大增强了地质解释，但若没有地质学家和地球物理学家实施开展的野外工作，解释工作是无法进行的。此外，野外地质学家的工作实效因其具有对相关区域的实际经历和知识而得以增强。培训和招聘下一代野外地质学家，是美国地调局最优先考虑的问题之一。
2. 战略行动
（1）理解和预测与水、灾害、能源、矿产、生态系统和气候变化有关的地质过程和变化速度。
新的野外技术和强大的地质填图力量，将用于在高优先级地理区域采集和集成数据。重点将放在与理解资源、灾害、生态系统、气候变化相关以及与美国内政部土地管理需求相关的重要问题上。
（2）开发和运用理解地球演化的新能力。
将特别关注：①采用手持全球定位和数字化数据记录设备的先进野外填图技术；②运用和开发基于激光的仪器和新传感器，进行更精确的地质定年和特征研究；③地面和地下特征遥感的新仪器和新处理方法。
（3）为提供无缝地质图而提出相应解释，制订所需的规程和标准。
3. 产品和成果
（1）美国及其领地大陆和海域的三维地质图及解释。
重点是具有多种灾害风险的地区，关键地下水含水层、新的能源产地和矿床以及海洋带和大陆架。
（2）反映地球时间演进过程的地质图和模型。
（3）决策所需的衍生图、综合报告及解释。
衍生的地质图和报告可以把地质知识有效地传授给特定使用者，按照使用者的不同，这些衍生产品可以是专题图件，技术文章或教材。
（4）高分辨率地层学、地球化学和地质年代学成果。
目标2：理解地球表面和气候的作用，预测其对生态系统健康与变化的影响
生态系统起源于生命与发生在地球表面或其附近的化学和物理过程的错综复杂的相互作用。地质、气候和土地利用历史决定着各种类型生态系统的发育场所。这些因素还影响到发生在生态系统内部的物理、化学、水文和生物学过程的性质和速度。受自然的和人为的因素作用，例如气候变化、海平面上升、荒漠化和物种灭绝，生态系统日益严重地发生改变。这些改变和其他改变，对美国的福祉和安全的持续提出了挑战。美国地调局将继续开展和扩展所需的地质知识，帮助美国监测、预测和适应上述改变，以便在这种变化中的世界里维护生态系统的可持续性。
1. 社会需求与效益
不论在何种规模，支持着生态系统和人类社会的各种过程都植根于地质环境，发生在地球最表层的岩石、土壤和水之中。当前，人类已成为改变我们这颗行星的主要营力。人口的快速增长和扩展以及随之而来的大规模的土地利用的影响，再加上与温室气体排放有关的气候变化，正在改变地球的表面及其生态系统。
美国地调局的科学战略将继续对各种生态系统之间相互作用的研究，地球表面的地质过程和气候动力学被认定为美国地调局今后一项核心研究内容。对美国地表地质和影响它的地质过程的调查研究一直是美国地调局的强项。本目标是以现有的强项为基础，并将其应用扩展到对生态系统动态的理解上。由于这些课题跨越了学科边界，需要把地质填图专业知识与地貌学、地球化学、生物地球化学、气候学和地质生态学等次级学科联系起来，还要吸收生物学、水文学和地理学等其他学科的专业知识。美国地调局的跨学科研究能力再加上对长期研究的持续投入，使美国地调局在应对环境变化方面处于一种特有的位置。为了达到本目标，需要采取几个步骤：（1）分析研究现今生态系统的组成部分和过程；（2）监测正在发生的变化；（3）研究导致现今状况的过去因素；（4）模拟过去和未来的环境变化；（5）理解其与人类健康的联系。总体上看，这种信息将提供研究基础，借以预测未来条件的可能范围及其对生态系统和人类社会可能造成的后果。采用能够获得的最新技术并开发新的监测、评价和研究方法，将是至关重要的。
2. 战略行动
（1）分析研究和理解决定着生态系统结构和功能的关键性物理、化学和生物学组成部分和过程。
（2）监测地球表面的各种过程和变化，理解自然循环中的变化和扰动。
（3）理解地球气候与生态系统在过去发生的变化。
（4）模拟和预测地球气候与生态系统今后可能发生的变化。
