直面明日挑战——美国地质调查局十年科学战略（2007～2017）

为了应对不断演进的国家和全球优先领域，美国地调局必须定期思考并优化其战略方向。本报告是自20世纪90年代初以来，第一个严谨审视美国地调局主要科学目标和优先领域的综合科学战略。

        此科学战略的制定正值全球趋势和快速演变的社会需求对自然科学提出重大挑战的时期。经济全球化的出现影响了对所有资源的需求。过去的十年已经见证了基于生态系统的管理——一种新的联邦土地管理模式的出现。据美国气候变化科学计划预测，在接下来的几十年时间里，美国的环境和整个地球环境都会发生快速的变化。最终，自然环境将继续以火山、地震、荒原火灾、洪水、干旱、入侵物种、多变和易变的气候、天然和人工毒物、以及影响人类的动物源疾病等各种形式对社会构成威胁。全球范围内对自然资源的利用和竞争，以及这些资源受到的自然威胁，都有可能影响国家保持其经济、国家安全、生活质量以及自然环境的能力。

        要回应这些全国优先领域和全球趋势，就要求科学战略不但要立足于美国地调局的现有力量和伙伴关系，还要以充分的广度和深度整合美国地调局的全部能力，借以实现创新。美国地调局选择继续沿着这里提出的科学方向前进，因为这些科学方向所要解决的社会问题体现了美国未来面临的重大挑战，也体现了联邦陆上和近海土地管护工作面临的主要挑战。

        这里概括了本科学战略中提出的六个科学方向。首先列举的是生态系统战略，因为其具有两重性。它本身就是美国地调局为满足国家和全球的紧迫需要而实行的一个基本方向，而且基于生态系统的方法也是其他五个方向的立足点，它们在实施过程中都需要采用生态系统的观点和方法。其他的战略方向则按其第一个英文单词的字母表排序分述。

        一、理解生态系统，预测生态变化：确保国家经济和环境的未来
        美国地调局与其他有关方面合作，报告美国的陆地、淡水及海岸/海洋生态系统状况，研究生态变化的原因和后果，监测并为保护和管理生态系统的生物和物理组成部分及过程提供方法，并且向政策制定者解释现在和未来的变化速度将怎样影响自然资源和社会。美国地调局与其他有关方面，在生态系统框架内理解各种生物的分布、相互作用、生存条件和保护的要求，对由土地覆盖变化、气候变化及其他对生态系统的影响所导致的生物多样性的变化作出预测。美国地调局及其合作者将通过对生态系统的结构、功能、分布型式和过程的研究来加深理解，并开发包括标准化的美国全国生态系统图件在内的新产品。还将定期更新生态系统状况报告和趋势评估报告，这将帮助社会各界和管理者将生态系统的健康和可持续问题纳入考虑范围，作出明智的决策。

        二、气候易变性及变化：澄清记录，评估后果
        美国地调局的科学家将满足美国内政部、政策制定者、资源管理者对有科学依据的最新信息的迫切需求，以及对关于气候变化及其效应和预测性认识的紧迫需要。对气候、地球表面过程、与生态系统之间相互作用的穿越空间和时间的研究，将直接为美国气候变化科学项目计划的战略目标做出贡献。为了回答关于世界正在如何变化的问题，美国地调局将扩充其已经拥有很强实力的研究和监测创新计划，这些计划涵盖了碳、氮和水的循环以及气候变化、土地覆盖和土地利用变化造成的水文气候和生态系统效应等科学领域。美国地调局将继续其在古气候、气候与景观及生态系统在过去发生的交互作用方面的研究，并利用所得知识来了解潜在的未来状态和过程。美国地调局的土地，水和生物资源观测网的扩展和现代化，对严格分析气候变化的未来响应是很重要的。美国地调局将为管理者提供有力的预测和实证手段来检验适应性战略，降低风险，增强水文和生态系统的自续性、复原性潜力或对气候变化和相关扰动的适应性。

