Lagi

3.S: Ringkasan - Geosains

3.S: Ringkasan - Geosains


Mineral adalah blok bangunan batuan dan penting untuk memahami geologi. Mineral diidentifikasi oleh sifat fisiknya yang unik, termasuk kilau, warna, goresan, kekerasan, kebiasaan kristal, patah, pembelahan, dan sifat khusus.


3.S: Ringkasan - Geosains


GEOSCIENCES NSF
DI LUAR 2000

Memahami dan Memprediksi Bumi
Lingkungan dan Kelayakhunian

Komunitas geosains sedang bersiap-siap untuk memasuki abad ke-21 dan menantikan penelitian dan peluang pendidikan yang menantang yang dihadapinya selama dekade berikutnya. Dalam beberapa tahun terakhir, geosains telah menikmati kemajuan besar dalam memahami sistem Bumi dan interaksi kompleks antara berbagai elemen: atmosfer, laut, permukaan tanah dan biosfer. Kemajuan dramatis ini sekarang memberikan peluang baru dan lebih baik untuk geosains, dalam kombinasi dengan disiplin ilmu lain, untuk memberikan layanan penting bagi bangsa melalui prediksi peristiwa yang berpotensi berbahaya atau bermanfaat.

Untuk memberikan strategi untuk memajukan dan mengintegrasikan pengetahuan ilmiah di berbagai geosains dan untuk memberikan layanan penting kepada negara, Direktorat Geosains secara berkala terlibat dalam kegiatan perencanaan jangka panjang untuk mengevaluasi peluang dan persyaratan untuk penelitian, pendidikan, dan infrastruktur. . Proses ini melibatkan komunikasi yang sering dan keterlibatan aktif di antara komunitas penelitian dan pendidikan ilmiah dan staf Direktorat Geosains. Komite Penasihat untuk Geosains telah mengambil peran kunci dalam pengembangan strategi jangka panjang. Komite ini terdiri dari peneliti dan pendidik terkemuka dari disiplin ilmu geosains dan dari sektor akademik, pemerintah, dan swasta. Selain itu, Kelompok Kerja khusus ditugaskan untuk membantu pengembangan strategi dan rencana ini.

Dokumen yang dihasilkan dari kerjasama yang erat ini, Geosains NSF Melampaui 2000, melanjutkan proses perencanaan geosains yang penting, tetapi dibutuhkan perspektif jangka panjang sebagai pengakuan atas Peringatan 50 Tahun NSF dan awal milenium baru. Rencana untuk dekade pertama ini didasarkan pada beberapa asumsi kunci. Pendanaan yang tersedia untuk Direktorat Geosains kemungkinan akan meningkat selama periode ini, tetapi tekanan akan terus berlanjut untuk memilih dan memberikan penghargaan kepada upaya yang dinilai paling tinggi. Direktorat akan terus mencari kemitraan di dalam NSF, dengan lembaga sejenis, dan dengan komunitas internasional untuk memaksimalkan dampak pendanaannya. Secara khusus, Direktorat akan meningkatkan upaya untuk memperluas kesempatan pendidikan untuk semua tingkatan dari Taman Kanak-Kanak hingga sekolah pascasarjana serta memberikan landasan ilmiah bagi tenaga kerja abad ke-21.

Kami senang dapat berbagi visi yang dianut dalam rencana ini. Kami yakin bahwa Asisten Direktur Geosains yang baru, Dr. Margaret Leinen, dan Ketua Komite Penasihat yang baru, Dr. David Simpson, akan berusaha untuk memperluas peran geosains dan akan mendukung masyarakat dalam upayanya untuk mewujudkan visi tersebut. membuahkan hasil di tahun-tahun mendatang.

Robert W. Corell
Asisten Direktur Geosains

Susan Avery
Ketua, Komite Penasihat untuk Geosains

I. KONTEKS UNTUK DEKADE PENEMUAN

Bumi unik di Tata Surya kita. Di antara planet-planet, hanya Bumi yang memiliki kapasitas untuk menopang begitu banyak kehidupan yang berevolusi. Bumi juga selalu berubah. Orbitnya mengelilingi Matahari bervariasi struktur fisik dan kimianya, iklim, cuaca, dan kapasitasnya untuk mendukung perubahan kehidupan pada banyak skala waktu arus laut menggeser permukaan laut naik dan turun benua melayang pegunungan membangun dan mengikis spesies hewan dan tumbuhan berevolusi dan ekosistem darat dan laut mengubah. Sebagian besar variasi ini terjadi dan akan terus terjadi sebagai akibat dari kekuatan alam yang terus-menerus.

Karena variabilitas alami Bumi memiliki efek mendalam pada masyarakat baik secara ekonomi maupun dalam hal kualitas hidup, ahli geosains telah berusaha untuk memahami proses dasar yang menjelaskan perubahan ini. Inilah tantangan geosains -- ilmu atmosfer, kelautan, dan Bumi padat. Geosains telah membuat kemajuan besar di abad ke-20 dengan membuka beberapa misteri yang paling menantang dari sistem Bumi dan dengan demikian, telah melahirkan dan meningkatkan apresiasi kita akan keunikan planet Bumi.

