清華大學地學學科發展歷史背景
全球變化及其影響已成為全人類廣泛關注的焦點。世界各國政治家、科學家和社會公眾都在為減緩全球變化帶來的負面影響而努力。但對於複雜的地球系統，目前人們還沒有完全了解它的運行機理，也還無法準確預測它的演變規律。全球變化研究正是在這種背景下，基於地球科學、生命科學、社會科學和計算科學等多學科交叉發展起來的，以準確預測全球環境變化及其對人類社會的發展帶來的影響的新興研究領域。作為一個快速發展的大國，中國必須在全球變化研究方面處於世界前沿，大力開展全球變化研究刻不容緩。近來，國家已經將全球變化研究列為“十二五”期間重大研究計畫，顯示出我國政府對全球變化研究的高度重視。
清華大學以國家需求為己任，於2009年3月成立了地球系統科學研究中心（以下簡稱地學中心），其宗旨是推動地學學科的籌建並圍繞全球變化問題組織多學科交叉研究。地球系統科學研究中心為清華大學實體院系，通過逐步發展到一定規模後，將在中心的基礎上成立“地球科學系”和“地球科學學院”。
2010年1月，為進一步加強對全球變化熱點問題研究，清華大學根據全球變化研究多學科交叉特點，充分整合校內科研力量，集中優勢科研隊伍，依託地球系統科學研究中心，聯合計算機系、環境系、核能研究院等院系，成立了清華大學全球變化研究院。全球變化研究院將圍繞全球變化問題開展系統科學研究、培養人才、推動地學學科發展。該院近期將重點圍繞地球系統觀測與模擬、全球變化的經濟學問題開展科學研究和研究生培養工作。
清華大學全球變化研究院是依託地學中心，由多個院系發起並聯合成立的虛體機構，其主要職能是整合校內科研力量，針對全球變化研究熱點進行攻關，力爭國家級科研項目並在全球變化研究方面做出突出貢獻，促進清華地學學科跨越式發展。
清華大學歷史上就有較強的地學學科，1929年學校就正式成立地理學系，首任系主任是翁文灝（1889～1971），他是著名地質學家、中國現代地質學的奠基人之一。1933年，地理學系更名為地學系，下設地理、地質、氣象三個組；1946年，抗戰結束後，西南聯大結束，清華大學在北平復學，地學系恢復；1947年，原有的地學系氣象組獨立成氣象學系；1950年，地學系地質組單獨分出，成立地質系；1952年，院系調整，清華大學地學系調出，併到北京大學。
到1952年為止，清華大學地學、地質學、氣象學系共培養畢業生200多人，其中許多人成為著名的學者、教授。據不完全統計，清華大學地學學科有41位畢業生先後當選為中國科學院地學學部院士。榮獲2003年世界氣象組織最高獎及2006年國家科學技術最高獎的傑出氣象學家葉篤正教授就是其中的代表。
宗旨特色與發展方向
建設宗旨
清華大學地學學科建設發展宗旨是：在與大氣、陸地和海洋動態過程相關的物理、化學、生物學和社會經濟領域探索新知，為維護地球生態環境的安全與可持續性做出貢獻，在世界地球科學領域處於領先地位。發展任務
在地球系統及系統間互動作用、地球資源與環境、以及地球系統變化的過程方面，增長認識，傳播新知;建立從局部到全球尺度對人類引起的以及自然的環境變化的預測能力，和對環境變化做出回響的能力;
在地球科學及可持續發展方面培養學生，教育大眾;
集成、綜合併套用科學知識解決諸如生態資源的可持續利用、自然災害潛在威脅的辨識與防範、人類活動對環境造成的後果等社會問題。
學科發展思路與發展方向
學科發展思路：清華大學地球系統科學研究中心暨全球變化研究院將圍繞全球環境變化及可持續發展問題，通過聯合清華大學現有的自然科學和社會科學、工程科學與管理科學的優勢，重點開展全面系統的地球科學研究，促進清華大學的學科發展。學科近期發展方向：清華大學地球系統科學研究中心暨全球變化研究院將面對《我國全球變化研究急需加強的科學問題》（徐冠華等，2010），開展地球系統科學四個領域的研究：
