2016年11月15日，美国国家大气研究中心（NCAR）向第45任美国总统政府和第115届国会提交白皮书^[1]，指出未来大气、地球和相关科学联邦资助的优先研究和教育领域，强调地球系统预测的重要价值。该白皮书重点关注天气、水资源、气候、空气质量、空间天气和教育6个领域投资的挑战和重要性。

1、天气

（1）增强数值天气预报业务和地球观测能力。支持美国大学大气研究联盟（UCAR）增进对综合的地球系统科学的基本理解，提升地球系统模式对局地、区域、全国和全球范围内天气条件的模拟能力，并在未来天气和气候研究活动的设计和执行过程中集成社会科学。

（2）美国国家科学基金会（NSF）及其他联邦机构应当支持提升天气预报质量的基础研究和培训，包括物理、化学、地球高层和底层大气、空间环境、天气过程和气候变化、大气气体和气溶胶的全球循环。

2、水资源

水资源研究包括两个重点：一是增进对天气和气候模式水循环的理解，减少模式不确定性；二是研究气候变化对水资源系统的影响，确定水资源管理的潜在效果。

（1）提升模式更及时和精细的洪水预报能力。水资源管理和规划者需要改进积雪和径流预报，提供更多关于春季径流、洪水和市政供水系统的信息。

（2）通过供水技术、管理工具和系统分析的创新，改进城市供水系统。包括以下城市水资源管理行动：开发决策支撑工具，保证城市区域用水的恢复力和可持续性；促进城市水资源供应政策组合多样化，推动共享水资源的虚拟交易；支撑水资源再利用和雨水补给系统的综合管理。

3、气候

研究推进对地球系统中物理、化学、生物和社会因素之间相互作用的理解，增强自然和人类的脆弱性和恢复力，有效地对全球变化做出响应。关注全球气候变化领域呈现出的关键问题：气候变化及人为贡献；气候变化的社会后果；气候变化风险管理的政策选择。

4、空气质量

改进污染物追踪，开发提前一天的空气质量精细预报。从局地到城市尺度、从区域到大陆尺度、从半球到全球尺度描述空气质量和暴露度，并且建立空气模式工具和其他综合模式系统的联系。

5、空间天气

增进对太阳-地球联系的理解，有效应对空间天气事件。通过加强对空间天气的基本了解，提升空间天气观测和预测的准确性、可靠性和及时性。通过基础科学研究和观测提升空间天气产品和服务质量。空间天气业务中心通过科学和技术发展和转型提升预报能力。

6、教育和培训

设定全国科学、技术、工程和数学（STEM）体系的教育目标：吸引与培养地球科学领域新一代STEM专业人士；建立有力的研究研究和评估团队；增强全民技术、科学和定量分析能力；扩大不同领域学科、地理区域、研究机构和个人的参与，填补STEM各领域的差距。