Hari ini kita sangat menyadari bahwa masyarakat memiliki kemampuan untuk mengubah dan/atau mengeksploitasi lingkungan fisik, kimia, biologi, dan geologis planet ini pada semua skala -- lokal, regional, dan bahkan global. Dampak manusia pada komposisi atmosfer, lautan global, sistem iklim, siklus air, lanskap, Bumi yang kokoh, dan keanekaragaman kehidupan itu sendiri hampir pasti akan tumbuh di abad berikutnya seiring dengan meningkatnya populasi global, ekonomi berkembang, dan teknologi muncul. Pada saat yang sama, karena infrastruktur sosial dan teknologi kita yang semakin kompleks, kita lebih rentan dari sebelumnya terhadap bahaya alam, variasi biologis, dan pengaruh antropogenik. Dipandang lebih positif, karena pemahaman kita yang lebih komprehensif tentang lingkungan planet ini, kita ditawari peluang baru dan tak terduga untuk meningkatkan standar dan kualitas hidup.

Dalam konteks modern, geosains tidak hanya mencakup studi tentang komponen Bumi dan interaksinya, tetapi secara khusus mencakup studi tentang pengaruh manusia dan mempertimbangkan dampaknya terhadap masyarakat. Studi ini memanfaatkan berbagai keahlian ilmiah dan teknologi melalui kedua disiplin tradisional dan memperluas penyelidikan interdisipliner. Pemahaman yang berkembang tentang keterkaitan dalam sistem Bumi memungkinkan pengembangan model komprehensif yang mampu memprediksi peristiwa lingkungan dan planet lebih akurat daripada sebelumnya.

Terobosan dalam mengamati, memodelkan, dan memahami sistem Bumi yang kompleks datang tepat pada saat masyarakat sangat membutuhkan nasihat ilmiah yang baik tentang cara mengurangi atau beradaptasi dengan perubahan kelayakhunian planet ini. Geosains siap memberikan kontribusi luar biasa untuk meningkatkan kualitas hidup dengan memberikan informasi yang berguna bagi para pengambil keputusan tentang proses-proses penting di planet, interaksi kompleksnya, dan jika memungkinkan, implikasinya di masa depan. Manfaat dari wawasan geofisika yang komprehensif terlihat di mana-mana -- kebutuhan akan penelitian lanjutan dalam ilmu kebumian tidak pernah lebih mendesak -- janjinya tidak pernah sebesar ini.

II. VISI UNTUK DEKADE KE DEPAN

Menyadari visi National Science Foundation (NSF) untuk memungkinkan masa depan bangsa melalui penemuan, pembelajaran dan inovasi, Direktorat Geosains (GEO), bekerja sama dengan komunitas geosains, telah mengembangkan agenda terfokus untuk memajukan perbatasan ilmu pengetahuan melalui dukungan berkelanjutan dari ide-ide yang menantang, orang-orang kreatif, dan alat-alat yang efektif.

Berdasarkan kemajuan terbaru dalam geosains, tujuan Direktorat NSF untuk Geosains untuk dekade pertama abad ke-21 adalah:

Memberikan manfaat bagi bangsa dengan memajukan pemahaman ilmiah tentang sistem Bumi yang terintegrasi melalui mendukung penelitian berkualitas tinggi, meningkatkan pendidikan geosains dan memperkuat kapasitas ilmiah.

Melalui tanggung jawab penelitian, pendidikan, dan pengabdian kepada bangsa, Direktorat Geosains berkomitmen untuk mencapai tujuan sebagai berikut:

  • Membina penemuan dan pemahaman tentang faktor-faktor yang menentukan dan mempengaruhi proses lingkungan dan planet Bumi.
  • Memperluas pemahaman dan prediktabilitas proses kompleks dan interaktif yang: (i) menentukan variabilitas di masa lalu, sekarang dan masa depan keadaan planet Bumi (ii) mengontrol asal dan status saat ini dari bentuk kehidupan di planet ini dan (iii) mempengaruhi saling ketergantungan masyarakat dan proses planet.
  • Memberikan informasi ilmiah yang dihasilkan dalam bentuk yang bermanfaat bagi masyarakat.

Direktorat menerima tantangan ini dan akan menangani tujuan dan sasaran ini melalui investasi yang ditinjau berdasarkan prestasi dalam karya ilmuwan individu, kelompok kecil dan pusat, dan tim besar yang ditempatkan terutama di lembaga akademik nasional dan organisasi penelitian swasta. GEO akan membangun hubungan uniknya dengan individu dan institusi ini.

Rencana strategis jangka panjang Direktorat ditawarkan dengan keyakinan bahwa ini adalah waktu yang tepat untuk menjawab tantangan dalam mencapai tujuan-tujuan ini dengan memberikan dukungan bagi badan penelitian dan pendidikan nasional yang komprehensif. Melalui dukungan komunitas ilmiah A.S., GEO siap untuk melibatkan ilmuwan, pemerintah, industri, dan warga di seluruh dunia dalam upaya meningkatkan pemahaman kita tentang sifat planet Bumi dan kondisinya saat ini. Penelitian dan ilmu pengetahuan yang didukung GEO akan memberikan informasi kepada pengambil keputusan untuk mengamankan masa depan yang berkelanjutan bagi planet kita dan umat manusia.

