大气科学是地球科学中最为活跃的分支学科之一。随着地球系统概念的提出，多圈层相互作用影响的重要性日益凸显，大气科学未来的发展趋势必将是实现多学科的深度交叉融合，促进复杂系统动力学等的发展，实现大气科学研究走向精细化、智能化，才能更好地服务社会的可持续发展。过去几十年，我国科学家在重大基础理论方面取得了系统、原创的研究成果。当前，我国气象卫星技术已达国际先进水平，数值天气预报模式基本实现核心技术自主可控，在人工智能和数值预报融合领域具有一定优势。然而，相较欧美发达国家，我国在气候变化、灾害性天气、大气环境等科学前沿领域还没有达到国际领跑水平；在地球系统模式、人工智能、气象灾害等国家重大需求方向存在卡点风险，与国际领先水平仍有明显差距，亟需加强科学研究和技术攻关。近期，我们组织国内大气科学领域近百位专家，通过数十次总体和专题研讨，在对整个大气科学进行体系化梳理的基础上，面向大气科学的纲领性科学和技术问题，凝练出了六个重点领域。其中，国际科学前沿导向的三个领域为：能量水分循环与季风，灾害性天气精准预报，大气环境与健康；国家重大需求导向的三个领域为：地球-社会经济系统耦合、动力学-AI 融合预报预测、重大复合气象灾害风险与防范。我们认为，上述领域的研究突破，可望深入对地球与社会系统互馈机制的认识，推动无缝隙精准和智能预测的发展，增强大气科学服务社会的整体能力。为更好地促进大气科学学科的发展，我们建议：1）联合其他学科设立国家重点研发计划“亚洲水循环与水资源变化”专项（重点科技问题包括：我国三江源地区水循环对全球变暖的响应、亚洲内陆区域水循环与生态环境变化、跨境水资源问题、水循环变化对南水北调工程的影响等）；2）加大原创探索计划项目的支持数量和强度，强化原始创新，特别是大气物理学、天气学、气象灾害等相对薄弱领域；3）引导高科技企业等其他资金联合资助，促进成果转移转化；4）发起国际大科学研究计划（季风系统与人类活动、地球系统碳循环与气候变化），汇聚国内外高水平研究队伍联合攻关。

海洋是生命摇篮、资源宝库和国家安全屏障，是未来人类可持续发展的重要战略空间，是重大科学发现与新理论的孕育地。自15世纪地理大发现和大航海时代开始，人类逐渐从散布在各大洲的文明孤岛走向休戚与共的命运共同体。伴随着观测手段革新，海洋科学的突飞猛进不断地为这一进程保驾护航。海洋科学重大基础理论和发现回答了关乎人与自然发展的核心问题，即地球演化、生命进化和气候变化，照亮人类文明的前行方向。海洋科学，对成灾致灾机理的揭示增强了人类文明抵御自然风险的能力，巩固和拓展文明的生存空间；对资源成藏与开发利用的探索指引人类文明获得赖以生存的资源与能源，有力支撑了未来可持续发展。海洋科学的全面发展助力了大国崛起、推动了人类历史发展。历史表明，科技的研发与运用能够改变人类征服与利用海洋的方式，也直接影响着海洋强国的延续与更迭。“关心海洋、认识海洋、经略海洋”是海洋科学发展的内在逻辑和实践诉求。海洋科学是一门高度综合、学科交叉的科学，其水平与大国崛起休戚相关，关乎全球性危机与挑战的应对与治理，因而当前呈现“系统化”、“导向化”和“全球化”的发展态势。面向探索知识边界、维护海洋国土安全、建设生态文明、保障经济活力、构建海洋命运共同体的需求，今后海洋科学的发展应加快构建海洋系统科学的学科体系；打造维护海洋安全与权益的坚固屏障；推动海洋生态与环境的可持续发展；守住海洋资源与能源命脉；彰显历史使命与大国担当，实现全球海洋治理新格局。此外，对海洋的认知方式需建立贯穿时空尺度与打破圈层界限的协同演化新范式，形成海洋系统与社会经济复合系统耦合互馈的新理念；以大科学装置等为“数据产生”手段，建立跨圈层的观探测-原位实验-数值模拟体系，以海洋大数据-人工智能-数字孪生为“数据再生”手段，为重大理论创新提供方法学变革和信息支撑；组织并发起我国主导的国际大科学计划，从而显著提升我国在海洋科学研究领域的国际影响力，切实提高保障国家安全和服务社会经济发展需求的能力，为建设海洋强国、构建人类命运共同体提供重要科技支撑。