（5）解释地质、环境和人类健康之间的联系。
（6）扩展美国地调局能增强环境安全的活动。
（7）理解农业活动的区域环境效应。
3. 产品和成果
（1）影响生态系统的地质和土壤属性数字化图件。
（2）地质物质基本通量的定量评价和数字化图件。
（3）对过去生态系统与地表变化的综合。
（4）土地利用变化与气候变化易损性数字化图集。
（5）数字化全国水文地球化学景观图。
（6）对全国环境健康系统的地质学输入。
目标3：在全球框架内理解和定量表征地球自然资源的可供性
美国的安全和经济健康，有赖于及时获取能可持续地开发利用的自然资源。日益增长的全球人口数量和生活标准，正在对资源市场提出前所未有的需求，引发愈演愈烈的全球竞争。美国地调局将开展跨学科研究，深入调查能源、矿产、水和土壤资源的全球可供性，通过对地质、经济、环境和健康信息的集成来研究方法，用于评价开发利用这些资源的潜在成本与效益。
1. 社会需求与效益
可持续的资源开发，对于美国和世界上其他国家的总体安全至关重要。为支持稳健的全球经济提供所需的自然资源，将是本世纪面临的一大挑战。我们将需要全新的战略来减少化石能源的使用，捕集和存储碳以减轻其对气候变化的影响，获得从非传统资源生产能源所需的矿产品。水、土壤和生态系统也提供人类社会繁荣所必需的自然资源。为了实现可持续性，需要更好地理解上述多种资源之间的复杂联系，从而确定资源的可供性。要进行资源的生命周期评价，这种评价包括理解有关资源的形成作用和全球产出状况、影响资源供需的经济与社会因素、与资源开发利用有关的社会经济及环境成本与效益、资源在社会内的流通状况以及资源再利用和处置问题。
必须放眼全球来看待资源，包括产于大陆架和大洋盆地的资源。海洋对全球生态系统至关重要，是食物、休闲娱乐、运输和生物多样性的不可或缺的来源。对海洋资源的这些需求，将愈益与大洋盆地作为常规石油天然气资源来源的作用发生矛盾，与其作为新兴能源和矿产资源（例如天然水合物、风、波浪及潮汐能，砂和砾石以及锰和钛）来源的日益增长的作用发生冲突，必须加以平衡。
为了应对我们今后面临的全球资源挑战和不断变化的社会需求，美国地调局将扩展其能源与矿产资源信息、评价及研究活动，使之包括在全球地质、环境和经济框架内对多种地球资源的综合性生命周期评价。对于稀缺、关键性或新兴的矿产品，例如稀土、天然气水合物、地热能和生物燃料，可能需要从地方到全国范围内进行额外的专门评价。由于对国内资源的需求在持续增长，美国地调局将需要对内政部土地管理人员和国家政策在地方、区域和全国三种尺度上的需求做出反应。
2. 战略行动
（1）开展有针对性的能源与矿产资源研究，对新兴资源需求进行评价。
理解能源与矿床的形成过程，开发地球物理与地球化学找矿方法，理解资源产状和开发的环境与健康含义，是美国地调局需继续投资的重要研究领域。还将注重替代性和新兴能源以及技术、农业、基础设施和替代能源开发所需的矿产资源。
（2）构建跨学科的资源与矿产资源分析能力。
（3）开展对美国经济重要的地球物质的定量物质流研究。
（4）采用现代化方法并加强美国地调局的矿产品信息活动。
（5）理解能源、矿产、土壤、水和生态系统资源之间的联系。
（6）在全球地质、经济和环境框架内开展多资源评价。
（7）加强对近海资源的研究。
3. 产品和成果
（1）对美国地球资源状况的定期报告。
（2）地方到全球规模的综合性多资源评价。
（3）世界大洋盆地综合性多资源评价。
（4）以问题为导向的地方到全球规模资源评价。
（5）特定土地单元的总体资源禀赋和生命周期评价。
目标4：增强社区对地质和环境灾害的复原力
人口和基础设施扩展到易发生地质和环境灾害的地区，急剧增加了易受损坏、损伤和损失的程度。为了做出快速反应，美国地调局将改进其监测网络、对灾害的理解和评价以及向公众通报风险的沟通工作。增强与社区、工程师、紧急事态处置人员和决策人员的合作，将支持更有效的规划、降低灾害成本并增强对灾害的总体复原力。