AKU AKU AKU. IDE -- AGENDA PENELITIAN

1. Agenda Ilmiah

Agenda ilmiah geosains didasarkan pada kerangka intelektual yang solid yang meliputi:

  • Pemahaman yang sangat meningkat tentang berbagai komponen sistem Bumi yang sebagian besar dicapai melalui penelitian dasar disiplin
  • Pengakuan bahwa memahami interaksi kompleks antara komponen sistem Bumi berada di garis depan dari pertanyaan kunci geosains
  • Kemajuan besar dalam kemampuan mengamati sistem, komputer, dan pemrosesan informasi
  • Memahami variasi historis dalam komponen sistem Bumi dan interaksinya untuk menguji model kami dan untuk memberikan contoh keadaan sistem yang mungkin terulang di masa depan
  • Pengakuan bahwa pengetahuan mendasar tentang sistem Bumi kita telah dianggap sangat penting karena manusia sekarang mampu mempengaruhi proses pada skala planet serta secara signifikan dipengaruhi oleh variasi planet.

Berdasarkan kerangka kerja ini, agenda geosains NSF berfokus pada peningkatan basis pengetahuan kami di bidang-bidang mendasar ini:

&struktur planet raquo
&energi planet raquo
» ekologi planet
& raquo metabolisme planet.

Struktur planet Bumi secara tradisional diperiksa menggunakan sudut pandang disiplin yang mencakup atmosfer, lautan, dan tubuh Bumi. Energi dan dinamika planet melintasi divisi disiplin konvensional tetapi agak artifisial untuk menekankan hubungan esensial mereka. Menambahkan unsur-unsur ekologi planet memungkinkan bidang ilmu kehidupan untuk dimasukkan. Elemen terakhir membahas konsep metabolisme planet di mana planet Bumi terlihat secara holistik. Masing-masing elemen ini memberikan sejumlah tantangan kritis yang menetapkan agenda ilmiah yang harus dikejar selama periode rencana strategis jangka panjang ini.

Untuk menggambarkan variasi spasial dan temporal dari struktur dan komposisi semua komponen sistem Bumi, dari inti dalam hingga atmosfer atas, melalui peningkatan kemampuan pengamatan, teoretis, dan pemodelan.

Secara tradisional, struktur sistem planet kita telah dipelajari dari perspektif disiplin ilmu atmosfer, ilmu kelautan, dan ilmu bumi padat. Melalui upaya pengamatan, teoretis, dan pemodelan selama beberapa dekade, kami telah mengembangkan pemahaman yang cukup rinci tentang struktur dasar planet yang sekarang membawa kami ke batas baru dalam integrasi ilmu-ilmu ini. Pengetahuan tentang struktur fisik dan kimia komponen Bumi telah memberi kita petunjuk penting, yang mengarah pada pemahaman yang semakin besar tentang masa lalu planet ini dan evolusinya hingga saat ini dan di masa depan. Penelitian lebih lanjut tetap untuk menggambarkan struktur dan komposisi komponen padat, cair, dan gas Bumi, khususnya di masa lalu geologis. Contoh dari tantangan ini termasuk pemahaman dan pemantauan variasi komposisi atmosfer, laut, dan bumi padat menentukan peran awan, aerosol, dan umpan balik biogeokimia dalam keseimbangan radiasi atmosfer dan iklim meningkatkan resolusi variasi lateral dan vertikal halus struktur di seluruh Bumi yang padat dan memahami hubungan struktural antara mantel, kerak di atasnya dan litosfer, dan inti yang mendasarinya.

Untuk memahami hubungan antara proses fisik dan kimia dengan berfokus pada pertukaran energi di dalam dan di antara komponen sistem Matahari-Bumi.

Geosains telah membuat kemajuan pesat dalam memahami dinamika massa dan fluks energi yang didorong oleh energi dari dua reservoir besar: Matahari dan panas yang dihasilkan dan disimpan di bagian dalam Bumi. Yang pertama menggerakkan atmosfer dan hidrosfer, dan yang terakhir, dinamika bumi padat dari inti ke kerak. Selama 30 tahun terakhir, pemahaman kita tentang energi dan dinamika planet telah diubah melalui studi observasional dan teoretis. Demikian pula, pemahaman tentang siklus biogeokimia telah sangat ditingkatkan. Kami sekarang siap untuk membuat prediksi yang berarti tentang implikasi perubahan iklim pada skala nasional dan regional. Tantangannya adalah untuk memperluas dan membangun upaya masa lalu ini untuk mencapai pemahaman yang lebih mendalam dan holistik tentang energi dan dinamika sistem Bumi yang lengkap. Contoh tantangan utama adalah untuk memahami evolusi kedalaman Bumi dan interaksi antara interior dan eksterior planet, dinamika iklim dan paleoklimat termasuk efek konstituen atmosfer dan proses samudera, perubahan alami dan manusia yang dipengaruhi dalam siklus biogeokimia dan hidrologi. magnetosfer dan atmosfer atas termasuk konsekuensi energik dan dinamis dari interaksi Matahari-Bumi.

