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1、附件4地球科学部重大项目指南2019年地球科学部共发布11个重大项目指南，拟资助8个重大项目，项目申请人申请的直接费用预算不得超过2000万元/项。申请书的附注说明选择相关重大项目名称，例如“地表关键自然要素的协同演变及其与人文过程的耦合”。除遵照国家自然科学基金重大项目申请条件的要求之外，还应注意：项目/课题申请人当年1月1日未满70周岁1949年1月1日（含）以后出生。“地表关键自然要素的协同演变及其与人文过程的耦合”重大项目指南要实现“宜居地球”发展目标，首要条件是人类能解密地球表层环境演变的历史轨迹，并以此寻求适应自然生态环境，预测未来变化趋势，探寻维持良好生态环境和资源可持续利用途径
2、。而难点在于近地表圈层中存在水、土、气、生、岩多要素、多过程相互作用和协同演变，及其作为地理综合体与人文过程的复杂交互效应。这需要依据地理科学、大气科学等多学科综合研究范式，将现有相关领域片段化、孤立化的研究提升至系统性研究水平。此交叉领域立项是落实地球科学“三深一系统”发展战略的重要举措，是地球系统科学前沿问题中最有解决基础和实施条件的优先领域。有望能突破表层地球系统科学研究瓶颈，有效提升人类对自然资源的演变预测和可持续利用能力。一、科学目标揭示地表水、土、气、生等关键自然要素与人文要素的协同演变机制和未来变化规律，为生态脆弱区和环境影响敏感区的自然资源合理开发及可持续利用提供科学基础。二、
3、主要研究方向（一）高强度人类活动区自然过程与人文过程的多尺度相互作用和协同演变：聚焦高强度人类活动区，研究近地表圈层中存在水、土、气、生、岩多要素、多过程相互作用和协同演变，及其作为地理综合体与人文过程的复杂交互效应，探寻维持良好生态环境和资源可持续利用途径。（二）关键区域水循环机理及对生态系统服务功能的影响机制：针对水、土资源矛盾突出的生态环境脆弱关键区域，探讨气候变化和人类活动共同影响下的水循环机理，及其对环境与生态系统服务功能的影响机制，为可持续发展提供科技支撑。三、申请要求（一）项目申请书的申请代码1选择D01的下属代码。（二）项目申请书研究内容应仅针对某一主要研究方向。（三）咨询电话
4、：010-62327161。“非传统的遥感信息机理与定量化智能化处理”重大项目指南遥感是地表过程监测与区域资源环境研究的重要手段，在地球系统科学研究中发挥着越来越重要的作用。但在相关的科学研究与工程实践中，人们往往难以获得所需的多类型、长时序、高质量遥感资料，更缺乏从海量遥感数据中提取有用地学信息与知识的自动和高效手段。究其原因，主要是尚未从根本上阐明遥感信息机理，也没有突破遥感影像的定量化和智能化处理难题。这既严重制约遥感技术在地表过程研究和深空探测中的支撑作用，又影响着国产遥感数据在科学研究与社会经济发展等方面的深入应用，已成为地球科学领域发展的一个关键性“卡脖子”问题。在遥感信息机理与定
5、量化智能化处理这一领域立项，开展以我为主的基础研究与创新，是落实地球科学深空探测和地球系统科学研究发展战略的有力举措，也是突破研究地球系统科学前沿问题瓶颈的重要前提。一、科学目标研发非传统的遥感成像原理或者非传统遥感处理方法体系，创新基于地学知识和人工智能的遥感定量化智能化处理理论与方法，为基于遥感大数据的地表过程监测与精准化服务提供技术支撑。二、主要研究方向（一）非传统的遥感成像原理与信息机理研究：研发非传统的遥感成像原理或者非传统遥感处理方法体系，为遥感数据在科学研究与社会经济发展等方面的深入应用提供科学理论和技术方法。（二）面向时空建模的遥感大数据定量化智能化处理与精准化服务新理论新方法