        三、美国未来能源和矿产：为资源安全、环境健康、经济活力和土地管理提供科学基础
        美国地调局的能源和矿产资源研究将会拓宽，为事关未来自然资源安全、资源利用的环境效应、国家的经济活力、美国内政部管辖的联邦土地及其他土地上的自然资源管理等方面的著述和决策作出更全面的贡献。在研究中采用广泛的、多学科的方法，了解和评估能源和矿产资源产出、形成过程、提取方法、开发利用、废弃产物复杂的生命周期是如何影响景观、水文、气候、生态系统和人类健康，或是如何受到这些因素影响的。知识的累积、长期数据、对资源来源和评价方法的新认识，都将提高全国性和全球性评估报告和信息产品的可靠性与准确性，特别是在混合能源取得进展、国家对稀缺材料的使用提出了新要求的情况下。来自美国地调局资源系列的信息将越来越多地纳入经济领域，使政策制定者能更明确地权衡相互竞争的选择方案。通过合作与协作，美国地调局的自然资源知识和专业技能帮助促进了美国的经济，提高了国家的竞争力。

        四、全国灾害、风险和复原力评价计划：保证美国的长期健康发展和富强
        美国地调局通过现代化的地球观测网络准确及时地采集信息，评估承受自然灾害风险的地区，开展集中研究来提高灾害预测能力。另外，美国地调局还与社会各界积极合作，评估城市和生态系统的易损性，保证有效应用科学知识来减少损失。美国地调局将在灾害评估和灾害研究的有力支撑下，推出一个全国风险监测计划，多角度展现和阐示对有害的土地变化和灾害的易损性和复原力。
准确的观察、集中的研究和及时的交流将保护人民的生命和财产安全，防止自然灾害风险变成自然灾难。

        五、环境和野生生物对人类健康的作用：美国公共卫生的环境风险  鉴别系统
        美国地调局可以对公共卫生决策作出重大贡献。美国地调局监测野生生物，鉴别野生动物疾病储存宿主，提供野生动物疾病向人类传播、饮用水污染、空气-灰尘-土壤-沉积物-岩石污染、娱乐休闲用水所含的病原体，以及把野生动物用作人类健康哨兵等方面的关键知识。为了把这些专业知识应用于满足国家在卫生方面的需求，美国地调局将充分集成其拥有的海量数据与环境科学专业知识，建立地质与生态源疾病和毒物国家数据库和图集。一旦图集完成，美国地调局将和有关卫生科学机构合作来支持空间上相关的卫生研究。

        六、美国水资源普查：美国未来所需淡水的定量研究、预测和保障
        美国地调局将开展美国水资源普查来告知公众和决策者：（1）美国淡水资源的状况及变化情况；（2）更准确地确定人类、环境和野生生物的用水需求；（3）淡水的可供性与水的自然存蓄和运动、水利工程、水的使用和相关输水设施的关系；（4）怎样鉴别通常不认为是资源但却有可能提供人类和环境所需淡水的水资源；（5）预测由于土地利用、土地覆盖、自然和人工设计的基础设施、用水情况和气候等方面的变化而可能对水资源可供性、水质、水域生态系统健康造成的后果。

        这里概括的六个战略性科学方向是相互联系的。它们的相互作用、关联以及相互影响揭示了地球的自然、物理和生命系统的复杂性。因此，要获得新的理解，就需要一种能够集中美国地调局全部力量的“系统”方法。美国地调局以其科学专业知识的广度，可以为影响全国和全球福祉的相互联系的整个自然过程网络提供重要看法。

        要了解这些盘根错节的联系有何关联，就要求在美国地调局科学家、协作者以及合作伙伴和客户之间共享数据和信息，共享的形式应适合各方面的需求、利益和责任。因此，拓展能借以无缝共享数据和信息的信息技术是美国地调局科学战略的重要组成部分。不过，信息技术只是需要不断进行更新的技术领域之一。美国地调局必须紧跟多种领域的发展，诸如环境传感器、微生物学、纳米技术以及其他许多现在成为或将要成为完成任务关键的领域。有鉴于此，科学战略组（The Science Strategy Team）确认了以下两个交叉的科学方向，它们对本科学战略的成功必不可少：

     1. 数据集成及其他
        美国地调局将利用其信息资源为其拥有的关于过去和未来的海量数据资源创造一个集成度更高、更便于利用的环境。美国地调局将投资于网络基础设施，培育和扶持自然科学信息技术项目，参与建立一个全球性整合的科学和计算平台的工作。

     2. 促进新兴技术的发展
        美国地调局将建立一种鼓励创新的文化和资源库，通过最新技术的开发和应用促进科学发现。
未来的十年提出了巨大的挑战，但也为美国地调局的科学使命提供了前所未有的机遇，使之能为改善全国和全球的经济和环境健康，以及人民和社会的繁荣做出贡献。美国地调局正满怀期待，以其全部广度和深度运用所有的科学能力迎接21世纪的挑战。