美国国家科学基金会(NSF)地学学部(GEO)基金资助战略分析

日期 2006-05-24　来源：科学时报　作者：中国科学院资源环境科学信息中心，国家自然科学基金会地球科学部张志强李延梅柴育成　【大中小】　【打印】　【关闭】

　　美国是当今世界综合国力最强的国家，其强大的国力源于其雄厚的科学技术实力。而美国国家科学基金会（NSF）作为美国联邦政府资助基础科学研究与教育的重要机构，在确保美国各学科领域基础研究的世界领先水平、促进美国经济社会发展方面做出了重要贡献。　　NSF是唯一肩负巩固美国科学和与工程的健康和活力的联邦政府机构，支持所有科学与工程领域的基础研究。虽然NSF的投资只占美国联邦政府研究与开发经费总投入的4%，但其提供了联邦政府支持科研机构基础研究经费的20%。NSF的投资对非医学科学领域的基础科学研究是至关重要的。在过去20多年里，NSF一直是大学基础研究的主要政府资金来源，主要支持诸如计算机科学、数学、物理科学、社会科学、环境科学、工程科学、生命科学的非医学领域等的基础科学研究。NSF支持的基础研究活动导致跨学科的新的知识和技术，造就着世界一流的科学家、工程师、数学家、教育家和其他训练有素的技术专家队伍。　　作为世界上最发达国家的基础研究的政府资助机构，其对基础研究的支持政策、经费投入、项目管理、人才培养、设施建设等情况一直是科学界关注的重点。本文旨在简要分析NSF的经费状况与支持战略重点、近几年的项目申请和资助情况、项目评议情况等，着重分析了美国国家科学基金会地学学部（Directorate for Geosciences, GEO）近年来经费投入及项目资助情况，希望能为我国基础研究科技经费投入、相关部门的基金资助战略和管理机制起到一定的借鉴作用。　　NSF的经费状况及资助情况　　一、 NSF经费来源及分配情况　　NSF的经费来自美国政府拨款。NSF每个财政年度都需向国会提交一份预算请求报告，经国会批准后，由管理和预算办公室（Office of Management and Budget）向其拨款。NSF自成立以来，其年度预算经费逐年上升，到2006财年，NSF的年度预算已经上升到了56亿美元，是其1950年成立时350万美元的1600多倍，与2005财年的54.7亿美元预算相比拟增长2.4%。　　NSF通常将财政年度总预算的大部分资金用于资助研究项目与教育培训项目。如2006财年，NSF用于资助学科研究及相关活动的经费安排是43.33亿美元，与2004财年相比，增加了0.4亿美元，增长了0.9%，与2005财年相比，增加了1.13亿美元，增长了2.7%；用于教育与人力资源的经费是7.37亿美元，与2004财年相比，减少了2.07亿美元，下降了21.9%，与2005财年相比，减少了1.04亿美元，下降了12.4%；资助重要研究设施的经费达2.5亿美元，与2004财年要比，增加了0.66亿美元，增长了35.9%，与2005年相比，增加了0.76亿美元，增长了44%。　　NSF在其《NSF 2001—2006财年战略规划》中引入了PIT目标的概念，即对人才（People）、创新思想（Ideas）和工具（Tools）进行资助。PIT的框架对NSF的内部运作及其在研究和教育上的领导地位产生了巨大的影响。在其《NSF 2003-2008财年战略计划》中，NSF增加了一个新的战略目标——“组织优化”，对PIT框架进一步加以强化。NSF认为，如果不能保证高质量的管理，就不可能完成自身的使命。NSF及其下属各学部2006财年对其4大战略产出目标的投资情况如图1所示。　　NSF的资助活动呈矩阵式结构，纵向资助结构一般以学科为基础，横向则有横跨各学科的优先领域资助计划等，既有利于科学家在基础科学各学科方向上的纵深探索，也有利于对以国家目标为导向的相关领域的已有研究成果和研究力量进行集成和整合。根据NSF 2006财年预算，NSF在2006财年没有提出拟新启动的优先领域，而是继续支持正在执行中的4大优先领域资助计划，即：环境中的生物复杂性、纳米科学与工程、数学科学、人类与社会动力学。　　NSF主任小阿登·贝蒙特博士指出，NSF要通过改进管理工作，开展对各资助类型的评估，如考察自由申请类项目和非自由申请类项目的比例是否合适、个人项目和研究小组类项目以及研究中心类项目是否均衡，寻求提高资助率的途径，进而提高研究人员的生产率。　　