6、：面向时空建模与应用技术的科学前沿与应用需求，研发遥感大数据，特别是国产卫星数据的定量化、智能化处理，以及精准化服务的新理论和新方法。三、申请要求（一）项目申请书的申请代码1选择D01的下属代码。（二）项目申请书研究内容应仅针对某一主要研究方向。（三）咨询电话：010-62327161。“地质新时代的人类世：时限、特征与影响”重大项目指南人类世概念系近年来提出的地质新时代概念，它是人类活动改变地球系统边界条件的关键时段，以其在地层上因人类营力改造而显著不同于冰后期的全新世为特征。人类世标志着地球已史无前例地进入人类与自然营力共同作用的地质新时代，催生了地质学、地理学、环境科学和社会科学等多学科
7、交叉的人类世研究新领域。国际上关于人类世的系统研究正在起步，存在人类世起始时间、自然营力与人类营力对地球系统相互作用强度及速率如何等亟需解决的科学问题。聚焦我国人类世地质生物记录与全球变化研究，能深化古今结合、人与自然结合的全球环境变化与地球多圈层相互作用的理解，将为我国应对人类活动加剧引起的气候环境变化、制定可持续发展方略提供不可或缺的科学支撑。一、科学目标以中国人类世地层中所记录的人类活动信号为研究对象，遴选可全球比对的地层界线层型剖面，分辨人类活动在这一时段对地球系统的影响，探讨地质新时代人类世的环境变化特征，培育新的学科生长点，为发展引入人类因子的地球系统科学做出贡献。二、主要研究方向
8、（一）人类世的地质记录：在全球框架下，从我国不同地质生物记录中提取全新世关键时段人类活动对气候环境变化影响的记录，揭示因人类营力改造而显著不同于全新世的时期，提出人类世的起始时间。（二）人类世的关键标志物和代用指标体系：选择不同地质生物记录载体（包括湖泊、树轮、石笋、人类和自然混合堆积等），研究工业革命以来我国人类活动产生的放射性核素、物理、化学和生物指标、技术化石等关键标志物，建立可全球对比的人类世代用指标体系。（三）人类世界线层型剖面：运用建立的关键标志物和代用指标体系，在地质生物记录中遴选人类世首要标志物并建立我国人类世的典型地层剖面,参与全球比对，力争成为人类世全球界线层型剖面（“金钉
9、子”）或辅助剖面。（四）人类世人类活动的影响与适应：将人类世的地质生物记录与数值模拟相结合，重点研究人类营力急剧增大情景下气候环境变化特征及生态环境效应，提出应对和适应方案等。三、申请要求（一）项目申请书的申请代码1选择D02的下属代码。（二）项目申请书研究内容应覆盖所有研究方向。（三）咨询电话：010-62327165。 “地球早期演化的地球化学制约”重大项目指南地球早期演化的研究具有较强的挑战性，需要应用最新的地球化学研究手段（如微区分析、金属稳定同位素、灭绝核素等）和多学科交叉。地球化学在地球早期演化研究中具有不可替代的作用，设立并实施本领域重大项目，将会有力推动我国地球化学学科的发展，
10、提高我国科学家在该领域的国际地位和影响。一、科学目标地球早期演化是国际地学领域的前沿科学问题。利用现代地球化学研究方法，针对地球增生、层圈形成、板块构造体制起始与大氧化事件等若干重大基础科学问题开展研究，揭示地球形成与早期演化过程。二、主要研究方向（一）地球增生与核幔分异过程：准确估计早期硅酸盐地球的组成是探讨地球增生与核幔分异过程的关键。测定球粒陨石和各类幔源岩石的元素和同位素组成，厘定早期硅酸盐地球等重要储库的地球化学特征；探索核幔分异过程与后增生事件及其对地球早期物质成分的影响，硅酸盐地球化学组成不均一性的起源及其与地球核幔分异、后增生事件等的内在联系，提供地球形成和早期演化理论的地球化
11、学观测与实验制约。（二）早期大陆地壳的形成与演化：大陆地壳的形成与演化是地球区别于其它类地行星的重要标志，与地球宜居环境形成密切相关。厘定冥古宙/早太古代地壳的元素与同位素地球化学组成及演化特征，限定早期大陆地壳物质成分演化过程和机制，探讨大陆地壳增生历史和构造体制转换的关系，揭示地球早期大量花岗质岩石形成的机制与条件。（三）板块构造体制起始的地球化学制约：板块构造是固体地球科学的基石，但是板块构造体制的起始等问题长期困扰固体地球科学界。建立判别板块构造体制起始的地球化学指标，寻找板块构造体制起始的证据，探索早期板块构造体制的起始时间、机制及其与地球宜居环境形成的关系。（四）大氧化事件的形成机