环境地球科学起源于研究人与自然的相互作用，其核心目标是探索和构建一个“宜居地球”。通过技术、理论和方法的创新应用，环境地球科学不仅推动了农业、工业发展和生态环境的改善，还提升了地质灾害的防护能力和人体健康保障，支撑了“安全中国”、“健康中国”、“美丽中国”等国家战略，为人类文明的进步做出了显著贡献。首先，面对环境污染问题，该学科深入研究了地球系统的运行规律及人类活动对环境的影响机制，提出了有效的污染治理措施，为工业生产的可持续发展提供了科学依据；在农业领域，环境地球科学通过分析地球化学元素的分布和迁移转化规律，提供了科学的施肥、灌溉和种植方案，有效改善了农作物的种植效果，并推动了减少化肥和农药滥用的实践，为我国农业现代化提供了重要科技支持。其次，环境地球科学在全球环境治理和生态文明建设中发挥着核心作用。通过探索地球系统的稳定性、复杂性和多样性，该学科解决了一系列重大全球环境问题，如揭示南极臭氧层减少与氯氟烃（CFCs）使用密切相关的事实，充分展示了其在揭示环境问题本质、推动政策制定和全球环境治理方面的重要作用。随着全球环境问题的加剧，环境地球科学的作用更加凸显，它将更有效地推动生态保护和全球可持续发展，为未来全球生态文明的进步提供强大的科学支撑。此外，该学科在建设宜居地球、改善人类健康方面也做出了显著贡献。人类高达90%的慢性疾病与环境因素及其与遗传的交互作用相关，环境地球科学推动了环境健康学科的迅速发展，通过识别与疾病相关的关键环境因素和揭示其中的环境-遗传相互作用机制，制定了一系列有效的干预和预防控制措施，保护了人民的生命健康。本报告将重点介绍环境地球科学的发展历程，探讨其在近百年人类文明中的重要作用，并展望我国环境地球科学的现状及未来发展方向。

报告阐述了工程地质学在地球科学领域的角色、工程地质与人类文明关系、工程地质对人类文明贡献。梳理了工程地质学发展历史和重大历史事件。文明演进中，人类工程活动是对地质环境影响是最直接、最显著的方式之一，工程活动又凝聚着人类认识自然、利用自然、保护自然的宝贵智慧，是实现了人与自然和谐共生的有力行动。工程地质是文明-地质-灾害-工程的重要纽带，工程地质在文明演进中担当改善环境、保障安全、助力发展的角色，工程地质成为文明演进的基础保障。工程地质在原始文明、农业文明、工业文明和生态文明中的人居、交通、能源、防灾和环境建设中始终发挥重要作用。人类文明进程中大规模、高强度的工程活动，始于工业革命时代，对文明贡献的显著增长也始于工业革命，促进了工业文明，加快了生态文明。用大量翔实的案例介绍了工程地质在助推工业革命、助力经济腾飞、保障人居安全和护航地球宜居中发挥的重要作用。归纳了学科近100年对人类文明贡献为：奠基超级工程、保障民生福祉、助力经济腾飞发挥重要作用，推动技术革新、加快生态文明、护航宜居地球不可替代。提出智慧工程地质、生态环境工程地质、行星工程地质、军事工程地质和工程地质社会学是今后重要的发展方向。

人类文明是指人类在社会历史发展过程中创造、积累的物质财富和精神财富的总和。它经历了从原始文明、农耕文明、工业文明到生态文明的演替。地球是人类唯一的家园，因此人类始终无法摆脱对它的依赖，人类依靠地球来获取生活所需、生活场所甚至精神灵感。也就是说，地球的资源养活了我们。即使是地球系统的微小变化也对人类社会和文明进程产生深远的影响。人类文明发展的动力取决于人类认识自然、利用自然、和谐自然的能力。