1. 社会需求与效益
美国面对一系列自然和人为灾害的易损性正在增大，美国地调局在应对今后十年的灾害研究挑战方面处于有利地位。长期以来，美国地调局在理解地质灾害的基本过程以及对地震、火山喷发和滑坡等灾害的监测、评价、预警和响应方面，一直处于全国乃至全球领先位置。灾害评价对美国公共土地的管理也至关重要，美国地调局在向内政部土地与资源管理人员提供风险评价信息方面正在发挥主导作用。
有些地理区域易发生多种彼此无关的灾害，另一些地区则易受因果性灾害的影响。美国地调局的多学科和多计划性质有助于开展综合性科学研究，理解多种灾害在一个地区是怎样相互联系的，并且向社区通报与这些多重灾害有关的总体风险。多重灾害的复杂性提出了某些组织机构方面的挑战，为了实现美国地调局科学战略的目标，我们需要更好地整合我们的各项活动，促成美国地调局各部门的科学家开展对单一和多重灾害的整体评价，并将这种评价的结果及时有效地提供给决策者。
2. 战略行动
（1）开展能促成下一代监测与评价能力的有针对性的研究。
调查研究将针对易损性最强和最有可能取得科学发现的地理区域，主要研究以下课题：开发灾害早期预警技术；理解能产生灾害以及能增大或减轻风险的自然过程和人类活动；改进灾害模型、仿真、预测和预报；定量表征不确定性；理解过去和未来的灾害发生率。
（2）改进和扩展灾害监测、预警和预测能力。
（3）把多重灾害、易损性、风险和复原力纳入美国地调局的灾害评价。
（4）开发正规的跨学科科学能力，以及对灾害做出快速反应。
3. 产品和成果
（1）对灾害过程的研究。
（2）通过扩大和整合监测网络提高报警和预警能力。
（3）按用户要求定制的灾害和风险评价。
（4）能在有需要的时间和场合提供灾害信息，以及有助于提升灾害复原力和有风险意识行为的通讯产品。
目标5：应用最先进的技术和最佳实用技术，有效地获取、分析和传播我们的数据和知识
美国地调局的科学家创造了多种多样的、重要的，且独一无二的数据。我们获取、分析和共享这种信息的能力，对于完成美国地调局和内政部的使命，和合作伙伴的工作以及对公众福祉来说，都是至关重要的。美国地调局将全面管理通过交流收集到的数据和知识，运用和开发先进的数据分析与传播方法，为用户提供设施、培训和工具。
1. 社会需求与效益
美国地调局及其合作伙伴收集到的数据和资料是构建其科学事业的砖瓦，其内容复杂、数量庞大，往往超出其使用、保管和传播能力。必须运用和开发新的信息与通讯技术，并通过合作制订共同的标准和方法来发现和集成数据，还必须支持和帮助创建集成网络，用于科学交流以及数据和资料的保存。
2. 战略行动
（1）为地球研究提供最现代化的科学基础设施。
（2）确保美国地调局的数据得到妥善保管，并为尽可能广泛的研究人员群体所用。
（3）把美国地调局的数据传化为科学知识。
（4）把我们的数据和科学理念传播给合作伙伴和客户。
（5）开发和运用最现代化的信息技术。
3. 产品和成果
（1）用于开展地球科学研究的先进设施、实验室、仪器、计算机和监测网络。
（2）易于通过共享目录获取的全面的区域性、全国性和全球性地球科学数据库。
（3）地质资料和科学藏品的长期保存设施。
（4）有助于交互式操作且易于使用的应用程序。
（5）创新、实时和透明的数据交流、解释和成果。
目标6：为今后培养一支灵活的和多样化的工作队伍
我们极其多样化的专业知识，使美国地调局得以开展大规模的多学科调查研究，提供关于地球的重要知识。我们工作队伍的能力必须与时俱进，以满足社会需求，落实美国地调局的科学战略。需要以灵活性的人才招聘方式来应对优先领域和资金来源的长期和短期变化。为了在获取新专业技能的同时保持核心竞争力，将需要以战略性工作队伍规划和创新的工作方法来满足与跨学科的科学和先进的技术有关的需求。
1. 社会需求与效益