12、制：原始地球大气是贫氧的，大气氧浓度增高是形成宜居地球的关键，但其形成机制尚不清楚。利用元素、同位素地球化学方法和大数据等手段，通过对地球早期生物、岩浆和沉积作用的系统研究，查明地球早期大气氧的源和汇及演化规律，探索大氧化事件与地球深部过程的关系，揭示大氧化事件的形成机制。三、申请要求（一）项目申请书的申请代码1选择D03的下属代码。（二）项目申请书研究内容应覆盖不少于2个研究方向。（三）咨询电话：010-62327166。“人工智能油气地球物理反演与成像”重大项目指南复杂地质油气资源勘探是国家中长期科学和技术发展规划纲要优先主题之一。为满足国家对油气资源的重大需求，规避高度依附国际能源对国家
13、安全与经济建设造成的风险，迫切需要开展勘探地球物理重大科学问题研究和关键技术攻关。人工智能勘探将是油气勘探的一场技术革命，是勘探地球物理学的国际前沿和热点研究领域，国际石油巨头均已加入人工智能领域的竞争。由于油气储层的赋存状态复杂、地球物理响应微弱且受到各种干扰而畸变，加之观测资料不足，使得地球物理探测结果的分 辨能力不够、多解性强。基于深度学习的人工智能理论和技术，通过对多种物理场、多尺度地球物理响应及多源信息的深度挖掘和综合分析，可望实现对地下信息的精准探测、提高我国油气资源勘探水平、推动勘探地球物理学的跨越式发展。一、科学目标建立人工智能地震反演地下结构和岩石属性的理论、方法、技术，融合
14、地质信息、测井信息、非地震地球物理信息，约束反演问题的多解性，建立油气藏多源地质地球物理数据深度学习建模和储层预测理论和方法，构建地球物理智能勘探新体系。二、主要研究方向（一）人工智能地下结构反演与成像：鉴于地震反演严重依赖初始模型，造成反演的多解性和油气储层地下探测的不确定性，通过人工智能突破传统全波形反演依赖先验信息的限制，解决反演地下结构的不确定性、提高反演计算效率；（二）地震数据与剖面信息人工智能挖掘：在高噪声、低分辨率地震数据和地震剖面上，依据人工智能识别断层、裂缝、孔洞并确定储层和岩石属性；（三）多数据多属性多尺度地球物理数据人工智能融合：应用人工智能理论，融合不同属性和不同尺度的
15、地质、测井、重力、电磁数据，解决地震反演的多解性；（四）人工智能可靠性的数学基础判别：判别数据不足对人工智能预测结果的影响，构建小样本深度学习网络和算法，评价人工智能预测的可靠性，通过确定性理论与人工智能统计预测理论的相互制约，基于多源、多类别、多属性、多尺度地质地球物理数据，建立人工智能的复杂油气藏勘探理论和方法。（五）构建油气勘探人工智能数据库：针对不同勘探环节，组建相应的训练样本，搭建深度学习架构，利用人工智能区分不同类型地震波在走时、相位、振幅上的差异性，精确识别地震波，实现不同地震信号的人工智能识别与恢复。（六）典型油气勘探区示范：将人工智能地震反演与成像理论应用到我国典型油气勘探区，检验其在解决复杂构造反演、岩性识别、储层预测等方面实际应用的有效性和可靠性。三、申请要求（一）项目申请书的申请代码1选择D04的下属代码。（二） 项目申请书研究内容应覆盖至少4个主要研究方向。（三）咨询电话：010-62327619。“极端天气/气候事件的机理、预测及风险应对”重大项目指南探索极端天气/气候事件的发生及演变规律，发展新的观测技术与预测理论，是深刻认识地球宜居性的重要基础，也是提升国家防灾减灾能力和更好地应对未来气候变化的关键。考虑到多圈层相互作用，重大科学问题的构建应从对流层大气向中高层大气拓展，从大气圈内部过程向大