作为研究地球的结构和历史的科学，地球科学的最终功能是认识地球、造福人类，即了解在地球系统中起作用的各种过程，促进对地球资源和环境的有效管理，并助力解决与社会经济有关和具有全球重要性的问题。因此，地球科学在人类文明的发展中无处不在，并做出了卓越贡献。（1）地球科学大幅提升了人类对自然的认知。作为认识地球的科学，地球科学在某种程度上就是对人类自身的认识，因而地球科学对“我是谁、从哪里来、到哪里去”的人类根本问题的认知做出了重要贡献。地球科学的研究对象包括人类的生活空间乃至人类自身，因而催生了与人文科学的紧密联系和交叉融合，对当代的人文思考产生了潜移默化的影响；它揭示了地球历史时期环境和生物演化，为人类文明起源和发展提供了重要线索；地质变迁及其渐变理论为达尔文构建生物进化的思想奠定了坚实的基础，从而彻底改变了人类对自身的认识。（2）地球科学为提高生产力、改善人类生存质量提供重要保障，促进了人类文明的演替。人类社会的生存与发展离不开对能源、资源的开发与利用，人类文明进步更与能源结构的重大更替紧密关联。人类社会经历了三次革命性的能源接替：第一次是蒸汽机的出现使煤炭逐步取代了柴火等传统生物能源，推动了世界科技，经济和社会的巨大变化；第二次是 20 世纪 60 年代中期后石油逐步取代煤炭的主导地位，带来了二战后的经济繁荣和社会发展；第三次是 21 世纪的页岩气革命，天然气的大规模开发利用及可再生能源的不断推广，使人类社会进入一个多能并存、清洁利用、低碳经济的新阶段。而地球科学研究为这三次能源接替和利用提供了坚实的理论基础和实践指南：最早一批大油田的发现得益于背斜说的提出、而后来圈闭说的提出更为石油取代煤炭成为最主要的能源奠定了勘探基础；页岩气革命及可再生能源和核聚变技术的不断推广，满足环境可持续发展对低碳经济的需求。同样，地球矿产资源塑造了文明，地球资源哺育了我们并提供我们的生活方式所需要的物质。人类早期文明（石器时代、青铜器时代、铁器时代）就是根据使用的生产工具种类的划分。伴随着工业化进程矿产资源消费呈指数级增长，使用的金属数量也大幅增加，地球科学支撑了矿产资源的大规模发现。地质学和矿产资源的寻找对我国的社会经济发展的贡献尤为显著。建国初期，西方阵营对社会主义新政权全面封锁，地质学和寻找矿产资源是当时冲破西方封锁的突破口，因矿而生的城市（白银、个旧、大庆、东营、攀枝花、克拉玛依等）见证了地球科学在国家经济建设和社会发展中的贡献。当前，中国面临新一轮的封锁，关键金属矿产成为大国博弈的砝码，地球科学依然任重道远、不可或缺。（3）地球科学研究提升了与自然和谐相处的能力。在人类文明的发展进程中，人与自然的关系也发生了悄无声息的变化。在原始文明时代，限于知识水平、劳动技能和种群规模，人类只能敬畏自然，顺应自然。进入农耕文明时代，人类开启了改造自然的征程。但由于生产力低下，改造自然的力量源主要靠“人多势众”，人与自然的关系则是进退博弈。到了工业文明时代，煤炭和石油需求大爆炸，带来了全球经济的蓬勃发展，但同时也促发了全球性的化石能源传染病，为接下来的危机埋下伏笔，例如，化石能源的过度利用加速了 CO2 排放，导致了全球变暖和生态系统的崩溃、人类活动加剧了地质灾害风险，从而呼唤新的能源革命和新的人与自然的关系。地球科学在解决这些矛盾时发挥了重要作用，为环境保护和灾害防御等提供科学依据，为推动人与自然和谐、可持续发展提供理论支撑。地球科学在历史上推动了人类文明的进步，在未来发展中仍将发挥更大的作用。当前，人类面临着诸多挑战：能源和矿产资源的减少、气候变化、水资源短缺、环境和生态恶化，无不直接与地球科学有关。然而，随着我们现代社会及其需求变得越来越复杂，这些挑战的解决方案也变得微妙，对各国政府和政策制定者来说都是无比艰难的。这时尤其需要对地球系统有更深刻的理解，需要地球科学深化与其他学科的交叉融合，推动未来地球科学向着更深、更远、更综合的方向迈进。