引言

大气科学人才队伍和科研项目状况集中体现了大气科学领域的基础能力建设情况、自身研究活跃程度以及社会支持状况, 反映了目前大气学科研究的水平和辐射能力。高层次人才状况、专业分布、人才培养及其变化趋势反映了学科领域与团队的发展; 科学研究论文是科学研究和技术开发活动的重要表征形式, 也是评价科技创新能力的主要指标。通过分析, 可以看出大气科学领域经济资源、人力资源和科学条件等方面的基本状况。

受国家自然科学基金委员会的委托, 研究组在有关部门的大力支持下, 组织了对中国气象局、中国科学院4个研究所^①、18所高校、7个有关行业部门和部队的调查, 调研内容主要包括1991—2003年各机构大气科学人员队伍情况、承担大气科学科研项目数量、经费情况。在此基础上, 结合我国大气科学科研论文产出的统计, 初步揭示了我国大气科学发展状况, 提出了发展的优先领域。

① 中国科学院(简称中科院) 4个研究所: 大气物理研究所 (简称大气所) 、寒区旱区环境与工程研究所 (简称寒旱所) 、南京地理与湖泊所 (简称湖泊所) 、遥感应用研究所 (简称遥感所) ; 18所高校: 北京大学、成都信息工程学院、东华大学、复旦大学、中国海洋大学、华东师范大学、解放军理工大学、兰州大学、南京大学、南京信息工程大学、上海大学、同济大学、武汉大学、扬州大学、云南大学、浙江大学、中山大学、中国科学技术大学; 7个行业: 兵团、海洋预报中心、林业、民航、农垦、水利、盐业等。

1 大气科学队伍发展状况 1.1 总体状况

根据调研统计, 国内大气科学队伍总数约为7.8万人, 按照人数多少排序为气象部门占68.0%, 部队占25.6%, 民航占2.7%。高校、兵团、中科院、农垦、林业、盐业、水利、海洋环境预报中心和地方气象部门等单位人员所占比例均在1%以下。

从学历/学位结构来看, 大气科学类人员 (不含部队, 下同) 中具有本科及以上学历的为13095人, 占人员总数的25.2%, 其中博士、硕士分别占人员总数的0.8%, 2.0%。博士和硕士学位人员主要分布在中科院、高校和气象部门, 其中中科院博士105人、硕士40人; 高校博士201人、硕士231人; 气象部门博士173人、硕士842人。从博硕士人员占各机构比例看, 中科院系统博士占32.5%, 硕士占12.4%; 高校系统博士占32.4%, 硕士占37.2%; 民航系统硕士占2%; 海洋环境预报中心博士占7.4%, 硕士占22.2%; 地方气象部门博士占0.2%, 硕士占3.5%; 气象部门博士占0.3%, 硕士占1.6%。中科院大气科学队伍以博士为主, 高校大气科学队伍中2/3以上具有硕士学位。

从各部门人员职称分布情况, 气象部门、高校、中科院正研级绝对值多, 分别为240, 151, 69人。高校的正研级职称比例最大, 为24.3%。海洋环境预报中心副研级职称比例最大, 为51.9%。气象部门本科以上人员和中级以上职称人员数量最多。

1.2 人才专业分布及高层次人才情况

从各部门人才专业分布情况 (表 1) 可见, 传统的天气动力学专业人才最多 (441人); 高校各类专业人才分布比较分散, 有6个专业人数超过50人, 天气动力学、大气化学与环境专业人员较多; 中科院大气物理专业人才最多, 天气动力学次之。大气化学、环境专业 (尤其是大气环境) 的研究人才主要集中在上海和南京两市的高校中。

气象部门具有高级职称的人员共3917人, 其中大气科学类占70.2%, 通信电子类占9.4%, 环境科学类占4.4%, 基础科学类占4.3%, 管理经济类占4.1%, 其他学科占7.5%。气象部门具有硕士以上学历人才1015人, 其中大气科学类占75.4%, 通信电子类占3.8%, 环境科学类占8.6%, 管理经济类占2.8%, 基础科学类占2.7%, 其他学科占6.8%。大气科学专业人才是气象部门高层次人才的主体。

另据统计, 中科院、气象部门和部分大学等科研、教学单位博士生数量都呈明显上升趋势。反映出科研与教学部门人才需求的高层次化。气象部门博士和硕士的数量近几年有大幅度的增加, 从2000年到2003年博士增加了124.7%, 硕士增加了44.2%。