二、NSF2000—2004年5年的项目申请与批准情况　　美国国家科学理事会（NSB）每年都将公布NSF前一年度受理项目申请和开展价值评议工作的报告，对NSF前一年度项目申请、资助、评议及相关情况进行汇总与分析。据2004年度报告，2004年度NSF共受理43851项通过竞争性评议的项目，批准10384项申请，资助率为24%，为近10年来NSF资助率水平最低的一年。　　NSF 在2000—2004年的5年中，项目资助率逐年下滑，已从2000年的33%逐年下降到2004年的24%。NSF 主任2005年指出，NSF将努力提高2006财年的资助率。在NSF的7个学部中，地学学部（GEO）的资助率在2000-2004年的5年中分别为39%、40%、35%、36%、33%，地学学部项目的资助率是各学部中资助率最高的。　　三、 NSF 1993—2004年12年项目评议情况　　NSF对项目申请的评议分为3种方式：函评、会评、函评加会评。近年来，只进行会评的项目申请比例逐年上升，从1993年度的41%增长至2004年度的56%，而只进行函评的项目申请从30%下降至10%，函评加会评的项目申请则由23%略增为31%。　　从2001年以来，会评项目占到50%以上，函评加会评的项目数占30%左右；函评项目数从20%以下陆续降低到10%左右。从1999年以来，未评议的项目数占总申请项目数的4%以下。　　地学学部（GEO）近年经费及资助领域分配情况　　一、地学学部（GEO）概况　　NSF地学学部（GEO）是美国政府资助以大学为主的地学基础研究的主要渠道，其经费约占美国政府资助地学基础研究经费的62%。　　GEO的任务是支持对大气、地球和海洋科学领域的研究、基础设施和教育，以深化对整个地球系统的理解。GEO不仅在理解、预测和帮助美国响应环境事件和环境变化中发挥着关键作用，并且在帮助决定更好地利用地球资源中也起到了重要作用。　　GEO基金主要资助对更深入地理解影响全球环境的许多重要过程有贡献的基础研究，如大气和海洋在气候变化中的作用、行星水循环、大气温室气体浓度增加的影响等。一些交叉学科的研究，如气候与水文系统、生物地球化学动力学、生态系统动力学、固体地球形成的过程、太阳对地球系统的影响等都将得到资助。由GEO支持的这些基础研究可以预防并减轻这些影响和其他一些难以避免的自然事件。通过预测和了解像地震、龙卷风、飓风、海啸等这样的自然环境灾害，就可以挽救生命，减少财产损失。与这些研究有关的数据库建设和计算机基础设施建设也将得到资助，以便科学委员会能及时有效地汇集数据资源，让这些数据信息得到有效的利用。　　二、GEO按学科对经费的分配情况及变化趋势　　近10年来，GEO对大气科学、地球科学和海洋科学这3大科学处的经费资助水平总体上来说一直在增加，其中对海洋科学的投资最多，其次为大气科学，资助经费最少的是地球科学。　　三、GEO按NSF的整体优先领域的经费分配情况　　多年来，GEO持续对NSF确立和支持的优先领域进行资助。2004—2006财年，GEO持续对NSF确立和支持的“环境中的生物复杂性”、“纳米科学与工程”、“数学科学”、“人类与社会动力学”4大优先领域相关的研究与教育进行资助。2006财年，GEO对环境中的生物复杂性、纳米科学与工程、数学科学、人类与社会动力学的研究与教育的经费预算分别为：3722万美元、614万美元、707万美元、135万美元。与2005年的计划经费相比，对环境中的生物复杂性、数学科学、人类与社会动力学的研究与教育的经费预算没有变化，但对纳米科学与工程的支持力度有所下降，其经费预算减少了180万美元，下降百分比为22.7%。　　四、 GEO按NSF战略产出目标的经费分配情况　　1、人才目标。人才目标的主要目的是提高地学教育和培训的质量，加强地学各学科领域人才的多样性。GEO将进一步提高对当前地学科学家教育和培训的水平，增加地学科学团体的多样性，使未来的科学家更易接受教育和培训，并进一步加强公众对地球系统综合组分知识的了解。　　2、思想目标。思想目标的主要目的是资助一些有关地球系统的先进知识，它既充分资助跨地学所有学科的研究，也资助那些能起到催化作用的先进的科学研究。　　3、工具目标。工具目标的主要目的是加强基础设施建设，管理地球科学的研究。GEO将在仪器和基础设施建设上投资，包括船舶、宇宙飞船、计算机、雷达、测震仪和进行世界级研究的数据管理系统。　　