2022-10-28
关闭窗口2022年度国家自然科学基金专项项目“天气和气候中数据同化的数学理论与算法”指南
随着气象卫星等遥感观测水平的不断提高，数据同化方法在天气预报和气候预测领域正发挥着越来越重要的作用。通过融合数值模型与观测资料，数据同化可反演无法直接测量的关键变量和未知参数，从而显著提高了天气预报和气候预测的能力。观测数据的多源异构性以及地球系统多圈层耦合建模给天气、气候中的数据同化带来诸多困难与挑战。传统的数据同化方法已不能满足需求，亟待从基础理论、新型算法层面实现新突破和给出新的指引。为此，应集中研究数据同化方法的多误差分析理论，建立观测资料的敏感性、不确定性量化理论，构造基于粒子型或混合型的新型滤波算法，发展数据分析与人工智能融合的研究模式，面向我国气象卫星等观测系统以及高性能计算平台，形成具有自主知识产权的天气、气候数据同化新原理和新技术。 国家自然科学基金委员会基础科学板块现启动“天气和气候中数据同化的数学理论与算法”专项项目，将围绕天气、气候中的数据同化方法开展基础理论研究，推动相关领域学科交叉。 一、科学目标 本专项项目旨在围绕天气、气候中的数据同化方法，聚焦并发展相关的数学理论及其计算方法。拟突破数据同化方法线性化或观测量假设的局限，建立同化滤波方法的非线性渐近性分析以及数据敏感性分析理论框架；面向中小尺度、快变灾害性天气和云雨变量同化，发展针对特征反演的新型高效同化算法；聚焦超大规模的反演计算问题，研究适合E级超级计算机的高可扩展数值计算方法，提高数据同化的计算效率和可扩展性；提升多尺度、多场景下的可预报能力。 二、拟资助研究方向和研究内容 （一）数据同化方法的渐近性与敏感性分析及新型滤波方法（申请代码1选择数学物理科学部A04-A06下属代码） 围绕时序观测数据反演的数据同化方法，发展正则化收敛性分析研究新手段，建立滤波方法的渐近性、敏感性分析理论；面向我国自主研发的卫星系统，提出相关科学问题及其新型同化方法，例如建立卫星参数在轨辨识、修正的反演理论，局部尺度模式的新型观测方式及其预报等。 （二）数据同化中模式误差分析与观测信息补足（申请代码1选择数学物理科学部A04-A06下属代码） 研究变分同化模式误差的产生以及对模式误差进行时时修订的新型同化算法，探索集合同化或混合同化模式误差的表达及影响；针对无法直接观测的物理变量，研究是否可以通过卫星等可观测的数据进行重构，提高在局部可观测情况下全球天气预报结果的准确性等。 （三）集合滤波和变分同化的数学分析和高效算法（申请代码1选择数学物理科学部A04-A06下属代码） 针对数据同化高计算成本和复杂大气参数反演的若干难点，构造基于集合滤波和变分同化的高效计算方法，建立其具有严格数学表征的理论分析框架。通过模式空间的降维，实现混沌多项式与降阶集合滤波的有效结合，建立最优性分析；针对具有剧变特征、大噪音的天气现象，构造复杂大气参数的新型正则化反演算法；发展适用于多源气象观测资料变分同化的深度学习理论与方法，提高同化算法的泛化性和可解释性。 （四）气象预报区域尺度的新型模式及融合人工智能的同化算法（申请代码1选择数学物理科学部A04-A06下属代码） 针对具有代表性的天气现象及地理特征，建立多个面向特殊场景、局部区域尺度的气象预报新型模式，验证模型的有效性并估计模式误差；发展人工智能算法，实现小尺度高频观测数据与大中尺度气象预报信息的有效融合，提升局地高分辨率预报准确率；通过数据同化与人工智能的结合，对接小尺度、精细化的预报需求，实现智能天气会商功能。 （五）面向多尺度、多源、多模式的新型变分同化方法（申请代码1选择地球科学部D04、D05下属代码） 针对实际应用中的多尺度、多源观测数据或多模式系统模型，研发新型变分同化方法。对于多尺度资料，通过尺度质量控制、背景误差协方差尺度分离等方式提升数据信息的利用率；针对云雨区模式变量的强非高斯性，构造控制变量高斯转化方法及同化模型；针对临近空间天气跨尺度与跨层性，构造同化过程中的多增量方法以提高迭代效率；建立描述例如大气、海洋与海冰等系统的多模式耦合模型，开展耦合同化方法的研究，提高预测的准确性和稳定性。 （六）面向E级计算机的数据同化方法（申请代码1选择地球科学部D04、D05下属代码） 数据同化中背景误差协方差矩阵描述误差的空间相关性，决定了同化观测时如何协同更新相关的空间点和变量，因此在同化中具有至关重要的作用。