1.3 人才培养情况 1.3.1 国内大气科学人才培养及变化

我国大气科学人才培养由高校、中科院 (大气所和寒旱所) 和中国气象局中国气象科学研究院 (简称气科院) 3方面组成, 其中中科院和气科院只培养硕士及以上研究生, 部分院校如上海大学、同济大学等也仅培养硕士及以上研究生。

由表 2可见, 2003年高校培养博士生72人、硕士生339人、本科生1213人, 其比例分别为4.4%, 20.9%和74.7%; 气科院培养博士6名、硕士18名; 中科院大气所培养博士18名、硕士14名, 寒旱所培养博士7名、硕士11名。由本科以上人才培养的变化情况可见, 各单位尤其是高校培养博士生的数量大幅增加, 其中南京大学增幅最大。硕士生的培养在气科院和大气所中提升力度不大, 气科院、大气所2003年培养的硕士生数量还略有下降; 而在高校中特别是解放军理工大学、南京信息工程大学培养的硕士研究生近年增加的幅度较大, 2003年同2000年相比, 解放军理工大学增加了130%, 南京信息工程大学增加了147%。

1.3.2 中美大气科学高层次人才培养情况比较

以2003年为例, 美国具有授予大气科学专业学位的高校和教育机构有226个, 其中65个单位具有博士学位授予权, 78个单位具有硕士学位授予权, 73个单位具有学士学位授予权; 中国具有大气科学专业学位授予的高校和机构仅有36个, 具有博士授予权的仅10个, 不到美国的六分之一。2003年美国大气科学专业教师队伍中教授/名誉教授257人/28人, 当年培养大气科学专业博士毕业生139人; 中国大气科学专业教师队伍中教授级142人, 当年培养大气科学专业博士107人。中美当年博士毕业比例为77:100。以当年教授与毕业博士之比考察博士培养能力和质量, 中国为1.33:1, 美国为2.05:1。

1.4 大气科学领域实验室人才情况

据不完全统计, 中国气象局、15所高校和中科院等18个单位设置了65个大气科学实验室。其中国家级重点实验室3个, 分别为大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室 (LASG) (大气所)、大气边界层物理和大气化学国家重点实验室 (LAPC) (大气所) 和灾害天气国家重点实验室 (气科院); 省部级重点实验室10个, 其中中国气象局3个、高校5个、中科院2个。根据主要研究专业内容划分, 从事灾害性天气研究的实验室有7个 (约130人), 从事大气探测 (含计量、装备) 研究的实验室有10个 (300多人), 从事卫星遥感及辐射的实验室有7个 (100多人), 从事大气化学 (环境) 研究的实验室有9个 (约100人), 从事气候及气候变化研究的实验室有16个 (约230人), 从事大气物理 (大气污染、大气电学) 研究的实验室有8个 (100多人), 实习台 (含学生实习环境) 有8个 (200多人)。

2 大气科学科研项目发展状况 2.1 大气科学类项目资助情况

大气科学及相关学科的研究是学科和事业发展的基础, 大气科学科研项目数量和资助金额的变化反映着我国大气科学的发展情况。对于各类科研项目, 项目来源依据项目审批单位性质分为国家级、中国气象局和省及省以下3个层次, 国家级又分为国家自然科学基金 (简称基金) 资助和非基金资助两部分。

1991—2003年我国大气科学类项目 (项目金额大于5万元) 数量呈每5年增长1倍以上的持续上升趋势。1991—1995年平均每年有各类项目58项; 1996—2000年平均每年113项, 而2001—2003年平均每年达到244项, 2003年项目总量达到258项。

从项目来源看, 国家级项目数量始终是最多的。1991—2003年国家级项目占总项目数的62.7%。但近年来来自国家级以外的省及省以下和中国气象局项目数量不断增长, 增长速度超过国家级项目增长速度。大气科学类项目数量的增长, 特别是来自国家级以外的项目资助近年来增加较快, 反映出我国大气科学研究日益活跃。

