近日，由西太平洋地球系统多圈层相互作用重大研究计划（以下简称西太计划）指导专家组组长吴立新院士领衔，联合西太计划集成项目负责人田纪伟教授、孙卫东研究员、刘海龙研究员、陈天宇教授和曹知勉教授共同撰写的综述文章《透明西太平洋：地球系统科学前沿突破》，在权威学术期刊《中国科学院院刊》正式发表。本文重点介绍了“西太计划”实施以来在西太平洋跨圈层相互作用方面取得的一系列重要理论和技术突破，并对下一步研究工作提出思考和展望。

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图1 “西太平洋地球系统多圈层相互作用”重大研究计划取得的重要理论和技术突破

西太平洋发育全球最典型的沟-弧-盆体系，流固相互作用强烈，是研究地球系统多圈层相互作用的最佳选区。文章重点阐述了西太计划在四大关键领域取得的重要研究进展和成果。一是海洋多尺度动力过程相互作用方面，通过构建国际领先的亚中尺度潜标观测阵列和高分辨率数值模式， 揭示了深海复杂地形调控下能量串级与垂向输运的新机制；二是跨圈层生物地球化学循环方面，深化了对碳-氮-铁等关键元素在海气界面与海底流固界面跨圈层耦合过程的认识，明确了中尺度涡、黑潮等过程对海洋碳汇的调控作用，以及海底冷泉/热液区对碳循环与生态系统的影响；三是深部过程与碳循环方面，对西太平洋板块俯冲起始机制及其对碳循环的调控作用提出了新见解；四是高分辨率地球系统模拟方面， 构建了由地幔动力地 形、构造变形场和地表侵蚀-沉积过程组成的多圈层集 成技术体系，发展了超高分辨率地球系统模式AP3ESM，推动 地球系统模拟从“气候平均态模 拟”迈向“天气尺度过程解析与气候统计结合”的新 时代。

基于西太平洋跨圈层相互作用研究已取得的系统性认知与关键进展，当前的研究已站在一个从现象描述迈向机理量化、从分要素解析迈向系统集成的新起点。然而，要最终实现“透明西太平洋”，仍面临从观测、理论到预测能力的多重挑战。为此，本文提出未来核心任务与方向应着重以下五个方面：一是构建“立体透明”的高分辨率西太平洋深海能量串级协同观测与理论新框架；二是深化“跨圈层耦合”驱动下的多尺度物质循环机制；三是揭示西太平洋构造演化与深部碳循环影响机制；四是突破公里尺度地球系统模拟瓶颈；五是迈向多学科深度汇聚与人工智能赋能的“研究新范式”。

本文作为西太计划的一项重要集成成果，不仅推动了我国地球系统科学在西太平洋区域的跨越式发展，也为我国参与全球海洋与气候治理、服务国家深远海战略提供了至关重要的科学支撑。

文章信息：

吴立新*, 田纪伟, 孙卫东, 刘海龙, 陈天宇, 曹知勉, 荆钊. 透明西太平洋：地球系统科学前沿突破. 中国科学院院刊, 2026, 41(1): 142-151, doi: 10.3724/j.issn.1000-3045.20251215013（点击左下方阅读原文”）.

  • 信息来源:中国科学院院刊等。

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