地球系統過程，主要研究地球系統變化規律，以及人類活動與全球變化之間的相互作用關係。
地球系統模式，採用高性能計算機模擬地球系統的大空間尺度和時間過程，推動地球科學定量化發展。
地球系統觀測，為地球系統科學研究提供可靠準確的數據支持和技術手段。
全球變化經濟學，全球變化經濟學以自然科學與經濟學相結合的新概念、新理論及新方法研究全球變化問題，以多學科交叉的思路和綜合評估方法對全球變化決策提供技術與經濟依據。
這四個需要加強的研究領域包含多個研究方向，近期將主要圍繞全球氣候變化科學相關問題，開展下列交叉科學研究：
地球系統觀測
大氣－氣溶膠相互作用
氣候變率與變化
生態系統
土地變化科學
人類對全球環境變化的貢獻與回響
全球碳循環
地球系統模擬
為了開展上述多學科交叉研究，需要在清華大學原有學科基礎上，增加地理學，大氣科學，海洋科學等一級學科。經過前一階段的準備，學校學位評定委員會已批准清華大學自行增列“大氣科學”一級學科碩士學位授權點，授權點設在地球系統科學研究中心，這充分體現了學校對地學學科發展的重視與支持。地球系統科學研究中心將繼續努力，在後面5年中爭取成功增加地理學、海洋科學學科點。
建設步驟
清華地學學科發展確立了“三步走”的規劃：第一步，先成立地球系統科學研究中心，圍繞全球變化研究，籌建發展地學學科；
第二步，計畫在2011年，人員隊伍逐步落實，實力逐步增強後，成立地球系統科學系，並設立地理學、大氣科學、海洋科學學科點；
第三步，人員隊伍進一步擴大，計畫在2012年成立地球科學學院，再增設地質學、地球物理等學科點，並開始招收本科生。同時，在2010年成立的全球變化研究院科學指導委員會的基礎上成立地球科學學院的科學指導委員會。
師資隊伍
地學學科是清華大學新建學科，清華大學將它作為學校人才引進機制改革的試點。學校校務會2009年12月通過了《“地球系統科學研究中心”高層次骨幹教師引進及管理辦法》，這個管理辦法，突出聘用制和崗位競爭制，充分依靠具有國際水平的科學指導委員會在學科發展、科學評價方面的指導作用，充分尊重科學指導委員會的決策建議；充分發揮科學家的首創精神，堅持真理面前人人平等，打破論資排輩現象；盡一切努力為科學家提供長期和穩定的支持，改善科學家的工作條件和生活待遇；進一步擴大開放和交流。師資隊伍建設規劃
師資隊伍建設可分為三個階段：階段I（2010-2013）：此一階段的目標是把地球系統科學研究中心發展成為一個由校內的研究發展為地球系統科學系。教職員工人數達到40人左右，其中：
1.正教授（在國內外有影響的學科帶頭人（以及在地學某一學科方向上有重要成果，學術研究在國內領先的研究人員），人數為10餘人。
2.副教授（具有明顯發展潛力的，年齡在45歲以下，有望在兩三年內衝擊傑出青年基金獲得者的科研教學人員），人數為10餘人。
3.已取得博士學位，通過出國培養和進修等手段，能取得較大學術成果的、有進一步培養前途的年輕學者（含博士後），動態人數為10餘人。
4.高效的學術服務和管理隊伍，人數3～5人。
力爭在上述每個學科方向，至少聘請到1名正教授和2名副教授、多名熟練的工程技術人員，中心配備3－5名管理人員。要積極爭取政府和社會的支持，建設新的教學場館、購置新的實驗設備。研究生人數在此階段達到60人。
階段II(2013-2016)：在此階段成立“地球科學系”或“地球科學學院”，並開展地球系統科學的本科生教學，教師總數達到45-55人。籌措到足夠資金進行學院建設。學院科研研究人員大量在頂尖學術期刊上發表文章。學院開發的全球氣候變化及其結果的新模式可以參加IPCC模型對比報告。