Untuk memahami ekosistem laut dan darat Bumi dan evolusinya, dan interaksi biosfer dengan proses sistem Bumi.

Ekologi planet dan biokompleksitas mempertimbangkan biosfer terestrial dan laut yang terdiri dari beragam ekosistem yang sangat beragam dalam kompleksitas dan produktivitas, sejauh mana mereka dikelola, dan nilainya bagi masyarakat. Ekosistem secara langsung menyediakan makanan, kayu, hijauan, dan serat, serta siklus air, pengaturan iklim, peluang rekreasi, dan habitat satwa liar. Berfungsinya keberlanjutan ekosistem dapat terancam oleh tekanan yang timbul dari sejumlah perubahan lingkungan global. Sistem bioma iklim-terestrial yang terkait adalah kasus kritis. Iklim mempengaruhi bioma terestrial di hampir semua skala waktu karena sistem iklim mengintegrasikan proses jangka pendek dan menerapkan umpan balik ke bioma terestrial. Upaya di masa depan harus melacak tekanan yang berbeda pada ekosistem mengungkap hubungan utama antara lingkungan dan individu, populasi, komunitas, dan ekosistem dan meningkatkan pemahaman tentang kontrol fisik dan biologis pada siklus karbon dan penyerapan CO2. Contoh masalah yang dihadapi ekologi planet termasuk interaksi antara proses biogeofisika dan ekosistem darat dan laut, pertukaran atmosfer-ekosistem skala besar, dan bagaimana mereka dapat diubah di dunia yang lebih tinggi dalam karbon dioksida dan suhu, peran nutrisi dan masukan beracun pada ekosistem dan kemampuan mereka untuk mendukung aktivitas manusia dan mempertahankan keanekaragaman hayati dan bagaimana potensi perubahan keanekaragaman hayati dan iklim global dapat memengaruhi produksi primer bersih global, jejak pertukaran gas, dan fungsi ekosistem penting lainnya.

Untuk memahami hubungan dan umpan balik antara sistem fisik, kimia, geologi, biologi, dan sosial Bumi, bagaimana mereka berevolusi, dan bagaimana mereka memengaruhi biokompleksitas di lingkungan planet ini.

Tiga penelitian sebelumnya, berurusan dengan struktur bumi, siklus massa dan energi, dan proses biogeokimia, membawa kita secara alami untuk mengatasi masalah terintegrasi metabolisme planet dan biokompleksitas di lingkungan. Dorongan baru di abad ke-21 akan menjadi pengakuan bahwa sejarah masa lalu Bumi dan arah masa depan tidak dapat dipahami tanpa integrasi eksplisit dari efek aktivitas biologisnya, termasuk manusia. Pemahaman kita tentang evolusi kehidupan di planet ini masih berkembang, tetapi semakin jelas bahwa kehidupan muncul relatif lebih awal dalam sejarah Bumi dan bahwa pengaruhnya terhadap komposisi atmosfer dan formasi geologi sangat besar. Atmosfer kita yang teroksigenasi secara intrinsik tidak stabil selama jutaan tahun dan hanya dapat dipertahankan melalui proses biologis. Di Bumi awal, kehidupan fotosintesis primitif mengatur panggung untuk bentuk kehidupan seluler yang lebih tinggi dan jalur metabolisme yang semakin efisien yang akhirnya mengarah pada Homo sapiens. Tantangan untuk elemen penelitian ini termasuk menentukan bagaimana siklus biogeokimia karbon, nitrogen, oksigen, fosfor, dan belerang digabungkan, mengidentifikasi transformasi energi apa yang mengendalikan sistem biosfer dan iklim, dan mengembangkan model yang cukup canggih untuk menjelaskan bukti sejarah dan untuk memprediksi perubahan di masa depan. dalam metabolisme planet.

2. Pelayanan kepada Masyarakat

Peningkatan pemahaman yang diperoleh dalam empat bidang yang digariskan dalam Agenda Penelitian pada gilirannya akan melayani masyarakat dan meningkatkan kualitas hidup. Tiga bidang utama telah diidentifikasi: 1) memprediksi kejadian berbahaya, 2) menilai kualitas lingkungan, dan 3) memprediksi perubahan dan variabilitas jangka panjang.

Untuk mengaktifkan prediksi yang andal tentang perubahan signifikan pada kondisi Bumi saat ini. Gempa bumi, badai hebat, badai matahari, dan invasi biologis merupakan ancaman, tetapi kami memiliki kesempatan untuk mengurangi ancaman ini bagi masyarakat. Prediksi peristiwa planet yang ekstrem dapat membantu menyelamatkan nyawa dan/atau mengurangi kerusakan properti.

Untuk memberikan dasar penilaian potensi perubahan alam dan antropogenik terhadap lingkungan seperti kualitas udara dan air, polusi dan erosi pantai, dan degradasi tanah.

»Memprediksi Perubahan dan Variabilitas Jangka Panjang:

Untuk memberikan informasi yang dapat digunakan untuk mengurangi kerugian, mengurangi dampak yang tidak diinginkan, dan memanfaatkan peluang yang timbul dari variasi dan perubahan iklim.

