气候归因旨在识别并量化气候变化及极端事件背后的驱动因素，是理解气候系统演变机制、评估人类活动影响以及进行气候适应与减缓政策的研究基础。回归分析、相关分析和最优指纹法等传统方法，在识别人为强迫对全球及区域气候变化贡献方面已形成较为成熟的理论与方法体系。然而，气候系统具有明显的高度非线性、多尺度耦合、时滞性及多因子共同驱动等复杂特征，仅依赖传统手段难以有效揭示变量间的方向性与传递路径。近年来，以格兰杰因果、转移熵、图模型、收敛交叉映射、反事实推断等为代表的因果推断方法逐步引入地球科学，为气候归因从“信号检测”迈向“机制解释”提供了新的方法论支撑。需要指出的是，不同方法所对应的“因果”的含义并不一致：格兰杰因果主要反映预测增益，图模型依据条件独立关系识别候选因果结构，而反事实方法关注干预或不同情景下结果的变化。因此，不同方法回答的是不同层次的因果问题，其结果不能简单相互替代。在梳理经典气候归因及其局限的基础上，综述主要因果推断方法的理论基础、适用条件及其在气候趋势、极端事件、遥相关和模式评估等研究中的应用进展。相较于传统方法，因果推断在控制自相关与混杂因素的前提下识别潜在因果关系方面具有独特优势，并有效提升了归因的解释能力。当前因果推断方法研究面临的主要问题包括：对隐变量敏感、依赖样本量、受非平稳性和空间异质性影响等。未来可进一步加强物理先验、观测因果发现、气候模式干预试验以及多源资料和多方法稳健性检验之间的结合，形成相互验证的混合归因框架，以提高归因结论的稳健性和物理可解释性。

气象干旱向农业干旱的传播是降水亏缺转化为土壤水分亏缺的关键过程，在很大程度上影响干旱的实际严重程度，并进一步影响作物产量与农业经济效益。基于标准化降水指数和标准化土壤湿度指数，联合游程理论、最大皮尔逊相关系数法、Copula 函数和地理探测器，系统解析了1990 年以来江苏省气象干旱向农业干旱的传播过程及其驱动机制。结果表明，农业干旱事件频次低于气象干旱，而平均历时和平均强度均高于气象干旱。气象干旱向农业干旱的传播时间集中于3~5 个月；从空间分布来看，传播时间以3 个月为主，呈现南部传播较快、北部较慢的格局。随着气象干旱等级的提升，农业干旱发生概率增加，轻度、中度、重度和极端气象干旱条件下农业干旱平均发生概率分别为0.51、0.65、0.75 和0.83；不同等级农业干旱对应的传播阈值差异明显，高等级农业干旱需要更强的气象水分亏缺才能触发。降水是传播时间空间分异的主导因子，土壤湿度和温度亦具有重要贡献；各因子交互作用均增强了对传播时间空间差异的解释能力，其中降水与土壤湿度的交互作用最强。研究结果可为区域农业干旱监测预警及水资源管理提供科学依据，同时为 降低干旱对农业生产的负面影响提供理论参考。

西鄂尔多斯是区域重要的粮食与经济作物产区。由于西鄂尔多斯地处干旱/半干旱区，浅层地下水成为维系当地生态安全与农业发展的关键水源。然而，在下垫面变化与抽水灌溉的双重干扰下，该区域浅层地下水系统的动态响应特征及其驱动机制尚不明晰。基于高分辨率综合水文模型ParFlow-CLM，结合地下水埋深观测资料对模型进行局地校准，旨在定量揭示区域地下水埋深与水储量的时空格局及驱动机制。结果表明：ParFlow-CLM模型在研究区具有较好的适用性，在农田灌溉密集区模拟与实测地下水埋深相关系数达0.8 以上，能准确表征人类活动扰动下水位的季节波动与演变趋势。地表水热过程与地下水动态的时空耦合特征显著，区内大部分区域多年平均地下水埋深在30~50 m；受季节性水热驱动，地下水埋深年内呈“春末夏初增加、秋冬季节恢复”的季节特征。定量归因分析表明，抽水灌溉是水储量变化的主导因素（贡献率86.1%，累计减水6.336 亿m3），表现为非生长季补给难抵生长季亏缺的“阶梯式”下降；相比之下，下垫面变化发挥了整体的增水效应（贡献率13.9%），以生态恢复驱动的草地扩张为正向主导因素。研究结果可为干旱/半干旱区地下水资源的可持续管理提供科学依据。

