德国研究基金会在地球科学领域的资助布局及其启示*

姜 维

（中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室，北京 100085）

科学技术是第一生产力。当今世界，科学技术已经广泛渗透到社会生产的各个环节，成为推动生产力发展的关键因素。科技进步与自主创新不断推动经济增长方式发生转变，国家科技创新能力已经成为国家综合实力的决定性因素。因此，世界各国尤其是发达国家十分重视科研投入，其国家财政支持是科研投入的重要组成部分。国家在科学研究方面的投入，不仅是国家科研发展的重要风向标，而且能够从中洞悉国际重要领域前沿研究发展布局。国家科学基金会对科研项目的经费资助是国家科研投入的重要渠道和形式。国家科学基金会作为科学研究的主要资助机构，是国家重大科技部署的组织者和推动者，是科学发展的重要支撑和平台，对推动科学发展具有关键性的作用［1］。

德国研究基金会（Deutsche Forschungs gemeinschaft，DFG）是德国核心的独立研究资助组织，其历史可追溯到80多年前的德国科学紧急联合会。从诞生之初，DFG就决定性地侧重于资助和支持优秀的研究。通过资助大学和其他研究机构的科研项目，DFG的资助范围涵盖所有的自然科学和人文社会学科。DFG不仅通过竞争选择最佳研究项目进行资助，促进不同国家研究人员之间的国际合作，还鼓励对早期职业研究人员的培训，帮助其晋升；在德国科学和学术界倡导性别平等，提供科学政策建议，以及促进研究集体、社会和私营部门之间的联系［2］。DFG是一个经过历史检验的自治的科研资助体系，在中国和国际上享有极高的声誉和认可度。DFG对某一学科的资助计划体现了德国科学界对该学科未来发展的前沿方向和热点问题的一致看法，是国际同行的重要参考对象［3］。长期以来，DFG受到国内学者的高度关注，如其科研诚信建设［4］、精英大学计划［5］、特殊研究领域［6］、评审专家系统［7］、国际化战略［8］、科研评审体系［9］，以及项目申请方式［10］等。然而，还没有学者深入到DFG具体的资助项目当中，分析其在某一学科领域的资助对象、方向和布局。

地球科学（Geosciences）是人类认识地球的一门基础科学，以地球系统及其组成部分为研究对象（包括地球物理学、地球化学、地质学、地理学、大气科学、海洋科学和环境科学等），探究其中发生的各种现象、过程及相互作用，并利用获取的知识为解决资源能源供给、生态环境保护、自然灾害应对等关乎人类生存与可持续发展的重大问题提供科学依据与技术支撑［11］。全球气候与环境变化正在深刻影响人类的生存和可持续发展，使得地球科学相关研究受到前所未有的关注［12］。主要发达国家均十分重视地球科学及其相关研究，如张志强等［13］分析了美国国家科学基金会（National Science Foundation）、英国自然环境研究理事会（Natural Environment Research Council）和德国亥姆霍兹研究中心联合会（Helmholtz Gemeinschaft）的地球科学资助战略，而DFG的资助布局尚未得到深入探讨。因此，本文将聚焦于DFG在地球科学领域的资助项目，系统分析其近50年来地球科学的科研布局（包括重点领域和前沿方向），阐明其资助特点，以期为我国地球科学的未来发展以及国家自然科学基金地球科学领域的中长期科技规划、重点科技任务部署等提供决策参考。

1 DFG的资助方式

DFG拥有一套完整的资助体系，包括44种资助方式，其中23种针对独立科研人员提交的提案，12种针对科研机构提交的提案，还有9种是对不同方向的杰出科研人员的奖项。在面向科研人员个人的项目中，分为研究者项目（4种）、主题项目（7种）、论坛项目（5种）和基础设施项目（7种）。面向机构的项目中，也分为主题项目（1种）、论坛项目（4种）和基础设施项目（7种）。在科研奖项中，莱布尼茨奖是最重要的、影响力最大的奖项，堪比德国的诺贝尔奖（表1）。

表1 德国研究基金会的资助方式Tab.1 Funding Instruments of the DFG

2 DFG在地球科学领域的资助布局

在DFG数据库中按研究领域搜索地球科学，并搜索相应的资助方式，共找到9922条记录［14］（检索时间为2019年12月25日），包括项目与子课题（表2）。基础设施项目和奖项不予考虑。

表2 地球科学领域资助布局Tab.2 Funding Pattern in the Area of Geosciences

由于卓越计划和卓越战略代表了德国国家层面在科学研究方面的战略眼光和主导作用，而DFG研究中心和（国际）研究训练小组体现的是DFG本身作为独立自主的研究资助组织对科研主题和方向的深刻洞察和把握，以下首先阐述这4类资助方式（卓越计划、卓越战略、研究中心和（国际）研究训练小组），再将其余项目合并分析。

