走进自然 探知地球

 

2008年5月12日的汶川八级大地震发生在人口密度极高的川西龙门山地区，造成了巨大的人员伤亡和财产损失，其地震地质灾害范围之广、救援难度之大，在世界范围内都实属罕见。汶川大地震其实是我们人类与地球相处过程中发生的一次自然现象，地球上地震每天都在发生，人类如何去认识我们赖以生存的地球，学会与她和谐相处，这是我们人类永恒的话题。

 作为一位从事地球科学研究的科研工作者，近年来，我有幸应邀参加了北京青少年科技俱乐部的一些活动，我亲身感受到许多青少年朋友们对地球科学充满了兴趣，但如何引导他们走进大自然，去探索我们人类赖以生存的地球的许多未解之谜，是值得我们去思索的问题。以下是我个人的一些思考和认识。

 

兴趣是探索和认知地球的动力

广大青少年是未来探知地球的生力军，首先带领他们走进自然，并培养他们对探知地球的兴趣是他们成长道路上非常关键的环节之一。

在日本留学和工作期间的一些所见所闻，对我有很大启发。当时我儿子所在的小学，经常会组织孩子参加一些野外观察和学习的活动。比如他们学校附近有一条很大的水渠，是静冈市一条用于防洪的人工工程，离他们所在的小学校不远，老师就组织他们从渠首开始徒步开展水渠中生物（鸟类、植物等）和环境的观察和调查，根据孩子们的兴趣把他们分成不同小组，然后带他们出去沿水渠进行实地考察，回来后每个小组根据大家的观察汇总写一个报告，并召开一个讨论会让大家把他们的成果发表，开讨论会时还请家长去参加。发表时孩子们用图画和数据把他们观察到的现象展示出来，非常精彩！尽管小学的孩子们还非常稚嫩，但他们通过自己的眼睛观察到了许多有趣的自然现象，更重要的是通过这些活动培养了孩子们探索和认知自然的兴趣。

 如果说小学阶段的学生还处在科学意识的萌芽阶段的话，处于中学阶段的青少年朋友，他们正处于渴望认知世界和探索自然的新阶段，他们敢于想像，勇于创新，敢于向权威提出质疑和挑战。但如何正确地引导他们走进自然、探索未知，训练他们严谨而符合逻辑的科学思维,对传统和权威的理论提出理性的质疑和挑战？这是我们从事青少年教育培养的教育和科研工作者大家共同面临的课题。

2008年10月12日在北京市青少年科技俱乐部为北京市基地校的师生们所做的题为“巨大地震与青藏高原的生长”的讲座之后，我切身感受到青少年朋友们的这些特点。他们提出了许多很有趣的问题，比如， “地震是可以预测和预报的吗？”，“喜马拉雅山还在生长吗？”，“地震是怎样形成的？”，“能否把地震产生的能量用来为人类服务？”，“汶川大地震是水库蓄水诱发的吗？”，“人类能否阻止地震的发生？”，“动物异常能否用来预报地震？”， ……这些中学生提出的问题，有时还真可能把我们从事地球科学研究的职业研究者给难住了。

 “数字地球”和“3S技术”时代的地球科学

    在信息化广泛深入我们日常生活的今天，地球科学研究也进入了“数字地球”的时代。

数字地球是美国副总统戈尔于1998年1月21日 在“数字地球 认识21世纪我们这颗星球” 的报告中提出的一个通俗易懂的概念。它勾绘出了信息时代人类在地球上生存、工作、学习和生活的时代特征。

　所谓“数字地球”，可以理解为对真实地球及其相关现象统一的数字化重现和认识。其核心思想是用数字化的手段来处理整个地球的自然和社会活动等方面的问题，最大限度地利用资源，并使普通百姓能够通过一定方式方便地获得他们所想了解的有关地球的信息，其特点是嵌入海量地球空间信息，实现多分辨率、三维对地球的描述，即“虚拟地球”。数字地球是以计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础，以宽带网络为纽带运用海量地球信息对地球进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类的三维描述，并利用它作为工具来支持和改善人类活动和生活质量。

　所谓“3S技术”就是遥感(RS)、 地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS)等三种空间信息技术的统称。在人类所接触到的信息中有80％与地球空间分布有关，地球空间信息是信息高速公路上的货和车。数字地球的核心是地球空间信息科学，地球空间信息科学的技术体系中最基础和基本的技术核心是3S技术及其集成。数字地球不仅包括高分辨率的地球卫星图像，还包括数字地图，以及经济、社会和人口等方面的信息。