开展超大规模的背景误差协方差矩阵的降维近似及其逆矩阵的稀疏表达，研究最优的降维维数和稀疏度使得近似矩阵最大化保留原始矩阵的信息。研究集合卡尔曼滤波同化的同步同化收敛性，与顺序同化进行比较，完善和发展集合卡尔曼滤波理论。 三、资助计划 本专项项目资助期限为4年，申请书中的研究期限应填写“2023年1月1日－2026年12月31日”。计划资助不超过5项，资助强度不超过250万元/项。 申请项目应在理论上提出明确的创新点，在成果应用方面提出可以核查的考核指标。项目研究团队须由包含数学、地学等不同领域的研究人员组成。 四、申请要求及注意事项 （一）申请条件 1.具有承担基础研究课题的经历； 2.具有高级专业技术职务（职称）； 在站博士后研究人员、正在攻读研究生学位以及无工作单位或者所在单位不是依托单位的人员不得作为申请人进行申请。 （二）限项申请规定 1.本专项项目申请时不计入申请和承担项目总数范围，从正式接收申请到国家自然科学基金委做出资助与否决定之前，以及获资助后，计入申请和承担项目总数范围。 2.申请人同年只能申请1项专项项目中的研究项目。 3.其他限项申请要求按照《2022年度国家自然科学基金项目指南》“限项申请规定”执行。 （三）申请注意事项 1.专项项目实行无纸化申请。申请书提交时间为2022年11月21日~11月27日16时。 2.申请人注意事项 （1）申请人在填报申请书前，应当认真阅读本申请须知、本项目指南和《2022年度国家自然科学基金项目指南》的相关内容，不符合项目指南和相关要求的申请项目不予受理。 （2）本专项项目旨在紧密围绕核心科学问题，集中国内优势研究团队进行研究，成为一个专项项目群。申请人应根据本专项项目拟解决的具体科学问题和项目指南公布的拟资助研究方向，自行拟定项目名称、科学目标、研究内容、关键科学问题、技术路线和相应的研究经费等。 （3）申请人登录科学基金网络信息系统https://grants.nsfc.gov.cn/（没有系统账号的申请人请向依托单位基金管理联系人申请开户），按照撰写提纲及相关要求撰写申请书。 （4）申请书中的资助类别选择“专项项目”，亚类说明选择“研究项目”，附注说明选择“科学部综合研究项目”,申请代码1应当按照拟资助研究方向后标明的代码要求选择数学物理科学部和地球科学部相应的申请代码。以上选择不准确或未选择的项目申请将不予受理。 （5）按照“专项项目-研究项目申请书撰写提纲”撰写申请书时，请在申请书正文开头注明“天气和气候中数据同化的数学理论与算法”之研究方向：XXX（按照上述6个研究方向之一填写）。 申请书应突出有限目标和重点突破，明确对实现本专项项目总体科学目标和解决核心科学问题的贡献。 如果申请人已经承担与本专项项目相关的其他科技计划项目，应当在申请书正文的“研究基础与工作条件”部分论述申请项目与其他相关项目的区别与联系。 （6）申请人应当严格按照《国家自然科学基金资助项目资金管理办法》等相关规定和《国家自然科学基金项目资金预算表编制说明》的具体要求，认真如实编报项目预算。 3.依托单位注意事项 （1）依托单位应对本单位申请人所提交申请材料的真实性、完整性和合规性进行审核；对申请人编制预算的目标相关性、政策相符性和经济合理性进行审核。 （2）依托单位应在规定的项目申请截止日期前通过信息系统逐项确认提交本单位电子申请书及附件材料，无需报送纸质申请书。项目获批准后，将申请书的纸质签字盖章页装订在《资助项目计划书》最后，一并提交。签字盖章的信息应与电子申请书严格保持一致。 （3）如依托单位在2022年度未上传过《2022年度国家自然科学基金项目申请承诺书》（以下简称《承诺书》），应从信息系统中下载《承诺书》，由法定代表人亲笔签名并加盖依托单位公章后，将电子扫描件上传至信息系统（本年度只需上传一次）。依托单位完成上述承诺程序后方可提交申请。 （4）依托单位在项目申请截止时间后24小时内，通过信息系统在线提交本单位项目申请清单。清单提交后，国家自然科学基金委方可接收项目申请材料。 4.本专项项目咨询方式 国家自然科学基金委员会数学物理科学部 联系人：赵桂萍 联系电话：010-62327191 国家自然科学基金委员会地球科学部 联系人：刘哲 联系电话：010-62328511 （四）其他注意事项 1.为实现专项项目总体科学目标，获得资助的项目负责人应当在项目执行过程中关注与本专项其他项目之间的相互支撑关系。 2.为加强项目之间的学术交流，本专项项目群将设专项项目总体指导组和管理协调组，并将不定期地组织相关领域的学术研讨会。获资助项目负责人必须参加上述学术交流活动，并认真开展学术交流。2022年度国家自然科学基金专项项目“微纳多孔介质的固液界面力学和限域反应流动”指南