美国地调局面临着工作队伍方面的挑战。资金的限制制约了对离职雇员的接替，结果，许多领域的核心专业技能缩水，错失了一些关键性监测和培训机会。我们必须在猝不及防地失去大多数有经验的雇员之前招聘到新员工。我们必须更新人才库，以便保持核心竞争力，同时又要保证获得新专业技能来满足今后的科学需求。
2. 战略行动
（1）以现行工作力量战略为基础，帮助拟定一种全局范围的办法来更新我们的工作力量。
（2）确保完成美国地调局使命所需的核心学科专业技能和经验。
（3）运用多种手段和招聘办法来满足特殊的科学技术需求。
（4）加强雇员培养，为我们的科学家“充电”。
3. 产品和成果
（1）具备完成美国地调局使命所需能力和专业技能的多样化和灵活的工作力量。
（2）有助于长期增进工作人员满意度、留任和工作效果的雇员评估、支持和培养计划。
（3）以改进的机制宣传美国地调局的职业吸引力，聘用多样化的高质量候选者，留住专业技能人才。
三、结 论
本文所述美国地调局的科学及其战略的最终目标，是为社会和我们赖以生存的生态系统的可持续性做出贡献。在21世纪第二个十年开始之际，我们的国家面临着日益增长的挑战，这些挑战涉及资源可供性、气候变化、环境退化和自然灾害等诸多方面。不断增长的人口对我们星球的资源和生态系统施加着越来越大的压力。这些问题是世界各国共有的，已经使全球环境及其物理和化学过程发生了明显变化。事实上，人类活动可能正在以比科学家能够认识到和社会能够适应的更快的速度改变着某些自然过程。因此，地球科学家应用其对自然界的理解造福社会比以往任何时候都重要。美国地调局通过制订《直面明日挑战——美国地质调查局十年科学战略（2007～2017）》这一战略对上述紧迫的社会需求做出了反应，该战略将把美国地调局生物学家、水文学家、地质学家和地理学家的能力统一起来，向决策人员提供其所需要的全面、客观的自然科学信息。这项任务的成功要求美国地调局内部各科学学科始终站在其各自研究领域的前沿，并且对其全部的自然科学领域的专业技能进行整合。本报告所述六大目标是对各项科学重点领域和运行必要事宜的综合，它们共同为美国地调局地质科学有效地贡献于美国地调局的使命，为变化中的世界提供科学服务。
本报告阐述了美国地质调查局2010～2020年期间开展各项地质活动的科学战略。报告提出的六大目标及相应的战略行动和产品，是为了落实《直面明日挑战——美国地质调查局十年科学战略（2007～2017）》中提出的科学方向。这六大目标侧重于理解和预测自然环境的变化，强调了美国地质调查局（以下简称美国地调局）在为美国和世界提供研究、长期监测和评价方面独一无二的作用。
过去十年，美国地调局的地质科学是以2000～2010年的科学战略（即《地质科学为变化的世界服务：美国地调局地质处2000～2010年科学战略》）为指导的。该战略的实施为未来的工作打下了强有力的基础，借以及时进行灾害预警和采取减灾行动，加强监测系统，促进地方、地区和国际合作伙伴关系，开发创新的灾害科学、通讯和可视化技术。按照上一个十年规划，与其他科学的科学集成度成为地质填图、海岸与海洋地质以及地球表面动力学计划的检验标志。美国地调局对能源和待发现矿床的资源评价在全球范围得到扩展，包括了新的资源与经济因素。采用资源和矿产品生命周期理论，分析研究其生产、利用和最终处置，增进了对物质流的理解。重大进展促成了新的地球科学研究领域，这些新领域把地质过程与生态系统和人类健康联系在一起。
本报告提出的战略以前十年战略的成功为基础，并且更进一步，更加强调自然科学各学科之间以及自然科学与经济和社会科学的综合。同时，本战略还强调了对数字式数据的集成以及对地质、水文和生物系统的先进模拟与监测的需求，强调了为管理人员提供手段以便对变化做出快速且明智反应的必要性。
二、六大目标及相应的战略行动和成果
目标1：分析研究和解释地球在时间历程中的变化