2.1 科研机构的论坛类资助项目

DFG在2005年启动卓越计划，旨在促进顶级科学研究并提高德国大学和研究机构的质量，体现德国科学界的杰出成就，从而使德国在科研领域更具国际竞争力和吸引力。2017年，卓越计划被卓越战略取代，其目标是通过支持最高标准的研究，加强研究组合并促进研究系统的合作，从而提升德国作为长期研究地的地位，并进一步提高其国际竞争力。截至2019年末，DFG在地球科学领域共资助了7项卓越计划和8项卓越战略。在全球变化的大背景下，DFG格外重视海洋（4项）和气候（2项）领域的研究；剧烈的社会变革也是德国关注的重点，共有5项国家级项目关注古代社会。另外，机器人农业和建筑一体化研究也体现了德国长远的战略眼光。

DFG研究中心的主要目标是在德国大学建立一定数量的、具有国际视野和竞争力的研究中心。这些中心是大学战略规划的重要组成部分，有助于提高其研究声望并进一步明确研究重点。DFG研究中心共成立7所，其中地球科学方向1所，即不来梅大学（Universität Bremen）的“海洋边缘——21世纪海洋地球科学研究课题”，再次彰显了海洋研究在DFG资助布局中的重要性。该研究中心共承担了11个子课题，涵盖了古环境、生物地球化学过程、沉淀过程、地质灾害和人类影响、海洋技术、流体和气体渗漏、海洋与气候、地圈-生物圈相互作用、沉积物动力学等方面。

（国际）研究训练小组由大学建立，通过在明确的研究方案和结构化训练策略的框架内培养博士研究生。其目的是为帮助处在职业生涯早期的研究人员对学术界就业市场的复杂性做好准备，同时鼓励早期的科研独立性。（国际）研究训练小组为德国大学和国外大学之间的联合博士培养计划提供了机会，研究方案和训练策略是由DFG和承担的大学共同确定监督，博士生将分别在相应的合作机构完成为期六个月的研究。在地球科学领域，DFG共资助了30个研究训练小组，其中有8个国际研究训练小组。（国际）研究训练小组的主题涵盖的内容十分广泛，其中地质学和古生物学（11项）以及水研究（9项）方向占了最大的比重。从研究内容来看，气候变化（2项）、自然灾害（2项）、生物多样性（2项）、海洋（2项）以及城市（2项）是近年来研究的热点。值得注意的是由不伦瑞克技术大学与中国科学院青藏高原研究所合作的国际研究训练小组“青藏高原地理生态系统的转型”，其总体目标是评估沉积物和碳通量、水通量和水质的变化将如何影响未来青藏高原的水资源、生物多样性以及物种的组成和分布。

2.2 重点研究对象与前沿方向

将247个研究奖学金、71个Emmy Noether项目、77个Heisenberg项目、5135个研究拨款、1个Reinhart Koselleck项目、63个研究单元及其457个子课题、50个优先项目及其3087个子课题、13个科学网络、1个早期职业研究人员研讨会，以及55个协作研究中心及其608个子课题合并组建一个数据库，包含研究主题、负责人、研究方向和研究期限四项数据，共得到9865条记录（不包含科研机构的论坛类资助项目数量）。根据项目的起始年份，将所有项目分成三个时段：2000年以前共有项目1928项，2000—2009年有4544项，2010—2019年有3393项。

对9865项研究课题的研究主题进行名词的词频统计分析（英语），去掉通用词汇如方法、研究、区域、影响等，选取出现频率超过100次的单词共79个，即为重点研究对象（图1）。气候（Climate，935次）与模型法（Modeling，922次）以超过900次的频率位居前二，再一次验证了气候变化研究在地球科学领域的突出地位，同时表明了模型法是气候研究最重要的方法。海（Sea，713次）和海洋（Ocean，551次）分列第三和第四位，是继气候之后最受重视的研究对象。超过500次词频的研究对象还有沉积物（Sediment，532次）和水（Water，506次）。同位素（Isotope，451次）分析法是继模型法（Modeling）之后最重要的研究方法。在陆地生态系统中，湖泊（Lake，414次）以超过400次的频率最受关注。从研究区域来看，大西洋（Atlantic，445次）得到最多的关注，地中海（Mediterranean，251次）、南极（Antarctic，245次）和全球（Global，239次）分别占据第二、三、四位。

图1 DFG资助项目的重点研究对象出现频率Fig.1 The Frequencies of Priority Research Objects of the Funding Programs of DFG

最重要的研究对象随着时间推移也在不断地变化，图2显示的是2000年以前、2000—2009年以及2010—2019年三个时段出现频率最高的10个单词。2000年以前，海洋、沉积物和大西洋是最多关注的研究对象。可以看到，气候和建模尚未受到应有的重视。2000—2009年，整个地球科学领域受到DFG的高度重视，共资助了超过4500个项目，是2000年以前资助项目的两倍多。这十年间，气候研究和模型法呈现井喷式发展，一举跃居前两位，而同位素法开始受到重视。2010—2019年，气候和模型仍然是研究的重中之重，而另一个明显的变化是研究重点从海（Sea）向海洋（Ocean）转移，且环境（Environment）研究开始突显其重要性。