物质输运，特别是微纳多孔介质中的输运问题，不仅是力学领域的学术前沿和研究热点，而且是化工领域高新技术的理论基础。研究微纳受限空间内化工过程的特征与规律，实现高效、安全、可控的化工过程，有望为化工行业转型升级提供重要驱动力。各种微纳化工过程都需要通过界面和流动来实现。近年来，力学研究已逐步拓展到微纳米尺度；微纳化工过程的技术创新对微纳米尺度力学研究提出了新的要求，复杂化学环境下的固液界面力学、多相流动、传质传热机理、界面反应电荷转移规律等相关基础科学问题研究成为瓶颈难题。 为发挥国家自然科学基金解决国家重大需求背后的基础科学问题的支撑作用，针对典型微纳化工过程中反应流动等共性基础科学难题，国家自然科学基金委员会基础科学板块现启动“微纳多孔介质的固液界面力学和限域反应流动”专项项目，将围绕微纳化工领域微纳米尺度下多相界面处力化强耦合作用的基础科学问题开展研究。 一、科学目标 本专项项目旨在深入探索空间、时间、能量多尺度层次的力化耦合作用，实现微纳米尺度化工材料的精准合成，开展物质输运实验并构建限域传质的力学理论，揭示固体表面化学不均匀特性对动态润湿和微流动的影响，阐明力化电耦合下移动接触线的微观力学机理，发展适用于微纳尺度表界面体系和相关化学过程的新理论和新实验方法，突破微纳化工高新技术创新发展的理论和技术瓶颈，推动微纳米力学的跨越式发展，为微纳化工过程的优化设计提供基础性理论支撑。 二、拟资助研究方向和研究内容 （一）化学不均匀表面的动态润湿及微流动（申请代码1选择数学物理科学部A09下属代码） 固液界面和流动是微纳化工过程中高效传质传热的关键，固体表面化学特性与流体界面相互耦合，产生复杂的动态润湿及微流动行为。开展表面化学特性与流体动力学耦合作用的实验和数值研究，建立高精度的界面间断模型和高分辨率的守恒清晰界面方法，实现对化学不均匀性表面上动态润湿和微流动的精确三维数值模拟，通过引入分子涨落效应揭示微米尺度界面流动的力学机理，开发微流体混合增强的实验新方法，基于表面化学不均匀性实现反应流体调控的新技术，为强化物质和能量传输及相关化工过程的优化提供支持。 （二）力化电耦合下移动接触线的微观力学机理（申请代码1选择数学物理科学部A08下属代码） 力化电多场耦合下的复杂流动是一种强耦合、强非线性、跨尺度的力学行为，也是控制微纳化工过程的关键。移动接触线的微观力学机理对纳微流动与输运具有重要意义。发展力化电耦合流动与输运的跨尺度实验和计算方法，自下而上地从分子间和界面作用出发探索移动接触线跨尺度行为的复杂性根源，揭示溶解输运、黏性失稳、力化电润湿等的多阶涌现行为，研究应力、反应、电场、界面等多效应耦合对移动接触线动力学性质的影响，从量子尺度出发逐层级地揭示力化电耦合下移动接触线的跨尺度行为及动力学机理，为微纳化工流动的过程控制和优化提供理论基础。 （三）微纳尺度限域反应流动的力学理论及跨尺度关联（申请代码1选择数学物理科学部A08下属代码） 微纳尺度下的固液气界面分子间力、流体相态和反应规律是理解微纳化工过程内在机理的前提和关键。开展限域传质的精准实验表征及考虑量子效应的分子模拟，获取微纳尺度固液气界面的微观力学信息和界面反应电荷转移规律，明确限域反应流动的驱动机制和边界条件，构建限域传质的力学理论模型，揭示限域效应、尺寸效应、量子效应、界面化学过程等对微纳尺度反应流动规律的影响机制，探索电子尺度、分子尺度和微纳尺度直至宏观尺度力学模型的关联，为限域反应流动的优化设计提供跨尺度力学理论描述。 （四）多孔介质内反应流动机制与材料设计制备（申请代码1选择化学科学部B08下属代码） 多孔材料孔道的多尺度精准调控直接决定微纳化工过程效率。