地壳承载着行星地球的大部分生命以及使社会得以持续的水、能源和矿产资源。地壳蕴含着对许多问题的答案，包括上述那些资源的产出位置和成因、生命演化、气候变化、自然灾害以及养分和有毒物质的运动。需要全面理解地球的地质框架，以便为美国乃至世界对资源利用、环境质量和减灾行动的决策提供依据。
1. 社会需求与效益
地壳构成了我们的大陆并且是海洋的底座，对地壳的研究为理解大多数具有社会意义的地质过程提供了基础。这种理解至关重要，有助于增进我们对能源、矿产、土壤和水资源的认识，有助于进一步理解我们的气候如何变化，进一步理解灾害将在何时何地发生，进一步理解生命本身的可持续性。
130多年以来，美国地调局及各州地调局合作伙伴在理解美国的地质框架方面一直起领导作用。在美国地调局的整个历史当中，地质填图始终是一项核心活动，因为它为所有地质研究提供了基本依据，为理解环境过程提供了实实在在的科学框架。美国各级政府和社会各界，对美国地调局区域和全国比例尺的地质填图产品有很大且日益增长的需求，在今后十年满足这些需求，是我们面临的最重大挑战之一。
美国地调局将在对以往各项成果进行综合分析的同时，采用多种新技术和新知识，借以提供第三维（深度）和第四维（时间）信息。岩石、沉积物和地面的新的测年技术，正在增进我们对地质事件与过程的时间和持续状况的理解。这样，地球科学家就能够通过岩石形成、埋藏、剥露和侵蚀过程的温度、深度和时间，理解岩石经历的路径。这种历史能向我们提供关于能源与矿产资源、景观演化、土壤发育和气候变化的信息。
尽管技术进步大大增强了地质解释，但若没有地质学家和地球物理学家实施开展的野外工作，解释工作是无法进行的。此外，野外地质学家的工作实效因其具有对相关区域的实际经历和知识而得以增强。培训和招聘下一代野外地质学家，是美国地调局最优先考虑的问题之一。
2. 战略行动
（1）理解和预测与水、灾害、能源、矿产、生态系统和气候变化有关的地质过程和变化速度。
新的野外技术和强大的地质填图力量，将用于在高优先级地理区域采集和集成数据。重点将放在与理解资源、灾害、生态系统、气候变化相关以及与美国内政部土地管理需求相关的重要问题上。
（2）开发和运用理解地球演化的新能力。
将特别关注：①采用手持全球定位和数字化数据记录设备的先进野外填图技术；②运用和开发基于激光的仪器和新传感器，进行更精确的地质定年和特征研究；③地面和地下特征遥感的新仪器和新处理方法。
（3）为提供无缝地质图而提出相应解释，制订所需的规程和标准。
3. 产品和成果
（1）美国及其领地大陆和海域的三维地质图及解释。
重点是具有多种灾害风险的地区，关键地下水含水层、新的能源产地和矿床以及海洋带和大陆架。
（2）反映地球时间演进过程的地质图和模型。
（3）决策所需的衍生图、综合报告及解释。
衍生的地质图和报告可以把地质知识有效地传授给特定使用者，按照使用者的不同，这些衍生产品可以是专题图件，技术文章或教材。
（4）高分辨率地层学、地球化学和地质年代学成果。
目标2：理解地球表面和气候的作用，预测其对生态系统健康与变化的影响
生态系统起源于生命与发生在地球表面或其附近的化学和物理过程的错综复杂的相互作用。地质、气候和土地利用历史决定着各种类型生态系统的发育场所。这些因素还影响到发生在生态系统内部的物理、化学、水文和生物学过程的性质和速度。受自然的和人为的因素作用，例如气候变化、海平面上升、荒漠化和物种灭绝，生态系统日益严重地发生改变。这些改变和其他改变，对美国的福祉和安全的持续提出了挑战。美国地调局将继续开展和扩展所需的地质知识，帮助美国监测、预测和适应上述改变，以便在这种变化中的世界里维护生态系统的可持续性。
1. 社会需求与效益
不论在何种规模，支持着生态系统和人类社会的各种过程都植根于地质环境，发生在地球最表层的岩石、土壤和水之中。当前，人类已成为改变我们这颗行星的主要营力。人口的快速增长和扩展以及随之而来的大规模的土地利用的影响，再加上与温室气体排放有关的气候变化，正在改变地球的表面及其生态系统。
