全球变化科学领域的信息基础设施研究

Research Cyberinfrastructure for Global Change Studies

全球变化科学领域面临着体量巨大、增量迅速、种类繁多的观测数据和模拟数据的挑战,亟需新的研究思路和技术手段,实现数据的有效管理和分析,提高科学发现的效率。本文建议围绕科学数据、科研过程、学科交叉和国际国内合作4条主线开展全球变化科学领域的信息基础设施研究。该项研究需要理解该领域不同学科方向的科学数据,挖掘它们在概念、空间、时间、量纲、格式、编码等方面的联系,建立统一的数据概念模型;需要分析该领域不同学科方向的研究全过程,分析不同过程、阶段之间的共性,建立统一的研究过程模型;需要在"数据-方法-模型-系统-标准"5个层面开展学科之间的共享和集成,建立统一的数据逻辑模型和物理模型、方法库、模型库、集成系统和标准体系;需要发展国际国内的合作伙伴,践行开放共享的共建方案。本文最后概要介绍了这一理念的GlobalChangeOne研究项目的总体设计,以及在遥感科学、生态科学、大气科学、地球系统模式、计算地球系统科学等学科方向的具体研究进展。该项研究有助于促进全球变化科学领域多学科间的交叉研究,有助于提高该领域的科学研究工作的效率,有助于建成全球变化与可持续发展研究全球共享的一体化基础平台。

In the global change area, the volume of and the variety of accumulated observation and simulation da- ta are expanding rapidly, creating challenges for the archiving, analyzing and sharing. To address these issues, this paper suggests four research strengths towards a research cyberinfrastructure in this area： scientific data, re- search process, interdisciplinary study, and national and international collaboration. Research on these aspects will lead to an integrated conceptual data model, an integrated research process model, a data processing module library, a data analysis service library, and a tree of standards and specifications. A research pilot project of Glo- balChangeOne is highlighted to demonstrate the feasibility and the advantages of the proposed research road- map. This research is very promising in facilitating the interdisciplinary studies and accelerating the scientific in- sights in the global change area, and in promoting the establishment of an integrated international platform for global change studies and sustainable development research.