开展适用于微纳化工过程多孔材料的设计与可控制备，明晰客体反应介质的微观反应动力学和热力学对反应流动的影响机制，形成微纳多孔材料的输运与反应理论，揭示孔道微环境、尺度、构型等与微纳化工过程效能的关联规律。发展微观形貌、孔径尺寸、孔道构型、孔壁化学性质协同调控策略；强化超微孔内分子扩散，提高孔内活性位点的利用率；在适配的多级孔道内定向引入功能组分，调控其空间落位密度与分布。 三、资助计划 本专项项目资助期限为4年，申请书中的研究期限应填写“2023年1月1日－2026年12月31日”。计划资助4项，平均资助强度300万元/项。 四、申请要求及注意事项 （一）申请条件 1.具有承担基础研究课题的经历； 2.具有高级专业技术职务（职称）； 在站博士后研究人员、正在攻读研究生学位以及无工作单位或者所在单位不是依托单位的人员不得作为申请人进行申请。 （二）限项申请规定 1.本专项项目申请时不计入申请和承担总数范围，正式接收申请到自然科学基金委做出资助与否决定之前，以及获资助后，计入申请和承担总数范围。 2.申请人同年只能申请1项专项项目中的研究项目。 3.其他限项申请要求按照《2022年度国家自然科学基金项目指南》“限项申请规定”执行。 （三）申请注意事项 1.专项项目实行无纸化申请。申请书提交时间为2021年11月21日~11月27日16时。 2.申请人注意事项 （1）申请人在填报申请书前，应当认真阅读本申请须知、本项目指南和《2022年度国家自然科学基金项目指南》的相关内容，不符合项目指南和相关要求的申请项目不予受理。 （2）本专项项目旨在紧密围绕核心科学问题，集中国内优势研究团队进行研究，成为一个专项项目群。申请人应根据本专项项目拟解决的具体科学问题和项目指南公布的拟资助研究方向，自行拟定项目名称、科学目标、研究内容、关键科学问题、技术路线和相应的研究经费等。 （3）申请人登录科学基金网络信息系统https://grants.nsfc.gov.cn/（没有系统账号的申请人请向依托单位基金管理联系人申请开户），按照撰写提纲及相关要求撰写申请书。 （4）申请书中的资助类别选择“专项项目”，亚类说明选择“研究项目”，附注说明选择“科学部综合研究项目”，申请代码1应当按照拟资助研究方向后标明的代码要求选择数学物理科学部和化学科学部相应的申请代码。以上选择不准确或未选择的项目申请将不予受理。 （5）请按照“专项项目-研究项目申请书撰写提纲”撰写申请书时，请在申请书正文开头注明 “微纳多孔介质的固液界面力学和限域反应流动”之研究方向：XXX（按照上述4个研究方向之一填写）。 申请书应突出有限目标和重点突破，明确对实现本专项项目总体科学目标和解决核心科学问题的贡献。 如果申请人已经承担与本专项项目相关的其他科技计划项目，应当在申请书正文的“研究基础与工作条件”部分论述申请项目与其他相关项目的区别与联系。 （6）申请人应当严格按照《国家自然科学基金资助项目资金管理办法》等相关规定和《国家自然科学基金项目资金预算表编制说明》的具体要求，认真如实编报项目预算。 3.依托单位注意事项 （1）依托单位应对本单位申请人所提交申请材料的真实性、完整性和合规性进行审核；对申请人编制预算的目标相关性、政策相符性和经济合理性进行审核。 （2）应在规定的项目申请截止日期前通过信息系统逐项确认提交本单位电子申请书及附件材料，无需报送纸质申请书。项目获批准后，将申请书的纸质签字盖章页装订在《资助项目计划书》最后，一并提交。签字盖章的信息应与电子申请书严格保持一致。 （3）如依托单位在2022年度未上传过《2022年度国家自然科学基金项目申请承诺书》（以下简称《承诺书》），应从信息系统中下载《承诺书》，由法定代表人亲笔签名并加盖依托单位公章后，将电子扫描件上传至信息系统（本年度只需上传一次）。依托单位完成上述承诺程序后方可提交申请。 （4）依托单位在项目申请截止时间后24小时内，通过信息系统在线提交本单位项目申请清单。清单提交后，自然科学基金委方可接收项目申请材料。 4.本专项项目咨询方式 国家自然科学基金委员会数学物理科学部 联系人：张攀峰 联系电话：010-62327178 国家自然科学基金委员会化学科学部 联系人：黄艳 联系电话：010-62329320 （四）其他注意事项 1.为实现专项项目总体科学目标，获得资助的项目负责人应当在项目执行过程中关注与本专项其他项目之间的相互支撑关系。 2.为加强项目之间的学术交流，本专项项目群将设专项项目总体指导组和管理协调组，并将不定期地组织相关领域的学术研讨会。获资助项目负责人必须参加上述学术交流活动，并认真开展学术交流。2022年度国家自然科学基金专项项目“基于先进红外光源的原位研究方法及其在小分子碳循环和芯片制造领域的应用”指南