美国地调局的科学战略将继续对各种生态系统之间相互作用的研究，地球表面的地质过程和气候动力学被认定为美国地调局今后一项核心研究内容。对美国地表地质和影响它的地质过程的调查研究一直是美国地调局的强项。本目标是以现有的强项为基础，并将其应用扩展到对生态系统动态的理解上。由于这些课题跨越了学科边界，需要把地质填图专业知识与地貌学、地球化学、生物地球化学、气候学和地质生态学等次级学科联系起来，还要吸收生物学、水文学和地理学等其他学科的专业知识。美国地调局的跨学科研究能力再加上对长期研究的持续投入，使美国地调局在应对环境变化方面处于一种特有的位置。为了达到本目标，需要采取几个步骤：（1）分析研究现今生态系统的组成部分和过程；（2）监测正在发生的变化；（3）研究导致现今状况的过去因素；（4）模拟过去和未来的环境变化；（5）理解其与人类健康的联系。总体上看，这种信息将提供研究基础，借以预测未来条件的可能范围及其对生态系统和人类社会可能造成的后果。采用能够获得的最新技术并开发新的监测、评价和研究方法，将是至关重要的。
2. 战略行动
（1）分析研究和理解决定着生态系统结构和功能的关键性物理、化学和生物学组成部分和过程。
（2）监测地球表面的各种过程和变化，理解自然循环中的变化和扰动。
（3）理解地球气候与生态系统在过去发生的变化。
（4）模拟和预测地球气候与生态系统今后可能发生的变化。
（5）解释地质、环境和人类健康之间的联系。
（6）扩展美国地调局能增强环境安全的活动。
（7）理解农业活动的区域环境效应。
3. 产品和成果
（1）影响生态系统的地质和土壤属性数字化图件。
（2）地质物质基本通量的定量评价和数字化图件。
（3）对过去生态系统与地表变化的综合。
（4）土地利用变化与气候变化易损性数字化图集。
（5）数字化全国水文地球化学景观图。
（6）对全国环境健康系统的地质学输入。
目标3：在全球框架内理解和定量表征地球自然资源的可供性
美国的安全和经济健康，有赖于及时获取能可持续地开发利用的自然资源。日益增长的全球人口数量和生活标准，正在对资源市场提出前所未有的需求，引发愈演愈烈的全球竞争。美国地调局将开展跨学科研究，深入调查能源、矿产、水和土壤资源的全球可供性，通过对地质、经济、环境和健康信息的集成来研究方法，用于评价开发利用这些资源的潜在成本与效益。
1. 社会需求与效益
可持续的资源开发，对于美国和世界上其他国家的总体安全至关重要。为支持稳健的全球经济提供所需的自然资源，将是本世纪面临的一大挑战。我们将需要全新的战略来减少化石能源的使用，捕集和存储碳以减轻其对气候变化的影响，获得从非传统资源生产能源所需的矿产品。水、土壤和生态系统也提供人类社会繁荣所必需的自然资源。为了实现可持续性，需要更好地理解上述多种资源之间的复杂联系，从而确定资源的可供性。要进行资源的生命周期评价，这种评价包括理解有关资源的形成作用和全球产出状况、影响资源供需的经济与社会因素、与资源开发利用有关的社会经济及环境成本与效益、资源在社会内的流通状况以及资源再利用和处置问题。
必须放眼全球来看待资源，包括产于大陆架和大洋盆地的资源。海洋对全球生态系统至关重要，是食物、休闲娱乐、运输和生物多样性的不可或缺的来源。对海洋资源的这些需求，将愈益与大洋盆地作为常规石油天然气资源来源的作用发生矛盾，与其作为新兴能源和矿产资源（例如天然水合物、风、波浪及潮汐能，砂和砾石以及锰和钛）来源的日益增长的作用发生冲突，必须加以平衡。
为了应对我们今后面临的全球资源挑战和不断变化的社会需求，美国地调局将扩展其能源与矿产资源信息、评价及研究活动，使之包括在全球地质、环境和经济框架内对多种地球资源的综合性生命周期评价。对于稀缺、关键性或新兴的矿产品，例如稀土、天然气水合物、地热能和生物燃料，可能需要从地方到全国范围内进行额外的专门评价。由于对国内资源的需求在持续增长，美国地调局将需要对内政部土地管理人员和国家政策在地方、区域和全国三种尺度上的需求做出反应。