Penyediaan informasi yang andal tentang fenomena geofisika, baik alam maupun pengaruh manusia, yang tepat sasaran untuk memenuhi kebutuhan masyarakat adalah produk penting yang dihasilkan dari penelitian geosains. Kerugian di Amerika Serikat dari bencana geofisika telah meningkat dengan cepat. Peristiwa ekstrim tunggal, seperti angin topan, tornado, gempa bumi, letusan gunung berapi, badai matahari, dan banjir, dapat menyebabkan kerugian beberapa miliar dolar dan sangat mengganggu perdagangan dan aktivitas manusia sehari-hari. Efek kumulatif dari kondisi lingkungan yang kurang dramatis, seperti kekeringan, erosi, perubahan iklim jangka panjang, dan polusi bisa sama-sama menghancurkan.

Harus diakui bahwa penyediaan informasi yang andal juga memberikan banyak peluang positif. Prakiraan cuaca jangka pendek memiliki nilai yang tak ternilai dalam banyak bisnis Proyeksi El Ni o memberikan peluang bagi organisasi yang berpengetahuan luas dan sektor ekonomi Karakterisasi tanah dan kondisi permukaan yang maju memberikan masukan penting untuk kepentingan pertanian dan hidrologi dan mengetahui kondisi tanah memungkinkan perkiraan potensi keparahan gempa yang mengarah pada perbaikan teknik konstruksi.

Dengan menghubungkan ilmu dasar, teknik, kebijakan publik, dan ekonomi, adalah mungkin untuk mengembangkan infrastruktur yang mengurangi dampak dari bahaya yang disebabkan oleh alam dan antropogenik. Pembuatan kebijakan dan perencanaan yang rasional sangat penting dalam mengurangi risiko terhadap masyarakat global yang semakin kompleks. Informasi geosains yang mendasar merupakan fondasi penting untuk mengembangkan kebijakan dan rencana rasional untuk melindungi infrastruktur di area yang berisiko.

IV. ORANG -- AGENDA PENDIDIKAN

Selama sepuluh tahun ke depan, tekanan lingkungan dalam masyarakat seperti yang terkait dengan pertumbuhan penduduk, polusi, sumber daya yang berkurang, cuaca ekstrem, perubahan iklim, perubahan penggunaan lahan, dan cuaca luar angkasa diperkirakan akan menjadi lebih akut dan mahal. Strategi yang seimbang untuk menanggapi tekanan ini harus mencakup upaya untuk menggunakan data ilmiah terbaik yang tersedia dan mengurangi ketidakpastian ilmiah bersama dengan mitigasi dan adaptasi yang bertanggung jawab. Strategi tersebut harus mencakup komponen pendidikan yang efektif untuk memastikan tenaga kerja yang kompetitif untuk abad ke-21. Dengan demikian, komunitas geosains harus siap dengan pengetahuan dan sistem informasi ilmu sistem Bumi yang memadai, kemampuan untuk prediksi dan penilaian, dan agenda untuk mengembangkan pemimpin yang terinformasi dan terdidik untuk membantu membuat keputusan. Pendidikan geosains di berbagai tingkatan akan menjadi kunci untuk memastikan alat dan kepemimpinan sudah ada pada tahun 2010. Program baru yang inovatif dari pelatihan dan pendidikan ilmu sistem Bumi di semua tingkatan harus dimulai dan dikembangkan sekarang untuk memastikan kewarganegaraan yang terinformasi di 2010.

Kesiapan tersebut menuntut berbagai kegiatan pendidikan dengan investasi di beberapa tingkatan termasuk: 1) pendidikan pascasarjana sebagai pelatihan untuk ilmuwan penelitian masa depan dan pendidik melalui beasiswa penelitian dan kesempatan pelatihan untuk memperluas pengalaman 2) pendidikan sarjana melalui teknologi instruksional baru dan muncul dan aktif, langsung, studi berbasis penyelidikan 3) taman kanak-kanak hingga kelas 12 untuk memenuhi rasa ingin tahu yang tak terpuaskan tentang Bumi di kalangan siswa muda 4) literasi geosains publik dengan memanfaatkan jendela alami di Bumi yang disediakan oleh geosains dan 5) -komitmen luas terhadap keragaman untuk meningkatkan partisipasi kelompok yang kurang terwakili di bidang geosains. Semua kegiatan ini akan dikatalisasi oleh pengembangan kurikulum ilmu Bumi yang dinamis untuk dikembangkan bersama dengan mitra lain baik di NSF dan lembaga lain, universitas, masyarakat profesional, dan sektor swasta.

  • Memfasilitasi agenda pendidikan pascasarjana yang lebih terintegrasi yang akan menghasilkan fleksibilitas yang lebih besar dalam pelatihan
  • Memperkuat minat dalam pendidikan sarjana di geosains
  • Mensistematisasikan dan memusatkan upaya K-12
  • Memperkuat fokus pada literasi dan keragaman sains publik dan
  • Memperluas kemitraan dengan Direktorat Pendidikan dan Sumber Daya Manusia NSF.

