英国的科学研究基础设施非常齐备完善，达到世界级标准，这对英国所有领域的科学研究继续处于领先地位和建设创新型国家是至关重要的。这些设施包括传统的大型物理实验设施，但它们也越来越多地采取分布式、网络资源的形式，利用信息和通信技术的进步，以支持新的研究协作模式。

 

英国政府投入的科研经费将分配给七大研究理事会。其中，英国自然环境研究理事会（NERC）主要开展包括海洋、极地、大气、固体地球、陆地和淡水等在内的科学问题的研究。NERC具有战略眼光，并将采取有效的途径，以保持使用这些大型设施的研究人员能够参与并管理公共基金的投入。2009年8月，NERC在网上公布了英国大型科研基础设施的路线图涉及到的地球、环境科学新建或新改造提升的相关科学研究基础设施。

 

 

欧洲极地破冰船北极光号（Aurora Borealis）是新一代集科学钻探与多功能研究平台为一体的重型破冰船，已进入建造阶段，预计2014年有望投入使用。该破冰船长196米，排水量为31000吨，具有50MW方位推进系统和在100米~5000米水深的海域进行海底以下1000米深基岩的深钻探能力。北极光号具有高破冰性能，它适用于全年南、北两极全海域作业，可以在任何季节中自治地潜入冰层达2.5米的北冰洋中心。北极光号可以单船进行深海科学钻探，而无需其他破冰船的协助，并拥有一个能在冰上进行操作的动态定位系统，可以在2米甚至更厚的冰面上进行动态定位，这在航运业上绝对是一次创新。

 

北极光号的另一个独特之处是拥有两个长宽均为7米的月池。月池位于船体中部，是从船体进入海洋的连续垂直通道。科学家可以通过这个通道布放设备而不会受到海风、海浪和海冰的影响。位于船尾的月池主要用于钻探工作，而位于船头的月池则用于其他的科研活动。通过这两个月池，科学家能首次在被海冰覆盖的封闭区域布放非常敏感和昂贵的设备，如遥控或自主式水下设备。

 

 

应用于对流层和地球科学方面研究的长时间有效载重飞机（COPAL）将是一个能够携载沉重的科学仪器进行环境与地球科学研究的飞机，将为世界上任何偏远地区的科学研究搭建平台。这将提供一个独特的机会，可以利用机载测量数据从事多学科的科学实验研究。

 

对飞机的选择主要取决于飞行的时间。C130和A400M军用运输机都将克服目前的空间限制，突破实验室仪器有效载荷的限制，这种方案是基于科技创新的长远利益考虑。从国家层面上，大型飞机运营商主要在英国、德国和法国，而环境研究人员遍布整个欧洲。可以利用这种有效载重飞机，扩大研究范围，特别是没有类似飞机国家的科学家可以借此开展相关研究，从而提高整个欧洲的科学研究水平。

 

 

全球实时海洋观测计划（Argo）是卫星遥感观测的补充（特别是测高学），已经成为海洋内部数据的主要来源，也是关于海洋在气候系统（全球的热和湿气平衡）中所起作用的唯一信息源，提供可操作的海洋监控系统所要求的数据，极大地改进天气预报，被认为是全球环境与安全监测系统（GMES）先导计划和全球综合对地观测系统（GEOSS）的重要组成部分。

 

欧盟Argo计划（Euro-Argo）从2008年1月开始实施，为期30个月。该计划准备建成为欧洲的基础观测系统，以提高欧洲国家的整体能力，为国际Argo计划作出贡献；通过合作在将来更有效地开展工作。

 

 

欧洲多领域海底观测（EMSO）是在EC GEOSTAR计划中启动的。EC计划最近的主要技术发展有：深海地球物理学与海洋学和环境科学网络。EMSO采用的方法是连接前期的自治系统、提供强大和长期实时数据处理能力，并将移动和重新定位海底登录平台整合到系统中。

 

EMSO观测站位于欧洲海岸附近的特定地点，将对欧洲地区的岩石圈、生物圈和水圈的环境过程进行长期实时的监控，获得地震、海底滑坡、海啸、海底风暴、生物多样性改变、污染和其他通过常规海洋学活动未被探测和监控到的事件，促进海底地质学、海洋生态系统和欧洲环境科学的发展。

 

 

全球气候变化可以说是当今人类面临的最严重的环境问题，对全球政治稳定和全球经济产生重要影响。未来使用的气候模型预测的气候可靠性和制定今后的减灾战略都依赖于对大气成分的精确测量。欧洲全球自动观测系统基础设施（IAGOS-ERI）将进一步发展来自空中客机观测O3和H2O（MOZAIC）的经验，利用商业客机，将常规飞机测量方法整合到全球观测系统中，以建立和操作一个分布式基础设施平台。IAGOS-ERI将使用10~20架正在使用的客机组成舰队，针对气候变化至关重要的某一地区提供长期的、校准的对流层和同温层中的重要的化学物质（O3、CO、CO2、NOx、H2O）、浮质和云的测量。这些数据将提供接近实时的天气与全球环境监测，补充和完善空间遥感观测的不足，为气候变化敏感区域提供详细的大气质量变化的垂直分布图，有助于预测并分析气候变化的原因。由4个欧洲定期航线携带该工具，可持续地分布式观测全球的大气成分。

 

 

综合碳观测系统（ICOS）是对欧洲及其临近的西伯利亚和非洲关键地区的温室平衡效应提供综合长期高质量的观测数据的基础设施。作为负责协作数据校准的处理中心，ICOS旨在更深入地了解温室气体源以及它们对气候变化的反应，并对其进行量化。

 

未来若干年ICOS将能实现在全球和区域气候—生物圈反馈的研究工作，将强调密集性、一致性、长期性、综合性地对温室气体和相关环境描述方法和生态系统参数的观测。

 

 

生物多样性研究基础设施（LIFE WATCH）将包括产生和处理数据的设施、观测站网络、数据融合与可互操作性设施，提供多种分析与建模工具的虚拟实验室，以及为研究人员和决策者提供特殊服务的服务中心。LIFE WATCH把分类系统和生态系统信息的所有潜在优势和来自其他资源的遗传数据整合到一个国际虚拟实验室环境中。这些来自生物多样性不同层面（遗传、人口、物种和生态系统）的大量数据集合将开启新的研究机遇，并通过数据挖掘为研究不同层面的生物多样性的模式和机制提供参考，支持理解和管理气候变化（如变化的降雨模式、干旱、火灾、风暴、海平面升高和其他等）对生物多样性的分布、适应和功能方面的影响，以及复杂的和多学科的问题，要求科学家在虚拟组织中进行协作，使得生物多样性e-science环境下“分布式的大范围”研究成为可能。

 

 

北极斯瓦尔巴特群岛的地理位置和广泛的研究基础设施，为生态系统变化及其对食物链的影响、北极地区海洋与大气运输模式、北极冰盖变化的综合观测与分析、从大气边界层到地球表面之间的大气能量平衡，以及大气密度都给卫星监测提供了极好的研究机会。

 

斯瓦尔巴特群岛已经建立了基于海洋与陆地多协作的研究平台，有20所大学以及NERC在此设立了固定的研究站点。北极斯瓦尔巴特群岛综合观测系统（SIOS）将升级现有的基础设施和北极地球观测系统。它将建成集地球物理、地球化学与生物过程研究于一体的平台，监测全球环境变化。这将构建一个数据库框架、欧洲研究人员的元数据库工具，以及一个在线地球观测系统数据的门户。

 

《科学时报》 (2009-12-11 A4 国际)