自由电子激光具有高亮度、短脉冲、强相干、窄带宽、波长连续可调且范围广等突出优点，是目前性能最为优异的先进光源之一。与同步辐射相比，自由电子激光在峰值亮度、相干性、时间结构上优势明显，非常适合于从分子水平上研究材料结构演变和化学反应动态过程。碳基能源转换、芯片制造等领域涉及物理学、化学、材料学等学科的前沿交叉。尽管国内外开展了有成效的相关研究，但仍有很多基础科学问题需要探索和澄清。复杂体系材料结构和反应研究涉及原子分子、微纳等多尺度结构表征以及能量、时间、空间等多维度方法学研究。发展基于宽波段、高强度、超短脉冲先进红外光源的振动光谱技术，从能量、空间、时间等维度上对小分子催化转化和芯片制造过程中所涉及的高效CO/CO2加氢、CO2电化学还原、铜互连电化学、热诱导铜-树脂键合等关键基础/应用科学问题，开展原位动态表征，探索材料结构特性和反应过程，将为能源材料化学和芯片制造化学化工等领域的应用提供理论指导。 国家自然科学基金委员会基础科学板块现启动“基于先进红外光源的原位研究方法及其在小分子碳循环和芯片制造领域的应用”专项项目，将利用位于中国科学技术大学的红外自由电子激光平台，开展先进实验方法和应用研究，推动自由电子激光相关技术发展和应用机制创新。 一、科学目标 本专项项目针对小分子碳循环和芯片制造等领域前沿科学问题，基于先进红外光源发展原位实验技术和装置，提升光源性能，实现在中、远红外波段对固气、固液等复杂体系结构和反应动力学过程的高灵敏、高时空分辨原位探测与解析，重点开展小分子碳循环转化和芯片制造化学与材料相关研究，揭示活性位结构和复杂反应动力学机理，建立材料微结构特性对分子反应性的调控方法，为催化剂和芯片制造中关键化学材料的设计、合成与应用提供基础支撑。 二、拟资助研究方向和研究内容 （一）超短脉冲振荡器自由电子激光的物理与实验研究（申请代码 1 选择 A30 下属代码） 基于中国科学技术大学的红外自由电子激光装置，建立和发展振荡器型超短脉冲自由电子激光物理演化模型。基于电子束操控技术、谐振腔调谐以及波荡器参数优化，在抑制边带和获得足够高输出功率的前提下，提出若干个可行性好的振荡器型超短脉冲实现方案，在装置上开展超短脉冲自由电子激光的实验研究，将现有自由电子激光皮秒级脉冲宽度压缩一个数量级，实现中、远红外波段（10-50 m）百飞秒量级的超短脉冲自由电子激光，同时提升装置运行稳定性，实现宏脉冲能量波动均方根值小于5%，为超快化学、催化科学、芯片制造等领域提供高亮度、可调谐、单色性优异的中、远红外超短脉冲激光光源。 （二）基于先进红外光源的复杂体系原位谱学方法研究（申请代码 1选择 A30 下属代码） 针对小分子碳循环和芯片制造相关化学与材料体系，发展基于先进红外光源的固气、固液等体系宽波段原位谱学实验方法，特别是针对10-50 m中远红外区的金属-氧键合动态机制、分子弱吸附作用和材料微区结构特性的谱学表征技术，包括亚单分子层灵敏度探测、百飞秒量级时间分辨、十纳米量级空间分辨实验技术和装置，实现多维度下对复杂体系微区结构和反应过程的高灵敏度、高时空分辨探测，揭示复杂反应动力学机理，建立材料微尺度结构对分子反应性的调控方法。 （三）小分子碳循环界面过程谱学研究（申请代码 1 选择 B02 下属代码） 高效CO/CO2加氢、CO2电化学还原等是实现闭环碳循环的关键，其中催化剂起着决定性作用。构建不同结构金属和金属－氧化物催化剂界面，依托先进红外光源发展的高灵敏和高时间分辨谱学方法，通过检测反映表面物种与活性位点相互作用的中、远红外谱学信息，原位表征催化剂结构的动态演变和跟踪催化反应动态过程，揭示界面上M-O/M-C和C-O/C-H键活化以及关键中间物种的形成和演变，探索催化剂表面的限域和协同效应，在分子水平上认识催化化学本质。利用先进红外光源的宽波段、高亮度的优势，探索振动光谱在工况条件下电化学反应器中的应用。 （四）芯片制造相关的界面（电）化学及材料微区结构研究（申请代码 1 选择 B02 下属代码） 芯片制造包括集成电路制造和先进封装，涉及若干重要的界面（电）化学和材料微区结构及其演变问题。构建芯片制造相关的模型体系，利用原位振动谱学方法研究大马士革电镀铜的界面电化学、铜/树脂界面化学及微区结构演变。依托先进红外光源发展的中、远红外高灵敏、高空间分辨谱学技术，揭示集成电路铜互连电化学相关添加剂的界面吸附结构、竞合作用，及其对微纳量级孔槽铜填充效果的影响；探索先进封装相关的有机粘结剂分子在铜表面自组装过程与膜结构、热封过程粘结剂膜层与树脂化学键合的界面结构演变，及其与树脂-铜粘合性能的构效关系。 三、资助计划 本专项项目资助期限为4年，申请书中研究期限应填写“2023年1月1日－2026年12月31日”。计划资助4项左右，平均资助强度为350万元/项，资助经费总强度约为1400万元。 四、申请要求及注意事项 （一）申请条件 1.具有承担基础研究课题的经历； 2.具有高级专业技术职务（职称）； 在站博士后研究人员、正在攻读研究生学位以及无工作单位或者所在单位不是依托单位的人员不得作为申请人进行申请。 （二）限项申请规定 1.本专项项目申请时不计入申请和承担总数范围，正式接收申请到自然科学基金委做出资助与否决定之前，以及获资助后，计入申请和承担总数范围。 2.申请人同年只能申请1项专项项目中的研究项目。 3.其他限项申请要求按照《2022年度国家自然科学基金项目指南》“限项申请规定”执行。 （三）申请注意事项 1.专项项目实行无纸化申请。申请书提交时间为2021年11月21日~11月27日16时。 2.申请人注意事项 （1）申请人在填报申请书前，应当认真阅读本申请须知、本项目指南和《2022年度国家自然科学基金项目指南》的相关内容，不符合项目指南和相关要求的申请项目不予受理。 （2）本专项项目旨在紧密围绕核心科学问题，集中国内优势研究团队进行研究，成为一个专项项目群。申请人应根据本专项项目拟解决的具体科学问题和项目指南公布的拟资助研究方向，自行拟定项目名称、科学目标、研究内容、关键科学问题、技术路线和相应的研究经费等。 （3）申请人登录科学基金网络信息系统https://grants.nsfc.gov.cn/（没有系统账号的申请人请向依托单位基金管理联系人申请开户），按照撰写提纲及相关要求撰写申请书。 （4）申请书中的资助类别选择“专项项目”，亚类说明选择“研究项目”，附注说明选择“科学部综合研究项目”，申请代码1应当按照拟资助研究方向后标明的代码要求选择数学物理科学部和化学科学部相应的申请代码。以上选择不准确或未选择的项目申请将不予受理。 （5）请按照“专项项目-研究项目申请书撰写提纲”撰写申请书时，请在申请书正文开头注明“基于先进红外光源的原位研究方法及其在小分子碳循环和芯片制造领域的应用”之研究方向：XXX（按照上述4个研究方向之一填写）。 申请书应突出有限目标和重点突破，明确对实现本专项项目总体科学目标和解决核心科学问题的贡献。 如果申请人已经承担与本专项项目相关的其他科技计划项目，应当在申请书正文的“研究基础与工作条件”部分论述申请项目与其他相关项目的区别与联系。 （6）申请人应当严格按照《国家自然科学基金资助项目资金管理办法》等相关规定和《国家自然科学基金项目资金预算表编制说明》的具体要求，认真如实编报项目预算。 3.依托单位注意事项 （1）依托单位应对本单位申请人所提交申请材料的真实性、完整性和合规性进行审核；对申请人编制预算的目标相关性、政策相符性和经济合理性进行审核。 （2）应在规定的项目申请截止日期前通过信息系统逐项确认提交本单位电子申请书及附件材料，无需报送纸质申请书。项目获批准后，将申请书的纸质签字盖章页装订在《资助项目计划书》最后，一并提交。签字盖章的信息应与电子申请书严格保持一致。 （3）如依托单位在2022年度未上传过《2022年度国家自然科学基金项目申请承诺书》（以下简称《承诺书》），应从信息系统中下载《承诺书》，由法定代表人亲笔签名并加盖依托单位公章后，将电子扫描件上传至信息系统（本年度只需上传一次）。依托单位完成上述承诺程序后方可提交申请。 （4）依托单位在项目申请截止时间后24小时内，通过信息系统在线提交本单位项目申请清单。清单提交后，自然科学基金委方可接收项目申请材料。 