V. ALAT -- AGENDA PELAKSANAAN

1. Investasi GEO dalam Kemampuan Penelitian

Berhasil mengatasi tantangan dan peluang baru dalam penelitian dan pendidikan akan membutuhkan investasi baru serta modalitas baru. Pengamatan intensif, komputasi, dan sistem informasi akan diperlukan untuk mendukung upaya penelitian dan pendidikan yang diusulkan dalam rencana tersebut.

Penelitian geosains seringkali membutuhkan investasi besar dalam fasilitas dan instrumentasi. Proyek lapangan membutuhkan investasi modal yang signifikan untuk mempelajari proses yang kompleks dan saling bergantung yang meluas ke area yang luas dan jangka waktu yang lama. Dengan demikian, kemajuan ilmu pengetahuan memerlukan komitmen untuk meningkatkan dan memperluas fasilitas untuk mengumpulkan dan menganalisis data pada skala spasial lokal, regional, dan global serta skala temporal yang sesuai. Investasi diperlukan untuk melengkapi laboratorium dengan alat yang diperlukan untuk melakukan studi komprehensif di berbagai geosains.

Informasi waktu nyata adalah ciri dari banyak ilmu kebumian. Misalnya, program lapangan sekarang menggunakan apa yang disebut "pengamatan bertarget" untuk memaksimalkan prediktabilitas sistem geofisika, aktivitas ini tidak dapat dilakukan setelah fakta. Nilai data real-time dalam penelitian dan pendidikan geosains sudah mapan, dan cara pengumpulan data ini harus terus didukung jika Bumi, atmosfer, dan hidrosfer yang padat benar-benar dipelajari sebagai sistem yang digabungkan.

Seperti dalam semua ilmu pengetahuan, fasilitas komputasi modern merupakan sumber daya penting untuk penelitian, namun, sifat data-intensif dari banyak ilmu bumi menciptakan beberapa masalah unik. Pengarsipan data besar-besaran dan sistem distribusi, baik perangkat keras maupun perangkat lunak, diperlukan untuk menyediakan akses ke geodata. Sistem komunikasi global, termasuk Internet, semakin penting dalam mengumpulkan data dari bagian-bagian terpencil planet ini dan mendistribusikannya kepada para peneliti. Skala dan kompleksitas model untuk menggambarkan dinamika sistem Bumi individu, apalagi interaksi di antara mereka, membutuhkan akses ke superkomputer yang paling kuat. Geosains memainkan peran sentral dalam mengembangkan dan menggunakan teknologi informasi.

Tantangan ke depan di bidang infrastruktur dan teknologi antara lain:

  • Memelihara dan meningkatkan fasilitas yang ada untuk instrumentasi dan platform udara, kapal, berbasis ruang angkasa, dan darat
  • Menetapkan program pengumpulan data dengan komitmen untuk pengamatan jangka panjang
  • Menyediakan infrastruktur komputasi yang diperlukan untuk mendukung peningkatan permintaan pemodelan, analisis dan pengarsipan data, dan penelitian
  • Merangsang teknologi baru untuk membangun alat observasi, komunikasi, dan komputasi yang lebih baik.

Direktorat Geosains tetap berdedikasi untuk berinvestasi, terutama melalui lembaga akademis nasional, dalam program penelitian dan pendidikan yang diusulkan dan infrastruktur penting. Sementara hibah peer-review berbasis peneliti utama akan terus menjadi mode utama untuk investasi penelitian, akan diperlukan untuk menambah hibah tradisional dengan pendekatan baru untuk menangani proyek-proyek multidisiplin dan berorientasi tim yang akan membentuk bagian dari strategi masa depan.

Di antara pendekatan yang akan dieksplorasi adalah:

  • Dukungan jangka panjang untuk lembaga multidisiplin yang berfokus pada masalah penelitian yang signifikan
  • Proposal kelompok untuk mendukung tim peneliti untuk melakukan penelitian tentang masalah geosains spesifik yang memerlukan penerapan beberapa metodologi dan
  • Mekanisme dukungan kooperatif di beberapa lembaga sains tentang masalah penelitian geosains yang menjadi kepentingan bersama.

2. Kemitraan GEO

Kemitraan inovatif dalam NSF, di seluruh lembaga sains dan misi federal, dengan lembaga AS lainnya, dan organisasi internasional sangat penting untuk mencapai pemahaman yang lebih lengkap tentang Bumi sebagai sistem yang kompleks. GEO akan bekerja dengan dan melalui mekanisme koordinasi NSF dan akan mencari kemitraan baru yang penting untuk realisasi tantangan yang ditimbulkan oleh agenda sains. GEO berkomitmen untuk bekerja dengan badan koordinasi antar lembaga yang ada dan lembaga individu untuk mengembangkan kemitraan dan kolaborasi program yang diperlukan untuk mewujudkan tujuan yang ditetapkan dalam rencana ini.