从项目资助金额看, 2001年后项目金额有明显增长。1991—1995年平均资助总额为1823.6万元, 1996—2000年平均资助总额为7260.2万元, 2001—2003年平均资助总额为12483.3万元。各类科研项目中绝大部分资金源自国家级项目, 1991—2003年平均占80.1%。2001年后国家级项目资金所占比例有所下降。特别指出的是, 基金项目在数量上一直比较稳定, 1991—2003年占总量的37.7%, 在国家级项目中基金项目平均占到60%。基金项目资助额1991—2003年平均占国家级项目资助额的24.3%。自1999年以来基金项目资金呈快速上升的趋势, 1999年基金项目金额为717.93万元, 2000年为1225万元, 2003年达到3314万元, 基金项目已成为资助大气科学相关研究最稳定的来源。基金以外其他方面的资助呈现出明显的5年波动, 即在每个五年计划的开始年国家注入大量的资助 (如1991年、1996年、2001年), 投入经费大大超过了同一个五年计划期的其他年份。

不同来源大气科学类项目的平均支持力度有所不同, 1991—2003年, 国家级非基金项目平均每个项目资助额度为127.9万元, 而基金资助项目平均每个项目资助额度为26.9万元; 省及省以下项目平均每个项目资助额度为25万元, 中国气象局资助项目平均每个项目资助额度为31.5万元。

从项目承担单位统计分析, 省及省以下机构承担的项目数量是国家级机构的1倍, 科研单位承担的项目数量远远多于非科研单位承担的项目数, 其总比例为3.9:1。

2.2 项目学科交叉情况

现代大气科学的发展逐渐呈现出多学科交叉融合的发展趋势。一方面解决大气科学的许多问题依赖于其他学科的知识和技术的支持; 另一方面大气科学的成果广泛地应用于其他学科, 纯粹、单一学科的发展模式受到了严重挑战。通过对大气科学类项目研究内容的分析表明, 1991—2003年期间大气科学资助项目的学科交叉领域主要有生态、水文、环境、化学、海洋、地理以及交通、经济等, 涵盖了自然生态系统和经济社会系统的诸多方面。对比分析表明, 非基金项目中交叉学科项目较多, 气象系统外非基金项目中交叉学科项目所占比例最高, 1991— 2003年平均占35.9%, 气象系统内非基金项目中交叉学科项目平均占28%, 均比基金项目中交叉学科项目所占比例高。1996年前后变化非常明显, 即此之前的学科交叉项目数量非常少, 而之后的学科交叉项目明显增多。这一特点在基金项目中反映最为明显, 1996年前交叉学科项目所占比例为6.5%, 1996年后增加到22.8%, 突出反映了近些年大气科学与其他学科的交融。这种变化所带来的不仅仅是大气科学研究视野的扩大和研究触角的延伸, 其更深刻地反映出科学界对天气、气候和气候变化及气候系统的认识更为全面。

3 大气科学文献计量分析

大气科学期刊论文是反映学科研究产出的最主要形式。利用“中文科技期刊数据库”依据论文主题内容对1991至2003年期间国内发表的大气科学相关论文进行了检索, 确定我国大气科学期刊论文的产出。1991—2003年我国国内期刊 (不含英文版期刊) 共刊载大气科学论文36543篇, 数量呈较明显逐年上升。1991—1995年平均1901篇, 1996—2000年平均2913篇, 2001—2003年平均4157篇。

大气科学论文的主要作者 (第一作者) 有2万余人, 从这些主要作者所属机构来分析, 气象部门发表论文为10075篇, 各类院校 (学校、学院、大学) 发表论文为5468篇, 中科院系统发表论文为2326篇, 以上3类机构发表论文占全部可统计机构论文 (不含主要作者机构不详的论文) 的75.6%;从发表在核心期刊的论文数量看, 占95.2%, 其中中科院系统发表在核心期刊的论文占其机构总论文的比例最高。

从主题内容分析, 1991—2003年国内大气科学论文按学科分布情况见表 3。值得关注的是, 环境气象学和有关气象灾害及其防御的论文按数量分别排在了第3位和第6位。两类论文发表数量呈起伏上升趋势, 2000年以后增长较为迅速。2003年与1999年相比, 环境气象学论文增长57.6%, 气象灾害及其防御论文增长了141.4%。大气科学与国家安全、社会和谐全面发展的密切联系可见一斑, 大气科学研究更加关注气象对经济、社会、环境和人类活动的影响。

从大气科学论文刊载期刊看, 1991—2003年国内大气科学论文共分布在2400余种期刊中 (统计年代较长, 未考虑期刊更名情况), 不仅涉及期刊种类较多, 而且数量不断增多。1991年涉及期刊367种, 2003年达到844种; 大气科学论文越来越多地出现在非气象类专业期刊、综合性期刊上, 在一定程度上体现出大气科学受到更多层面的关注, 学科在不断发展, 大气科学的内涵和外延在不断延伸。1991—2003年发表大气科学论文数量在400篇以上的期刊有21种, 包括《气象》、《大气科学》、《南京气象学院学报》、《应用气象学报》、《广西气象》、《气象学报》、《高原气象》、《广东气象》、《气象科学》、《热带气象学报》等, 这些期刊是刊载大气科学论文相对集中的科技刊物。