数字地球是用数字方式为研究地球及其环境的科学家尤其是地学家服务的重要手段。地壳运动、地质现象、地震预报、气象预报、土地动态监刺、资源调查、灾害预测和防治、环境保护等等无不需要利用数字地球。而且数据的不断积累，最终将有可能使人类能够更好地认识和了解我们生存和生活的这个星球，运用海量地球信息对地球进行多分辨率、多时空和多种类的三维描述将不再是幻想。

全球变化与社会可持续发展己成为当今世界人们关注的重要问题，数字化表示的地球为我们研究这一问题提供了非常有利的条件。数字地球可以广泛地应用于对全球气候变化，海平面变化，荒漠化，生态与环境变化，土地利用变化的监测。与此同时，利用数字地球，还可以对社会可持续发展的许多问题进行综合分析与预测，如自然资源与经济发展，人口增长与杜会发展，灾害预测与防御等。

我国是一个人口众多、幅员辽阔的发展中国家，经过最近三十年经济的高速发展，资源与环境的矛盾越来越突出。突发性自然灾害频发，水资源和大气环境的污染严重、沙漠化（荒漠化）加剧等，已经引起了公众的广泛关注。必须采取有效措施，从宏观的角度加强资源和环境的监测和保护，加强自然灾害的预测、监测和预防以及风险评估，数字地球和3S技术在这方面可以发挥更大的作用。

上述表明“数字地球”和“3S技术”已经融入了我们地球科学研究的各个方面，这就要求我们从事地球科学研究的科学家要具备新的知识结构：一方面，我们要具备扎实的地学专门知识；另一方面，我们必须能够熟练地运用“数字地球”和“3S技术”等空间信息技术。即要求我们未来的地球科学家在这两方面都要是专家。但是，我们必须清醒地认识到，由于我国在遥感的传感器技术、计算机信息技术以及通讯技术等方面与发达国家相比存在较大差距，使得在相当长的一段时间在地球空间信息科学的若干方面将落后于国际先进水平。因此，我们要不断努力建设空间信息获取技术体系，才能逐步缩小与国际先进水平的差距，为我国的经济建设和社会发展做出更大贡献，青少年将是建设我们明天更加美好地球的生力军！

 

科普工作是科学家的一种义务和责任

我们不少伟大的前辈科学家既是本研究领域的大学问家，同时更是科普教育的大师。比如我认识的“中国黄土研究之父”－刘东生先生就是这样一位大师，他开拓了中国黄土研究的许多领域，论证了中国黄土的“风成学说”，确立了中国黄土沉积与全球环境变化的多旋回理论，建立了250万年来最完整的陆相古气候和环境记录，使中国黄土成为与深海沉积和极地冰芯并列的全球气候环境变化的三大自然挡案和国际对比标准。由于他的杰出学术成就和贡献，他成为世界环境科学最高奖“泰勒奖”（2002年）和中国国家最高科学技术奖（2003年）的得主。他热爱地球科学，尤其经常教育我们年轻的科研工作者要注重野外科学考察，他自己更是这样在实践：他的足迹踏遍了青藏高原、黄土高原和南、北极地区，他在87岁高龄时还深入具有“死亡之海”之称的罗布泊进行科学考察。同时，他更是一位热心于青少年科普教育工作的伟大科学家，他经常应邀参加青少年的科学普及活动，把他的科学思想和研究成果介绍给青少年朋友。我在阅读北京市青少年科技俱乐部的活动纪实时，也了解到我们许许多多老一辈科学家，其中我比较熟悉的周光召先生、陈述彭先生、欧阳自远先生、陈运泰先生等，在科普工作方面为我们青年科技工作者树立了光辉的典范。

在国外，许多发达国家的国立研究机构已经形成了一种制度：研究机构每年都有固定的公众开放日，许多重要的实验室要免费向公众开放，尤其是向青少年开放；同时，一些重要研究成果发表后，要召开媒体发布会，让公众了解研究的成果与意义。因此，作为科学家我们同样也有义务让公众（也是纳税人）了解我们从事的研究工作，让他们分享我们研究成果给他们带来的知识和快乐！

因此，作为一名从事地球科学研究的科研工作者，在努力搞好自己的科研工作的同时，抽出一些时间来参与公众的科学普及和科学素养提高的工作，尤其是重视对青少年朋友 “走进自然、探知地球”兴趣的培养工作，这既是作为科研工作者的义务，更是一种历史赋予我们的责任。

广大青少年是未来探知地球奥秘的生力军，相信只要我们大家正确及时地引导他们走进自然，培养他们热爱地球的兴趣，提高他们的科学素养，未来不少探知和认识地球的科学大师就会从他们中间诞生！

 

 

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