2. 战略行动
（1）开展有针对性的能源与矿产资源研究，对新兴资源需求进行评价。
理解能源与矿床的形成过程，开发地球物理与地球化学找矿方法，理解资源产状和开发的环境与健康含义，是美国地调局需继续投资的重要研究领域。还将注重替代性和新兴能源以及技术、农业、基础设施和替代能源开发所需的矿产资源。
（2）构建跨学科的资源与矿产资源分析能力。
（3）开展对美国经济重要的地球物质的定量物质流研究。
（4）采用现代化方法并加强美国地调局的矿产品信息活动。
（5）理解能源、矿产、土壤、水和生态系统资源之间的联系。
（6）在全球地质、经济和环境框架内开展多资源评价。
（7）加强对近海资源的研究。
3. 产品和成果
（1）对美国地球资源状况的定期报告。
（2）地方到全球规模的综合性多资源评价。
（3）世界大洋盆地综合性多资源评价。
（4）以问题为导向的地方到全球规模资源评价。
（5）特定土地单元的总体资源禀赋和生命周期评价。
目标4：增强社区对地质和环境灾害的复原力
人口和基础设施扩展到易发生地质和环境灾害的地区，急剧增加了易受损坏、损伤和损失的程度。为了做出快速反应，美国地调局将改进其监测网络、对灾害的理解和评价以及向公众通报风险的沟通工作。增强与社区、工程师、紧急事态处置人员和决策人员的合作，将支持更有效的规划、降低灾害成本并增强对灾害的总体复原力。
1. 社会需求与效益
美国面对一系列自然和人为灾害的易损性正在增大，美国地调局在应对今后十年的灾害研究挑战方面处于有利地位。长期以来，美国地调局在理解地质灾害的基本过程以及对地震、火山喷发和滑坡等灾害的监测、评价、预警和响应方面，一直处于全国乃至全球领先位置。灾害评价对美国公共土地的管理也至关重要，美国地调局在向内政部土地与资源管理人员提供风险评价信息方面正在发挥主导作用。
有些地理区域易发生多种彼此无关的灾害，另一些地区则易受因果性灾害的影响。美国地调局的多学科和多计划性质有助于开展综合性科学研究，理解多种灾害在一个地区是怎样相互联系的，并且向社区通报与这些多重灾害有关的总体风险。多重灾害的复杂性提出了某些组织机构方面的挑战，为了实现美国地调局科学战略的目标，我们需要更好地整合我们的各项活动，促成美国地调局各部门的科学家开展对单一和多重灾害的整体评价，并将这种评价的结果及时有效地提供给决策者。
2. 战略行动
（1）开展能促成下一代监测与评价能力的有针对性的研究。
调查研究将针对易损性最强和最有可能取得科学发现的地理区域，主要研究以下课题：开发灾害早期预警技术；理解能产生灾害以及能增大或减轻风险的自然过程和人类活动；改进灾害模型、仿真、预测和预报；定量表征不确定性；理解过去和未来的灾害发生率。
（2）改进和扩展灾害监测、预警和预测能力。
（3）把多重灾害、易损性、风险和复原力纳入美国地调局的灾害评价。
（4）开发正规的跨学科科学能力，以及对灾害做出快速反应。
3. 产品和成果
（1）对灾害过程的研究。
（2）通过扩大和整合监测网络提高报警和预警能力。
（3）按用户要求定制的灾害和风险评价。
（4）能在有需要的时间和场合提供灾害信息，以及有助于提升灾害复原力和有风险意识行为的通讯产品。
目标5：应用最先进的技术和最佳实用技术，有效地获取、分析和传播我们的数据和知识
美国地调局的科学家创造了多种多样的、重要的，且独一无二的数据。我们获取、分析和共享这种信息的能力，对于完成美国地调局和内政部的使命，和合作伙伴的工作以及对公众福祉来说，都是至关重要的。美国地调局将全面管理通过交流收集到的数据和知识，运用和开发先进的数据分析与传播方法，为用户提供设施、培训和工具。