4 大气科学优先资助领域计量学初步分析 4.1 研究方法与数据分析

大气科学是一门兼容理论和应用的科学, 大气科学立项课题的数量和资助额度能够体现该学科的发展情况, 近几年科技文献发表情况能够反映该学科的研究热点。因此, 把大气科学分为天气动力学理论与天气预报、气候系统与全球变化、人工影响天气、大气化学、大气物理、综合探测系统等6个研究领域, 试图按照国内基础 (优势)、国内热点、国际热点、国内需求等4个方面, 组成对6个研究领域进展情况的衡量判断依据。

采用计量学分析方法, 从这4个方面分析国内大气科学研究项目调研数据以及国内、国际大气科学期刊论文数据。国内大气科学期刊论文数据来源于2003年和2004年《气象》、《应用气象学报》、《大气科学》、《南京气象学院学报》、《热带气象学报》、《气候与环境研究》、《气象学报》、《高原气象》8种大气科学类核心期刊^[1]。国际大气科学期刊论文数据来源于基本科学指标 (ESI) ^[2]中至2005年6月SCI被引次数最多的2004年地球科学论文中的大气科学论文。再以百分率来表征每个方面各研究领域在总体中所处的地位和状态, 根据其占有百分率的多少, 从不同的角度分析研究领域的优先顺序。最后按照政策偏好或者不同的资助目标, 给优先顺序赋予不同的权重, 通过加权评分形成各领域的综合优先领域排序。

将数据科学准确地归类到各学科领域, 是进行研究分析的基础。对于课题数据, 根据课题的题目、课题来源、学科代码、课题类别和承担人所在单位等因素, 综合判断该项目属于的学科领域。对于期刊论文, 根据论文的题目、关键字、来源和作者所在单位等因素, 综合判断该文献属于的学科领域。对于涵盖交叉领域的数据, 则按照主要涉及领域进行归类, 对于难以归类到某一领域的则不做归类, 不列入统计分析的样本中。根据数据的特征, 将数据整理为国内基础 (优势)、国内热点、国际热点3个方面, 再加上各个领域在科学研究上的国内需求程度组成了对各领域优先顺序的4方面衡量依据。

国内基础 (优势) 由课题数目 (气象部门系统内、气象部门系统外、基金委) 和课题资金 (气象部门系统内、气象部门系统外) 两部分组成, 共5个子判据。加权分析后形成我国大气科学研究的现有基础 (优势)。它反映了目前大气科学的研究进展。分析的数据共1444条。

国内热点由2003, 2004年大气科学核心期刊 (8种) 中各领域的文章数目占总体的百分率构成, 它反映了目前我国大气科学研究的热点。分析的数据共1573条。

国际热点由ESI中获取的2004期刊中截至2005年6月SCI被引次数最多的地球科学 (Geosciences) 论文中选出的各领域大气科学论文数目占总体的百分构成, 它反映了目前国际上大气科学研究的热点。分析的数据共106条。

国内需求是根据中国气象事业发展战略研究成果^[3]以及每个领域在科学研究方面目前水平与预期水平的差距, 经研究组综合分析, 形成了国内在科研上目前对各个领域的需求程度, 分值越高需求越大。表 4为各领域国内、国际热点和国内需求各项分值。

4.2 优先领域分析

即便是同一事物, 以不同的立场及不同的角度得到的结论也必然存在差异。从不同的角度, 不同的资助目的来分析各领域的优先顺序得出的观点也不尽相同。为了相对全面地分析各种情况下的优先资助领域顺序, 从同等重要、协调发展, 国内基础与国内需求比较, 国内基础与国内热点比较, 国内基础与国际热点比较4个不同角度来分析各领域的优先顺序。最后再按照政策偏好或者不同的资助目的, 对每个角度分析的优先顺序赋予不同的权重, 通过加权评分形成各领域的综合优先领域排序。

4.2.1 同等重要、协调发展

如果把每个领域都看得同等重要, 使各领域都能齐头并进、全面发展, 就应该把那些暂时发展还不成熟、以前没有引起足够重视的领域放在优先资助的前面。根据1993—2002年的课题数目的多少和课题资金的数量来分析各领域目前的研究程度, 它反映了学术界的关注度以及管理机构对各领域的重视程度。这也同时形成大气科学各领域目前研究状态的“国内基础 (优势) ”。