4、组织优化目标。由于大幅增长的经费强度、持续上升的申请量以及复杂的学科交叉项目都需要细致的管理与评估，但其基本人员队伍水平却一直保持不变，因此，组织管理工作就显得十分重要，它可以使GEO提高自身的组织和管理能力，顺利完成其任务和目标。　　2004—2006财年，GEO的经费预算也充分反映了NSF在其《2003—2008财年战略计划》中确定的4大战略产出目标和10个投资类别相关的资助水平　　五、GEO各科学处2006财年经费状况及优先研究领域　　NSF地学学部（GEO）有3个科学处：大气科学处（ATM）、地球科学处（EAR）和海洋科学处（OCE），分别支持大气、地球和海洋科学领域的研究、基础设施和教育。2006财年，GEO总体预算经费是7.091亿美元，对大气科学处、地球科学处和海洋科学处的预算经费分别为：2.3979亿美元、1.5407亿美元和3.1524亿美元。与2005财年计划经费相比，2006财年GEO总体增加1494万美元，其中大气科学处增加636万美元、地球科学处增加511万美元、海洋科学处增加347万美元。　　（1）大气科学处（ATM）　　2004年的几起极端天气事件使我们意识到天气和气候影响着我们日常生活的方方面面。大西洋、加勒比海或墨西哥海湾的热带风暴很可能会发展成为连续袭击东海岸的强烈飓风,而且有可能会发展成为龙卷风，并产生热带雨或洪灾，因而造成大量的人员死亡和数十亿元的财产损失。地球大气层的高层，会爆发太阳风暴，而太阳风暴爆发时，可能会破坏卫星、影响通讯和航海系统、并引起电塔不能大规模的供电。为了改善我们预测和减轻这些事件的能力，我们需要进一步认识从地球表面到太阳之间的地球大气的物理的、化学的变化，时间范围将从一分钟到一千年。我们需要更深入地认识这些变化的主要趋势、人为变化的影响、系统间的复杂关系及大气圈、生物圈与海洋间的耦合作用。大气科学处(ATM)所支持的研究和教育活动提高了对地球大气和地球空间环境中的成份和变化的认识，提高了对天气、气候和日地系统的认识。　　2006财年，大气科学处请求的经费是2.3979亿美元，与2005年计划的2.3343亿美元相比，增加了636万美元，增加的百分比是2.7%。增加的636万美元主要用于以下几个领域的研究：环境研究的高性能设备运载平台（HIAPER）的运行，这个平台将在2006年开始全面运行；高级模块式非相干散射雷达（Advanced ModularIncoherent Scatter Radar，AMISR）的运行；完善计算机基础设施（cyberinfrastructure）和数字模型，这将有助于获得新的发现，有利于利用大气数据，改进对大气环境的理解。　　2006财年，大气科学处优先支持的研究领域是：自然灾害、生物地球化学循环、环境模拟、计算机基础设施和数字模型、机构间计划和国际计划、新基础设施的建设和开发。　　（2）地球科学处（EAR）　　地震的破坏性可能很强，而且也是无法预测的自然现象。2004年11月发生在亚洲的地震和海啸事件造成了16万人丧失生命，数十亿美元的财产损失，这是近来一个让人难以置信其破坏力的最有说服力的例子。地球科学处（EAR）资助的教育和研究活动将提高我们对由地球表面环境控制的行为和特点的过程的理解，并确定其内部结构、成分及动力学。EAR基金主要支持理论研究、计算、实验室研究和野外研究及科学基础设施。从这些研究中获得的新知识将使人类获得以下的科学基础认识：预测自然灾害（地震、火山爆发、洪涝干旱）并减轻它们对社会的影响；开采和管理矿产资源、能源及水资源；做正确的环境决策。EAR的项目经常是与其它联邦和国家机构合作并相互补充的。　　2006财年，地球科学处请求的经费是1.5407亿美元，与2005年计划的1.4896亿美元相比，增加了511万美元，增加的百分比是3.4%。增加的511万美元主要用于地球透镜计划（EarthScope）设施的运行和科学研究，以及地球科学工作者计算机基础设施的改善。　　2006财年，地球科学处优先支持的研究领域主要有：地球透镜计划（EarthScope）的运行、支持一个强大且灵活多样的研究和教育基金项目计划以产生新的思想和新的技术，并吸引和培养学生等。　　（3）海洋科学处（OCE）　　海洋在气候调解中起着十分重要的作用，同时，也是重要的食物来源和社会极其需求的能源资源。