1. 社会需求与效益
美国地调局及其合作伙伴收集到的数据和资料是构建其科学事业的砖瓦，其内容复杂、数量庞大，往往超出其使用、保管和传播能力。必须运用和开发新的信息与通讯技术，并通过合作制订共同的标准和方法来发现和集成数据，还必须支持和帮助创建集成网络，用于科学交流以及数据和资料的保存。
2. 战略行动
（1）为地球研究提供最现代化的科学基础设施。
（2）确保美国地调局的数据得到妥善保管，并为尽可能广泛的研究人员群体所用。
（3）把美国地调局的数据传化为科学知识。
（4）把我们的数据和科学理念传播给合作伙伴和客户。
（5）开发和运用最现代化的信息技术。
3. 产品和成果
（1）用于开展地球科学研究的先进设施、实验室、仪器、计算机和监测网络。
（2）易于通过共享目录获取的全面的区域性、全国性和全球性地球科学数据库。
（3）地质资料和科学藏品的长期保存设施。
（4）有助于交互式操作且易于使用的应用程序。
（5）创新、实时和透明的数据交流、解释和成果。
目标6：为今后培养一支灵活的和多样化的工作队伍
我们极其多样化的专业知识，使美国地调局得以开展大规模的多学科调查研究，提供关于地球的重要知识。我们工作队伍的能力必须与时俱进，以满足社会需求，落实美国地调局的科学战略。需要以灵活性的人才招聘方式来应对优先领域和资金来源的长期和短期变化。为了在获取新专业技能的同时保持核心竞争力，将需要以战略性工作队伍规划和创新的工作方法来满足与跨学科的科学和先进的技术有关的需求。
1. 社会需求与效益
美国地调局面临着工作队伍方面的挑战。资金的限制制约了对离职雇员的接替，结果，许多领域的核心专业技能缩水，错失了一些关键性监测和培训机会。我们必须在猝不及防地失去大多数有经验的雇员之前招聘到新员工。我们必须更新人才库，以便保持核心竞争力，同时又要保证获得新专业技能来满足今后的科学需求。
2. 战略行动
（1）以现行工作力量战略为基础，帮助拟定一种全局范围的办法来更新我们的工作力量。
（2）确保完成美国地调局使命所需的核心学科专业技能和经验。
（3）运用多种手段和招聘办法来满足特殊的科学技术需求。
（4）加强雇员培养，为我们的科学家“充电”。
3. 产品和成果
（1）具备完成美国地调局使命所需能力和专业技能的多样化和灵活的工作力量。
（2）有助于长期增进工作人员满意度、留任和工作效果的雇员评估、支持和培养计划。
（3）以改进的机制宣传美国地调局的职业吸引力，聘用多样化的高质量候选者，留住专业技能人才。
三、结 论
本文所述美国地调局的科学及其战略的最终目标，是为社会和我们赖以生存的生态系统的可持续性做出贡献。在21世纪第二个十年开始之际，我们的国家面临着日益增长的挑战，这些挑战涉及资源可供性、气候变化、环境退化和自然灾害等诸多方面。不断增长的人口对我们星球的资源和生态系统施加着越来越大的压力。这些问题是世界各国共有的，已经使全球环境及其物理和化学过程发生了明显变化。事实上，人类活动可能正在以比科学家能够认识到和社会能够适应的更快的速度改变着某些自然过程。因此，地球科学家应用其对自然界的理解造福社会比以往任何时候都重要。美国地调局通过制订《直面明日挑战——美国地质调查局十年科学战略（2007～2017）》这一战略对上述紧迫的社会需求做出了反应，该战略将把美国地调局生物学家、水文学家、地质学家和地理学家的能力统一起来，向决策人员提供其所需要的全面、客观的自然科学信息。这项任务的成功要求美国地调局内部各科学学科始终站在其各自研究领域的前沿，并且对其全部的自然科学领域的专业技能进行整合。本报告所述六大目标是对各项科学重点领域和运行必要事宜的综合，它们共同为美国地调局地质科学有效地贡献于美国地调局的使命，为变化中的世界提供科学服务。
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