统计分析表明, 人工影响天气和大气物理的研究基础和发展程度最薄弱, 天气动力学理论与天气预报相对比较成熟。因此如果要同等发展, 应该加强人工影响天气以及大气物理学科领域的投入和发展, 使这两个领域跟上天气动力学理论与天气预报的发展步伐。

4.2.2 国内基础与国内需求的比较

目前国内各领域的研究基础与实际需求的比较可以判别出当前需要重点加强的薄弱领域, 需求越大, 基础越薄弱, 越需要优先资助来加快发展以满足需求, 表 5为分析得出的优先顺序。从表中可以看出, 人工影响天气和大气物理需求最高, 但基础最薄弱, 需要优先考虑资助。

4.2.3 国内基础与国内热点的比较

各领域国内需求与国内热点的比较可以发现容易在国内出研究成果或论文的领域, 基础越好, 而相应国内热点越热, 越容易在国内获得承认, 资金投入的效率越高, 表 6为分析得出的优先顺序。从表中可看出, 在国内天气动力学理论与天气预报基础好, 也是热点, 相对容易出研究成果或论文。

4.2.4 国内基础与国际热点的比较

各领域国内需求与国际热点的比较可以发现易于在国际上出研究成果或论文的领域, 基础越好, 而相应国际热点越热, 越容易在国际上获得承认, 资金投入的效率越高, 表 7为分析得出的优先顺序。从表中可以看出, 气候系统与全球变化在国内基础好, 国际上是热点, 相对容易出研究成果或论文。

4.2.5 基金委的项目数量与国内、国际热点的比较

表 8为基金委的项目数量与国内、国际热点的比较, 由此可见基金委资助与国内热点基本一致。但是如果基金委资助的课题要跟上国际热点, 或者说在国际上取得更多成果, 应该在“气候系统与全球变化、大气化学、综合探测系统”方面加大投入。

4.2.6 基于特定目标的科技政策取向

表 9为根据不同政策偏好, 对4种角度赋予不同的权重得出的优先领域排序, 由此可见, 以不管是重视基础研究还是重视应用研究的政策偏好, 建议优先资助“人工影响天气”和“大气物理”领域; 以重视科学热点和科技前沿的政策偏好, 建议优先资助“气候系统与全球变化”和“天气动力学理论与天气预报”领域; 以重视发展需求与科技前沿结合的政策偏好, 建议优先资助“大气化学”和“综合探测系统与外场科学试验”领域。

5 结语

大气科学发展中优先领域的确定涉及到许多层面, 是一项非常重要而复杂的工作。利用国内现状统计数据列举了4个判据, 从4种不同角度对6大领域的优先顺序的初步分析表明, 不论重视基础研究还是应用研究, 都应优先资助人工影响天气和大气物理领域; 若重视科学热点和科技前沿, 应优先资助气候系统与全球变化和天气动力学理论与天气预报领域; 若重视发展需求与科技前沿结合, 应优先资助大气化学和综合探测系统与外场科学试验领域。目前的判据还有许许多多需要改进的地方, 仅仅是为更加全面、客观地分析大气科学优先发展领域的方法做些探索。

从深层意义上讲, 适应国家需求和世界科技发展前沿的科技发展方向和科技研发重点的确立, 既需要科技管理部门科学决策, 也需要动员各方面的科技力量做长期不懈努力。2006年5月, 回良玉副总理在中国气象局、科技部、国防科工委、中科院、国家自然科学基金委员会联合召开的全国气象科学技术大会上讲话时明确提出, 要动员各方面力量加快建设国家气象科技创新体系。我国大气科学的发展面临着前所未有的大好机遇, 各类从事与大气科学及相关科学研究和技术开发的机构应当紧紧抓住这个机遇, 根据职责分工和优势专长, 审慎思考自身的定位, 找准努力的方向, 进而为气象科学技术发展做出应有的贡献。中国气象科学研究院作为气象部门的科研龙头, 应当在继续加强科学研究的同时, 面向国家需求和世界科技前沿, 着力加强科研成果向业务的转化, 努力为研究型业务建设做出贡献, 使科学技术在增强全社会防御和减轻气象灾害、适应和减缓气候变化、开发和利用气候资源等方面发挥出应有的支撑和保障作用。