Jelas bahwa banyak negara dan organisasi internasional di seluruh dunia semakin berbagi tantangan ilmiah dan tujuan untuk mendapatkan pemahaman prediktif tentang sistem Bumi yang diuraikan di sini. Jelas bahwa pelaksanaan program sains yang mengalir dari agenda sains ini akan membutuhkan kemitraan yang diperluas dan/atau baru dengan pemerintah dan entitas lain di luar negeri. GEO akan terus bekerja dengan berbagai lembaga nasional dan lembaga internasional di seluruh dunia untuk mengembangkan dan menerapkan pengaturan kemitraan agar tujuan dan sasaran rencana ini dapat terwujud. GEO berkomitmen untuk memainkan peran kunci dalam upaya kepemimpinan A.S. untuk mendukung dan menerapkan program penelitian kerja sama internasional utama. Terakhir, upaya khusus akan dilakukan untuk memperluas kolaborasi yang menghubungkan ilmuwan AS dan asing, khususnya ilmuwan dari negara berkembang.

Belakangan ini peradaban jelas menjadi agen sekaligus calon korban perubahan lingkungan. Dampak perubahan yang disebabkan oleh manusia pada sistem iklim, kualitas udara dan air, penggunaan lahan, dan keanekaragaman kehidupan pasti akan meningkat di abad ke-21. Dengan populasi dunia yang meningkat, ekonomi global yang berkembang, dan perkembangan teknologi baru, manusia telah menjadi agen yang kuat untuk perubahan lingkungan pada skala global, regional, dan lokal. Selama periode sejak revolusi industri, bukti ilmiah telah mendokumentasikan perubahan lingkungan yang merupakan hasil dari interaksi kompleks antara sejumlah sistem yang berhubungan dengan alam dan manusia.

Keberhasilan kami di masa lalu dalam geosains telah membantu kami memahami penyebab dan dampak variasi alami Bumi di atmosfer, lautan, serta interior dan permukaan planet. Pengetahuan ini, pada gilirannya, telah mengarah pada pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana variasi tersebut dapat memengaruhi kehidupan kita dan telah mulai menjelaskan bagaimana tindakan kita saat ini dapat menyebabkan perubahan di masa depan.

Rencana Direktorat Geosains ini merupakan bagian integral dari keseluruhan rencana strategis National Science Foundation untuk mencapai tujuan nasional dan internasional. Hal ini dibangun di atas basis pengetahuan yang telah muncul dari prestasi masa lalu kami dalam penelitian dan menanggapi tantangan yang ditimbulkan oleh interaksi antara lingkungan dan aktivitas manusia. Rencana tersebut menguraikan arahan ilmiah yang diperlukan untuk melanjutkan perluasan basis pengetahuan kita tentang sistem Bumi melalui investasi yang bijaksana dalam gagasan, orang, dan alat yang diperlukan untuk mencapai tujuan kita.

Pemahaman kami yang meningkat, dikombinasikan dengan kemampuan pengamatan dan pemantauan yang kuat yang dijelaskan dalam rencana ini, dapat menciptakan prediksi yang terampil tentang variasi masa depan dalam sistem planet kita. Dengan kemampuan ini muncul tanggung jawab untuk memberikan informasi yang relevan kepada masyarakat secara tepat waktu dan dapat dipahami, dan untuk membantu mendidik warga negara dan pemimpin kita sehingga mereka dapat membuat keputusan yang tepat untuk menanggapi perubahan lingkungan.

Rencana ini merupakan elemen kunci dalam menentukan arah masa depan bangsa. Kita mungkin merindukan masa-masa sederhana di mana alam berfungsi dengan indah dan misterius, dan kita tidak mengancamnya. However, we have knowledge that we do pose potentially serious threats to the environment and consequently we are challenge to act responsibly. With that challenge comes the exciting vision -- that we can shape and determine a course that will allow both our society and our unique planet to have a healthy and prosperous future.

This summary version and the associated full plan, Geosciences Beyond 2000, were prepared with the active participation of many individuals. The overall project was conducted under the auspices of the Advisory Committee for Geosciences, chaired by Dr. Susan Avery. A select Working Group was invited to develop materials and review draft versions. Representatives of many of the NSF divisions and programs provided valuable input. The plan was vetted widely in the geoscience community through numerous discussions and town meetings. The assistance of all parties is gratefully acknowledged. Particular recognition should go to Dr. Robert Corell for his vision and enthusiasm for the project, to Dr. Richard Greenfield who led the effort during the critical drafting stages, and to Dr. Thomas Spence who saw the project through to conclusion.

Members of the Advisory Committee for Geosciences during the project

Dr. Susan Avery, Former Chair University of Colorado
Dr. David Simpson, Chair Incorporated Research Institiutions for Seismology
Dr. Eric Barron Pennsylvania State University
Dr. Otis Brown Universitas Miami
Dr. Inez Fung University of California, Berkeley
Dr. Robert Gagosian Woods Hole Oceanographic Institution
Dr. George Hornberger Universitas Virginia
Dr. Emi Ito Universitas Minnesota
Dr. James Knox University of Wisconsin, Madison
Dr. Charles Kolb Aerodyne Research, Inc.
Dr. Margaret Leinen University of Rhode Island (now at NSF)
Dr. Marcia McNutt Monterey Bay Acquarium Research Institution
Dr. Alexandra Navrotsky University of California, Davis
Dr. John Orcutt Lembaga Oseanografi Scripps
Dr. Joseph Pandolfo
Dr. Judith Parrish Universitas Arizona
Dr. David Schimel Pusat Nasional untuk Penelitian Atmosfer
Dr. Sharon Smith Universitas Miami
Dr. Denise Stephenson-Hawk Spelman College
Dr. Lynne Talley Lembaga Oseanografi Scripps
Dr. Robert White Akademi Teknik Nasional

