2019年11月8日，美国能源部（DOE）宣布为新的观测和实验研究提供1000万美元支持，旨在提高地球系统模型的准确性^[1]。研究将集中于陆地生态系统科学（TES）和地下生物地球化学研究（SBR）的3种不同类型的环境：陆地环境、流域环境和地下环境。在这些环境中，现有模型无法提供完全准确的表示。

　　1、陆地生态学领域

　　该计划将资助对陆地生态的测量、实验、建模和合成，并在适当的情况下耦合，以改进对陆地生态系统的定量和预测理解，研究范围从基岩到植被/大气界面。该计划强调在系统模型中开展研究，可以通过以下两种方法实现对模型的适用性：过程研究，将新的参数化/模块集成到最新的过程、生态系统、环境或地球系统模型中；直接改进现有的参数化或算法，以及基于现有的观测或建模数据集进行对比分析。

　　研究领域1：地面和地下过程之间的相互作用和反馈

　　改进对跨功能土壤-微生物-植物-大气连续体的关键地上和地下生态和生物地球化学成分/过程之间的相互作用和反馈的理解，从而可以对过程进行深入的了解，并改善整个规模的地球系统预测。本领域将不考虑资助针对无机生物地球化学/污染物的运移、昆虫、动物、人类等宏观生物过程/参与、土地利用管理，以及农业或地貌的研究。

　　研究领域2：甲烷循环的生态控制和反馈

　　对甲烷通量的生态控制新的或更好的理解，特别是与热点-热矩现象相关的，是有可能直接反馈到地球系统的生态控制。该领域将不考虑资助仅专注于模型开发和分析或大气过程的应用程序，也不考虑针对海洋过程、土地管理或农业实践以及宏观生物过程/参与的研究。

　　2、地下及流域水文生物地球化学领域

　　对于地下和流域的水生生物地球化学，资助将考虑适当地包括测量、实验和建模在内的应用程序，并将其耦合在一起，以提供对包括地下水在内的集水系统的结构和水生生物地球化学功能/动力学的定量和预测性理解。

　　研究领域1：增进对现有流域试验田的流域功能的了解

　　该领域主要针对实验室或基于现场的研究，旨在解决特定于任何流域试验田的科学空白。例如：从地下到河流/高渗区，再到陆地环境，对流域的物理、化学和生物学特性的空间异质性和协变性进行表征；河流和湿地生物膜群落组成特征，群落结构-功能与关键生物地球化学过程如营养负荷/循环之间的联系（碳、氮和磷），铁、硫、锰等关键元素的循环，汞、锝、铀和锕以及砷、铬、铅和锌等金属污染物的转化和运输及胶体的形成；阐明在动态/瞬态水文和地球化学条件下控制有机物与养分、关键元素以及金属/污染物之间的络合和氧化还原化学的分子过程；地下水和地表水之间的水、热和溶质等交换通量的定量测量方法，以及通过当地、河段和流域尺度上的植被冠层的可渗透基岩交换通量的定量测量方法。

　　研究领域2：水生物地球化学、生物地球化学和地球化学研究

　　该领域的应用重点包括水源、DOE国家实验室领导的六大科学重点领域（SFAs）项目有关流域以外的流域，以及潮汐和淡水河口的分水岭，旨在更全面地了解从源头到河口的集水区系统的水生生物地球化学功能，改进对涉及这些缺失的结构成分的科学认识。研究领域包括：表征从地下穿过河流/河床带到陆地环境的源头泉，流域中变化的河床以及潮汐和淡水口的物理、化学和生物学特性的空间异质性和协变性；生物膜群落组成的表征以及群落结构功能与关键生物地球化学过程之间的联系，例如碳、氮、磷等养分循环和铁、硫、锰等元素循环和转化；表征造成地下、土壤、水生沉积物以及地下水/地表水相互作用区域生物地球化学活动的“热点”和“热点”现象的存在，持久性和强度的因素的特征；研究局部范围和流域尺度上的扰动（例如干旱、洪水、养分输入的变化）对水生生物地球化学和生态水文学的影响。

　　美国能源部副部长保罗？达巴表示，该计划将有助于更好地理解影响这些环境的关键过程，以及对地球系统的预测。结合实验、观察和模型开发，科学家将提高用模型表达这些过程的能力，从而理解这些复杂过程。   

　　                                                （刘文浩）