階段III(2016-2019)：在上述基礎上再進行長遠規劃。
引進師資崗位設定
地球系統科學研究中心和全球變化研究院的建立將最終促成地球科學學院的成立。清華大學在環境科學和工程領域、水利科學和水資源管理等與地學密切相關的學科領域已經擁有優秀的教職員隊伍。為了實現上述地球科學特別是全球變化相關的教學科研目標，在聯合目前清華大學優勢學科的基礎上，還需要以下領域教職員工：1.大氣科學
積雲對流cumulusconvection
邊界層湍流Boundarylayerturbulence
大氣模式動力框架Dynamicframeworkforatmosphericmodels
大氣氣溶膠Atmosphericaerosol
雲的微物理過程Cloudmicrophysicsprocesses
大氣輻射Atmosphericradiation
平流層過程Stratosphericprocess
2.海洋科學
海洋模式動力框架Dynamicframeworkforoceanmodels
近海動力學Coastaloceandynamics
海洋混合過程Oceanmixingprocess
海洋生物地球化學Oceanbiogeochemistry
海冰Seaice
3.地理學與生態學
陸面物理過程Landsurfacephysicalprocesses
陸地生物地球化學Terrestrialbiogeochemistry
土地變化科學Landchangescience
生態系統科學Ecosystemscience
4.計算地球科學
地球系統模式耦合技術Couplingtechnologiesforearthsystemmodels
地球系統數值模擬算法Numericalmethodsofearthsystemmodeling
地球系統模式評估Assessmentofearthsystemmodels
地球科學數據同化DataAssimilationforearthscienceapplications
5.綜合交叉科學
碳科學Carbonscience
全球變化經濟學Globalchangeeconomics
對地觀測與地空間信息技術Earthobservationandgeospatialinformationtechnology
空間天氣學Astrometeorology
這些學科方向崗位設定都與中心的四個發展方向密切相關，且直接有助於地球系統建模方面的研究。
教育教學
清華大學地學學科發展的長期目標是在地球科學主要學科方向招收本科生和研究生。初期將圍繞全球變化研究招收研究生。研究生教育
地球系統科學研究中心研究生培養的目標是培養能夠在地球科學領域開展基礎和套用研究的學者和教師，以及在國家政府部門和企業事業單位從事地球環境變化政策制定、執行的高層次專門人才。中心於2009年招收4名研究生，2010年招收11名研究生，研究生的數目會隨著到崗教師數量的增加而相應增加。研究生髮展規模初步定為每名教師5－6名研究生。研究生培養計畫將在2011年完成。
本科生教育
地球系統科學將做為清華大學地球科學教育的特色學科，支撐三個專業方向的本科生教育：地球觀測技術、地球系統模擬、全球變化經濟學。本科教育的主要目標是為本專業的大學生繼續深造或在政府和工業部門就業打下基礎，為其他專業的學生提供地球科學的基本教育。本科生培養將注重三項基本技能的訓練：野外考察與觀測、實驗分析、複雜過程的計算機模擬。詳細的本科生教育計畫在2012年出台。
科學研究與實驗室建設