4.本专项项目咨询方式 国家自然科学基金委员会数学物理科学部 联系人：李会红 联系电话：010-62325087 国家自然科学基金委员会化学科学部 联系人：高飞雪 联系电话：010-62327035 （四）其他注意事项 1.为实现专项项目总体科学目标，获得资助的项目负责人应当在项目执行过程中关注与本专项其他项目之间的相互支撑关系。 2.为加强项目之间的学术交流，本专项项目群将设专项项目总体指导组和管理协调组，并将不定期地组织相关领域的学术研讨会。获资助项目负责人必须参加上述学术交流活动，并认真开展学术交流。2022年度国家自然科学基金原创探索计划项目“基于‘澳科一号’卫星若干科学问题研究”项目指南
地球和类地行星磁场的起源和演变是行星科学最重要的科学问题之一，高精度的全球矢量磁场测量既是理解相关重大基础科学问题的必要条件，也可以支撑全球磁场空间基准的建立与维持。“澳科一号”卫星是澳门特别行政区政府与国家航天局联合研制的澳门首颗科学与技术试验卫星，落户于澳门科技大学月球与行星科学国家重点实验室。该卫星由A、B两颗星组成：A星配备先进的高精度矢量磁力仪（FGM、VFM）；B星配备太阳X射线探测器、能量电子谱仪等。“澳科一号”卫星将于2023年上半年择机发射，是第一颗也是迄今为止唯一利用低倾角轨道监测赤道附近南大西洋异常区（SAA）地磁场与空间环境的科学探测卫星。该卫星也是正在推进的高精度地球磁场测量星座中的“卫星星座一号”，将与“卫星星座二号”组网覆盖全球观测，可提供高精度的全球地球磁场与空间环境相关数据，有望在天文与地球科学交叉领域作出有意义的成果。 国家自然科学基金委员会（以下简称自然科学基金委）基础科学板块现启动“基于‘澳科一号’卫星若干科学问题研究” 原创探索计划项目（以下简称原创项目），利用“澳科一号”卫星的高质量观测数据，开展液核磁流体动力学、核幔耦合机制、地幔与海洋感应磁场、地球岩石圈磁场、电离层与磁层空间环境研究，并进行高精度矢量磁场测量数据的综合自洽反演，突破关键科学技术瓶颈，取得独具特色的地球物理与行星科学交叉领域成果。 一、科学目标 本项目面向“澳科一号”卫星任务的核心科学目标，基于“澳科一号”卫星数据，在行星磁流体发电机、行星内核磁流体动力学、太阳活动和空间天气、地幔三维电导率分布、地球岩石圈剩磁分布、高精度地球磁场四维综合模型等领域开展相关基础和应用研究，从而加深对地球与类地行星全球磁场的产生、维持和变化机制的认识，积累高精度地磁卫星关键科学与技术的经验，培养相关人才队伍。 二、拟资助研究方向和研究内容 （一）太阳活动与高能粒子观测的研究（申请代码1选择A16下属代码） 利用“澳科一号”的X射线（能量范围1-100keV，分辨率优于0.2keV）以及高能粒子（能量范围50-600keV，分辨率优于10%）的数据，研究太阳爆发活动引起的地球磁层和电离层的响应过程，研究和预报地球（尤其是南大西洋磁异常区）的磁暴、粒子沉降等空间天气现象。 （二）类地行星内核动力学反演及其主磁场数值预报研究（申请代码1选择A17下属代码） 利用“澳科一号”的高精度矢量磁场数据，基于数据同化方法和物理信息神经网络的类地行星动力学反演算法，研究地球与类地行星液核发电机动力学的特征，揭示发电机的运行机制以及在几年到百年时间尺度上的变化机理。 （三）类地行星内核动力学实验室模拟研究（申请代码1选择A17下属代码） 利用“澳科一号”对磁场短期、中期和长期变化的监测数据，依托三轴旋转流体动力学实验装置，开展地球与类地行星液核动力学研究，揭示岁差、章动、极移、日长变化、核幔不规则地形与液核动力学演化的物理关联机理。 （四）地幔与海洋电磁感应研究（申请代码1选择D04下属代码） 利用“澳科一号”全球感应磁场数据，通过精确模拟陆地、海洋与深部影响，研究地幔物质成分和电导率分布；分析运动海水的感应电磁响应，研究大尺度海洋动力学过程与性质。 （五）岩石圈磁场研究（申请代码1选择D04下属代码） 利用“澳科一号卫星”高精度地磁数据、岩石圈本身的地磁记录以及地面、航空等磁测数据揭示大尺度的地质过程、中小尺度的岩石圈构造，建立全球/区域地球岩石圈高精度磁场模型。 （六）高精度地球磁场四维模型研究（申请代码1选择D04下属代码） 利用“澳科一号”高精度矢量地磁数据以及其他有效数据，采用综合自洽数学反演手段，分离主磁场、岩石圈磁场、感应磁场、空间电流磁场等不同性质的内外部磁源，建立独立、自主、可控、自洽的高精度全球磁场四维（时空）模型。 （七）其他相关重要科学研究（申请代码1选择A16~A18、D04下属代码） 请自拟题目，说明研究内容和“澳科一号”卫星的相关性，并提供研究所需数据列入卫星观测计划的证明。 三、资助计划 本原创项目资助期限为5年，申请书中的研究期限应填写“2023年1月1日-2027年12月31日”。计划资助不超过6项，平均资助强度300万元/项。 四、申请要求及注意事项 （一）申请资格 具有承担基础研究项目（课题）或其他基础研究经历的科学技术人员均可提出申请。 （二）限项申请规定 1.申请人同年只能申请1项原创项目（含预申请）。 2.原创项目从预申请开始直到自然科学基金委作出资助与否决定之前，不计入申请和承担总数范围；获资助后计入申请和承担总数范围。 3.应符合《2022年度国家自然科学基金项目指南》中对申请数量的限制。 五、申请程序 （一）预申请 1.预申请提交时间为2022年11月8日－11月15日16时，以信息系统提交时间为准，逾期不予受理。 2.请申请人登录国家自然科学基金网络信息系统（以下简称信息系统）https://grants.nsfc.gov.cn撰写预申请。无信息系统账号的申请人请向依托单位基金管理联系人申请开户。在信息系统“申请与受理”菜单下，点击“原创项目预申请”，进入预申请填写页面，选择“指南引导类”，附注说明选择“基于‘澳科一号’卫星若干科学问题研究”，申请代码1应当按照拟资助研究方向后标明的代码要求选择数学物理科学部和地球科学部相应的申请代码，申请代码2根据项目研究所涉及的领域自行选择相应学科申请代码。以上选择不准确或未选择的项目申请不予资助。 3．预申请主要阐述所提学术思想的原创性、科学性和潜在影响力，字数控制在2000字以内。另外，申请人还须在“与指南所列研究方向的吻合性”中注明申请针对的本指南所列资助方向的名称。申请人按照信息系统中的有关提示填写预申请相关内容后直接提交至自然科学基金委。 4．自然科学基金委受理预申请并组织审查。审查结果和正式申请提交截止时间将以电子邮件形式反馈至申请人。 （二）正式申请 1.预申请审查通过的申请人，应按照“专项项目-原创探索计划项目正式申请书撰写提纲”要求填写正式申请书。正式申请的核心研究内容应与预申请一致，并要求在正式申请书正文的第一句明确写明申请项目所对应的本指南所列资助方向。 2.申请人应当严格按照《国家自然科学基金资助项目资金管理办法》等相关规定和《国家自然科学基金项目资金预算表编制说明》的具体要求，按照“目标相关性、政策相符性、经济合理性”的基本原则，认真编制《国家自然科学基金项目预算表》。 3.本原创项目采用无纸化申请，申请人完成申请书撰写后，在线提交电子申请书及附件材料。依托单位只需在线确认电子申请书及附件材料，无须报送纸质申请书，但应对本单位申请人所提交申请材料的真实性和完整性进行认真审核，在项目申请接收截止时间前通过信息系统逐项确认提交本单位电子申请书及附件材料；在截止时间后24小时内在线提交项目申请清单。项目获批准后，依托单位将申请书的纸质签字盖章页装订在《资助项目计划书》最后，在规定时间内按要求一并提交。 六、注意事项 （一）资助项目信息公布 自然科学基金委将在官方网站公布资助原创项目基本信息。 （二）项目实施保障 原创项目负责人应将主要精力投入原创项目的研究中；依托单位应加强对原创项目实施的监督、管理和服务，减轻项目负责人不必要的负担，为项目研究提供必要的制度和条件保障。 （三）其他 原创项目申请与资助不设复审环节。 自然科学基金委将把相关项目负责人项目执行情况和评审专家的评审情况计入信誉档案。 （四）咨询方式 1.填报过程中遇到的技术问题，可联系国家自然科学基金委员会信息中心协助解决，联系电话：010-62317474。 2.其他问题可咨询 国家自然科学基金委员会数学物理科学部 联系人：何 成 联系电话：010-62325940 国家自然科学基金委员会地球科学部 联系人：程惠红 联系电话：010-62327619
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