以跨圈层作用为特征的地球系统科学正成为当前地球科学发展的主流，同时我国当前特别注重区域经济社会的发展，论文由此提出了流域地球系统科学与区域发展战略相结合的构想.流域地球系统科学是在流域尺度上探索跨圈层的地质作用、地质演化与地质效应，至少包括三个层次的研究主题，分别是流域系统的深浅联动及其资源效应、流域系统的生物与环境的相互作用与协同演化，以及流域环境和人类文明的关系.论文以长江流域为例，探索流域地球系统科学与长江经济带、长三角一体化等区域发展的关系，系统总结了流域三大研究主题的进展以及有待突破的科学难题.在时间跨度上，流域地球系统科学不仅仅限于大河流域的形成及其后续的发展演化，而且还可以追溯到流域形成之前的跨圈层作用.要从时间尺度上突破流域地球系统科学这些难题，进而服务区域经济社会的发展，论文提出了跨圈层作用的一个关键抓手，即水、热、碳三者之间的关系，特别是其中的水热配置及其与碳循环的关系.流域的水、热、碳直接关系到区域的大生态状况，包括生态资源、生态环境、地质灾害和生态文明，因而对区域经济社会发展异常重要.