地球系統科學研究中心和全球變化研究學院將尋求來自大學、政府和私人捐助者的支持，逐步發展一流的教學和科研設施，這些設施對於教師和學生是不可或缺的。初步的實驗設施需求如下：
循環加速質譜儀實驗室：需要碳循環加速質譜儀(CCAMS)，特別是把放射性碳作為全球碳循環的示蹤元素時亟需這樣的設備。該設備可以分析來源於天然水、土壤、沉積物以及大氣中的C14。另外，還需要其他高解析度光譜儀，用於辨別和量化從極地積雪和冰核中提取的大氣樣本和空氣中的碳氫化合物和鹵烴。
穩定性同位素比率質譜儀實驗室：用於高精度測量大氣中重要的微量氣體中的同位素（包括甲烷、一氧化二氮、二氧化碳和一氧化碳）。也可以用於分析碳酸鹽中碳和氧同位素。
生物地球化學分析實驗室：包括一系列可用於海洋、濕地、水生和土壤生態系統研究的化學和生物觀測儀器。電腦控制光線和溫度變化培養生物樣本的孵化器；螢光計和葉綠素螢光計用於觀測葉綠素濃度；元素分析儀；總有機碳分析儀；離散養分分析儀；連續流動養分分析儀；色譜成像儀；CO2隔離低溫萃取設備以及各種各樣的其他儀器。
大氣觀測實驗室和現場觀測站：監測大氣化學和物理性質。累積濁度儀；氣動粒度儀(APS)；煤煙顆粒吸收光度計(PSAP)；黑炭儀；各種氣體分析儀；雲凝結核；追蹤太陽光度儀；紫外分光儀和其他儀器。需要建立車載和現場觀測站。
遙感實驗室：地物光譜特性相關的儀器設備、觀測實驗室、移動式平台、無人駕駛航空器，例如遙感控制氣球、航空器和各種各樣精確定位的成像系統設備；數據處理和成像設備。
高性能地球模擬和計算實驗室：可利用清華大學已建成的高性能計算設施，但需要建設地學中心自己的調試機房和可視化顯示環境。
地理空間信息可視化及成像實驗室：用於地球系統模式結果可視化的三維和二維投影系統。有效生成大幅地圖的大型繪圖設備。
基於全球信息觀測和無線感測器網路的地文台：這是新一代的研究和教學設施，可用於收集、處理和集成各種全球觀測數據。這些數據來自聯網的各類觀測台站、教室、會議、室內實驗設備和其他數據獲取設備。支持實時的現場數據採集，及時而準確地獲取、保存、檢索和分析來自全世界的現場觀測數據、實驗結果和計算機模擬結果。
實地生態系統監測：汽車、無人駕駛飛行器和無線感測器網路可以支持很多現場生態系統觀測，包括天氣、水文地理、水體顏色、空氣組成、土壤特性和定位裝置等。
實地考察和測量站點：包括各種用於實地考察的測量和繪圖設備，所需儀器包括GPS、超音波、超音波和雷射測距儀，雷射雷達，海洋聲納，和其他繪圖工具。其他實驗室和儀器設備將視發展的需求逐步開發。
學科方向
地球系統科學
人類活動和全球變暖的關係問題
碳循環過程及其不確定性研究
大氣氣溶膠對全球變化的影響問題
海洋陸地間的物質和能量交換問題
地球系統模式
大氣模式
陸面模式
海洋模式
冰雪模式
地球觀測技術
面向全球變化的地球觀測數據信息提取與同化
地球系統觀測與模擬數據共享平台建設
地球觀測數據在全球變化研究中的套用
全球變化經濟學
歷史沿革
1929清華大學地理學系成立1933地理學系易名，清華大學地學系成立，下設地理、地質、氣象三組
1946清華大學在北平復學，地學系恢復
1947地學系氣象組獨立，清華大學氣象學系成立
1950地學系地質組獨立，清華大學地質系成立
1952地學系、氣象學系被調整出清華大學，遷到北京大學
1952地質學系被調整出清華大學，組建北京地質學院
2009.03.01清華大學地球系統科學研究中心成立
2010.01.18清華大學全球變化研究院成立
2010.09.01清華大學復建地學學科之第一批研究生入學
2010.09.27清華大學復建地學學科之第一門課程“地球系統科學前沿”開講