海洋板块的运动不但会造成巨大的海底山脉，而且还会导致地震和海啸。海洋科学处(OCE)支持的研究和教育提高了对海岸盆地和深海盆地的物理、化学、生物过程的认识，提高了对大陆架和深海海床的地质学和物理学过程的认识。OCE也支持设备的建设，包括研究用的船舶、人工操作的深潜式潜水器和运用大量先进技术的观测仪器。海洋科学是一个高度综合了各学科的科学，深入和全面地研究它的基本原理可以使我们进一步认识地球气候、做好资源和灾害的评估、认识到海洋的复杂性并认识它是一个多样性的生态系统。　　2006财年，海洋科学处请求的经费是3.1524亿美元，与2005年计划的3.1177亿美元相比，增加了347万美元，增加的百分比是1.1%。增加的347万美元主要用于与海洋观测站计划（Ocean Observatories Initiative，OOI）相关的开发行动、学术研究船队的运行、海洋研究的先进计算机基础设施的开发。　　2006财年，海洋科学处优先支持的研究领域是：支持一个强大的、灵活多样的研究和教育基金项目计划及相关设施的项目计划，以产生新的思想和新的技术，并吸引和培养学生。　　GEO( 1995—2004年)10年项目资助情况分析　　GEO 2004年度共受理4267项通过竞争性评议的项目，批准1419项，资助率为33%。其中，大气科学处（ATM）受理714项，批准373项，资助率为52%；地球科学处（EAR）受理1840项，批准578项，资助率为31%；海洋科学处（OCE）受理1663项，批准451项，资助率为27%（表3）。GEO项目的平均资助金额（资助强度）达到27.3851万美元，其中，大气科学处（ATM）为31.4294万美元/项；地球科学处（EAR）为21.6704万美元/项；海洋科学处（OCE）为35.7750万美元/项。　　从项目资助率来看，1995—2004年的10年中，GEO项目总体资助率变化在31%～40%之间，其中，1996—2001年，资助率呈上升趋势；2001年以来，资助率呈下降趋势。大气科学处（ATM）的资助率变化在42%～55%之间；地球科学处（EAR）的资助率变化在29%～42%之间；海洋科学处（OCE）的资助率变化在27%～37%之间。大气科学处（ATM）的项目资助率是GEO 3个科学处中最高的。　　从项目资助强度来看，1995—2004年的10年中，GEO项目的年平均资助金额（Annualized Award Amount）在逐年上升，从1995年的平均14.3098万美元/项增加到2004年的平均27.3851万美元/项。其中，大气科学处（ATM）项目平均资助金额从1995年的17.1609万美元/项增加到2004年的31.4294万美元/项；地球科学处（EAR）项目平均资助金额从1995年的10.8978万美元/项增加到2004年的21.6704万美元/项；海洋科学处（OCE）项目平均资助金额从1995年的19.5840万美元/项增加到2004年的35.7750万美元/项。总体而言，对GEO对地球科学处（EAR）项目资助强度一直最低，对大气科学处（ATM）项目资助强度居中，对海洋科学处（OCE）项目资助强度一直最大。　　从反映项目处理效率的项目驻留时间（Proposal Dwell Time）即平均决策时间（Average Funding Decision）来看，1995—2004年的10年中，GEO项目的平均决策时间在逐年下降，从1995年的平均7.41个月降低到2004年的平均5.73个月。其中，大气科学处（ATM）项目从1995年的平均8.34个月波动降低到2004年的平均5.77个月；地球科学处（EAR）项目从1995年的平均7.7个月波动降低到2004年的平均5.9个月；海洋科学处（OCE）从1995年的平均6.42个月波动降低到2004年的平均5.51个月。目前，GEO的3个科学处的项目平均决策时间非常接近，都在6个月以内。　　从项目的平均资助周期来看，1995—2004年的10年中，GEO及其3个科学处的项目平均资助周期均略有增加，但总体变化不大，资助年限都在2.5～3年之间。相对而言，对大气科学处（ATM）和海洋科学处（OCE）项目的资助年限稍长一些，近几年分别在2.8～3年左右和2.7～2.9年左右；地球科学处（EAR）项目的资助周期稍短一些且基本保持稳定，近几年在2.4～2.6年左右。