Members of the Working Group


Dr. William Bishop Desert Research Institute
Dr. Kelvin Droegemeier Universitas Oklahoma
Dr. Peter Eisenberger Universitas Columbia
Dr. Jack Fellows University Corporation for Atmospheric Research
Dr. Rana Fine
Universitas Miami
Dr. Vijay Gupta University of Colorado
Dr. Bradley Hager Institut Teknologi Massachusetts
Dr. Frank Harris Universitas Tennessee
Dr. Thomas Jordan Institut Teknologi Massachusetts
Dr. Timothy Killeen Universitas Michigan
Dr. William Merrell Heinz Center
Dr. Berrien Moore Universitas New Hampshire
Dr. Nicklas Pisias Universitas Negeri Oregon

About the National Science Foundation

The National Science Foundation (NSF) funds research and education in most fields of science and engineering. Grantees are wholly responsible for conducting their project activities and preparing the results for publication. Thus, the Foundation does not assume responsibility for such findings or their interpretation.

NSF welcomes proposals from all qualified scientists, engineers and educators. The Foundation strongly encourages women, minorities, and persons with disabilities to compete fully in its programs. In accordance with federal statutes, regulations, and NSF policies, no person on grounds of race, color, age, sex, national origin, or disability shall be excluded from participation in, be denied the benefits of, or be subjected to discrimination under any program or activity receiving financial assistance from NSF (unless otherwise specified in the eligibility requirements for a particular program).

Facilitation Awards for Scientists and Engineers with Disabilities (FASED) provides funds for equipment or assistance specifically required for performance of research to enable persons with disabilities (investigators and other staff, including student research assistants) to work on NSF-supported projects. See the program announcement or contact the program coordinator at (703) 306-1636.

The National Science Foundation has Telephonic Device for the Deaf (TDD) and Federal Relay Service (FRS) capabilities that enable individuals with hearing impairments to communicate with the Foundation regarding NSF programs, employment, or general information. TDD may be accessed at (703) 306-0090 or through FIRS on 1-800-877-8339.


3.S: Ionic Bonding and Simple Ionic Compounds (Summary)

Atoms combine into compounds by forming ikatan kimia. A survey of stable atoms and molecules leads to the octet rule, which says that stable atoms tend to have eight electrons in their outermost, or valence, shell. One way atoms obtain eight electrons in the valence shell is for some atoms to lose electrons while other atoms gain them. When this happens, the atoms take on an electrical charge. Charged atoms are called ion. Ions having opposite charges attract each other. This attraction is called ionic bonding, and the compounds formed are called senyawa ionik.

Positively charged ions are called cations, while negatively charged ions are called anions. The formation of both cations and anions can be illustrated using electron configurations. Because elements in a column of the periodic table have the same valence shell electron configuration, atoms in the same column of the periodic table tend to form ions having the same charge. Electron dot diagrams, atau Lewis diagrams, can also be used to illustrate the formation of cations and anions.

Ionic compounds are represented in writing by a chemical formula, which gives the lowest ratio of cations and anions present in the compound. In a formula, the symbol of the cation is written first, followed by the symbol of the anion. Formula unit is considered the basic unit of an ionic compound because ionic compounds do not exist as discrete units. Instead, they exist as kristal, three-dimensional arrays of ions, with cations surrounded by anions and anions surrounded by cations. Chemical formulas for ionic compounds are determined by balancing the positive charge from the cation(s) with the negative charge from the anion(s). A subscript to the right of the ion indicates that more than one of that ion is present in the chemical formula.

Some ions are groups of atoms bonded together and having an overall electrical charge. Ini disebut polyatomic ions. Writing formulas with polyatomic ions follows the same rules as with monatomic ions, except that when more than one polyatomic ion is present in a chemical formula, the polyatomic ion is enclosed in parentheses and the subscript is outside the right parenthesis. Ionic compounds typically form between metals and nonmetals or between polyatomic ions.

Names of ionic compounds are derived from the names of the ions, with the name of the cation coming first, followed by the name of the anion. If an element can form cations of different charges, there are two alternate systems for indicating the compound&rsquos name. Dalam Stock system, a roman numeral in parentheses indicates the charge on the cation. An example is the name for FeCl2, which is iron(II) chloride. In the common system, the suffixes -ous and -ic are used to stand for the lower and higher possible charge of the cation, respectively. These suffixes are attached to a stem representing the element (which frequently comes from the Latin form of the element name). An example is the common name for FeCl2, which is ferrous chloride.

NS formula mass of an ionic compound is the sum of the masses of each individual atom in the formula. Care must be taken when calculating formula masses for formulas containing multiple polyatomic ions because the subscript outside the parentheses refers to all the atoms in the polyatomic ion.