图2 DFG重点研究对象的变化情况Fig.2 Changes in the Priority Research Objects of DFG

3 结论

DFG在地球科学领域的资助布局可以总结为以下四大特点：

第一，立足全球变化背景，把握学科发展方向。论坛类资助项目和重点研究对象的年代变化都显示，随着愈发显著的全球气候变化，气候学以及与气候形成过程息息相关的海洋科学受到DFG的格外重视，以气候和海洋为研究对象的课题在2000年以后呈现迅猛的上升趋势。同时，模型法和同位素法作为最重要的研究方法也得到快速的发展和广泛的应用。由此奠定了DFG对地球科学未来发展方向的长远认识和深刻把握。

第二，紧跟技术创新发展，鼓励交叉学科研究。从科研机构的论坛类资助项目可以看出，DFG十分鼓励将计算机科学、人工智能、遥感观测等处于迅猛发展阶段的技术手段应用到地球科学的研究当中。通过技术手段与科学研究相结合的方式，大量的交叉学科领域也受到关注，比如机器人农业、自然灾害、生物多样性等。

第三，关注人类社会变革，重视人地关系和谐。论坛类资助项目还显示，除了对地球系统本身自然方面的关注之外，人类社会的变化与发展也受到DFG的重视，比如古代文化、城市生态、社会人类学等。

第四，拥有全球视野，拓宽研究区域。从DFG的重点研究对象可以看出，DFG不仅仅资助与德国或者欧洲相关的研究，更是将视野拓宽到全球范围，尤其对非洲、北极、乃至青藏高原都表现了浓厚的研究兴趣。

4 启示

“十四五”期间，国家自然科学基金地球科学部以“地球宜居性”为主题，确定了八个优先发展领域，包括海洋过程与极地环境、地球系统过程与全球变化、天气及气候系统与可持续发展、人类活动与环境等［11］。这些优先发展领域与DFG的资助布局不谋而合。因此，DFG的资助特点可以对我国地球科学的未来发展以及国家自然科学基金的资助筛选提供有益的参考。

首先，在全球变化的背景下，推动气候科学和海洋科学研究向深度与广度发展。中国作为负责任和有影响力的大国，在气候变化领域需要针对亚洲季风区域气候变化的特点，产出具有引领性的科学判断，提供系统性的应对措施，并由此制定区域发展的最优策略。同时，我国拥有极长的海岸线，海洋资源的保护与利用、沿海经济社会的发展以及海洋强国建设对海洋科学提出了巨大需求，理应受到更多的关注、支持和持续的投入。必须构建海洋系统认知的理论知识体系，发展壮大海洋观测与探测技术，搭建海洋长期监测平台，提升数据获取与积累能力。

其次，鼓励将新兴的技术手段应用到地球科学研究当中，鼓励交叉学科研究的萌生和发展。例如，海洋科学在不断加深与自然科学交叉融合的同时，也与社会科学发生了广泛的融合趋势，以解决人类面临的发展问题，如海陆统筹发展、海洋综合管理、防灾减灾等。因此，交叉学科研究不仅能回答和解决复杂的跨系统问题，还有助于提升人类社会的整体福祉。此外，还要强调技术的自主创新与升级，突破“卡脖子”问题。比如，大气科学研究所需的关键仪器设备仍大多依赖进口，卫星反演算法、数值预报模式和数据融合技术等重要的方法手段仍受国外限制。因此，技术的研发创新以及方法的迭代升级均刻不容缓。

再次，以人为本，解决人类生存与发展面临的环境问题。随着全球人口数量提升、工业化与城市化的进程加快以及经济社会的高速发展，人类不仅要面对地球动力过程和人类工程建设引发的环境灾害和生态破坏，还要面对地球各圈层物理、化学和生物要素对人体暴露和健康的影响，以及经济社会发展带来的水资源和大气污染等问题。因此，需要重视人类社会的历史变迁、人类与环境的互馈效应以及社会-生态系统的协同耦合关系。

最后，打开全球视野，拓展研究区域，与国外高水平科研机构开展广泛和深入的合作。作为国际上有影响力且负责任的大国，在地球科学研究领域，我国应更加重视全球性议题（如气候变化等），更加关注全球性重点区域（如南北极、亚马逊热带雨林等）。同时，以“一带一路”倡议为基础，加强与沿线国家间的科研合作。在与DFG和德国大学的合作中，受到DFG资助的由中国科学院与不伦瑞克大学合作成立的青藏高原地理生态系统国际研究训练小组就是一个成功的范例。