使用传统方法实施陆面过程模型参数优化时，面临收敛慢、易陷入局部最优等挑战，对具有非确定性输出的模型存在稳定性较差的问题。提出了新的全局优化算法—加权核优化法（Weighted Kernel Centroid， WKC），通过逆适应度加权计算优势解的重心，结合自适应空间收缩策略，在单峰或岭脊型且具有波动噪声的代价函数上实现探索。为验证其有效性，实施了针对多种标准数学函数的测试，并以代表黄河流域草地类型的49 个样点为基础，对NMH-CS 模型中VCMX25（25 ℃羧化速率）、MP（气孔导度斜率）、DILEFC（温度胁迫的叶片死亡系数）及QE25（25 ℃量子效率）4 个动态植被参数开展联合优化，开展与遗传算法（GA）、最速下降法（GD）和混洗复合型算法（SCE-UA）的系统对比。结果表明：①WKC具有一定全局优化能力，但更适合于非多峰性问题；②WKC具有收敛快速且稳定的优势；③参数优化使叶面积指数和总初级生产力模拟的相关系数达到0.8 左右， RMSE 和相对偏差控制良好；④优化后的参数呈现出显著空间异质性，如VCMX25 与海拔呈显著相关（r=0.89），反映了高海拔低温环境下的光合适应特征；MP 与降水量呈弱正相关，体现干旱区气孔导度减小的保水性。研究提供了一种简洁、高效与健壮的参数优化方法，通过为陆面模型参数优化揭示了黄河流域草地植被关键参数的空间分异规律及其环境适应机制。

山洪灾害具有突发性、局地性和空间分异显著等特征，其易发性制图是识别潜在高风险区域、支撑防灾减灾与国土空间规划的重要基础。传统山洪易发性制图（Flash Flood Susceptibility Mapping，FFSM）多基于静态地形因子与经验统计模型，在极端降雨事件频发及下垫面快速演变时，面临空间泛化能力弱、非线性空间关系刻画不足等局限。结合当前山洪风险精细化管理的迫切需求，基于风险感知视角提出“空间认知-空间感知-智能制图”3 阶递进式研究架构，深度解析FFSM由经验建模向混合智能演进的理论脉络。首先，界定易发性的核心内涵，山洪易发性本质上是介于环境背景与灾害事件之间的潜在空间响应状态，其制图核心在于评估流域在相似触发条件下的空间相对倾向；其次，通过构建“内在孕灾环境”与“外在致灾触发”的空间认知二元结构，辨明山洪风险制图中可观测的地理空间要素，以拓展空天地多源遥感观测在FFSM因子表征中的感知维度。研究同时发现，易发性制图方法的演进映射了空间感知维度的提升，地理空间人工智能（Geospatial Artificial Intelligence，GeoAI）正推动着制图研究从表层“因子驱动”向深层“非线性空间 关联”转型。探讨并提出了融合GeoAI 隐式表达能力与物理过程约束的混合智能制图框架，指出在数据驱动与物理守恒定律间建立协同机制，是提升复杂情景下制图稳健性与可解释性的关键路径。本研究旨在推动山洪易发性制图由经验导向向认知驱动与精准智治转型，为山地城市精细化防灾减灾提供科学支撑。

针对高分辨率遥感影像语义分割中像素级标注成本高昂、有限标注条件下地物边界模糊、细长结构易断裂及小目标易丢失的问题，提出一种融合视觉蒸馏与结构感知的半监督语义分割方法。基于FixMatch 半监督框架，构建多教师协同指导的视觉蒸馏架构，利用预训练的DINOv2与CLIP作为冻结教师模型，通过特征对齐将基础模型的通用视觉知识迁移至学生网络；设计细节保持与语义压缩模块，通过解耦高频细节与低频结构特征，增强对边界及小尺度地物的感知；提出双 路径参数化上下文融合模块与方向感知条带注意力模块，在解码阶段通过通道分组的可学习参数化机制保护细节信息，并强化线状地物的空间连续性。在LoveDA和DeepGlobe 公开数据集上的实验结果表明，仅使用10% 标注数据时，该方法在DeepGlobe 数据集上的平均交并比达到74.45%，平均F1 值达84.86%；在LoveDA数据集上的平均交并比达到55.71%，平均F1 值达69.43%，优于当前主流的半监督分割方法。消融实验验证了各模块对提升地物边界完整性与减少结构断裂的有效性。

压实膨润土作为高放射性废物深地质处置库最理想的缓冲/回填材料，其水化膨胀力受蒙脱石矿物膨胀与多重孔隙结构调整的共同影响。在阐述压实膨润土多尺度结构特点的基础上，系统总结了膨胀力跨尺度传递机制及理论模型的最新研究进展。结果表明，水化过程中，层叠体裂解对表面电势产生影响，增加负电性并加剧层叠体的膨胀趋势。水化过程使集合体内和集合体间的孔隙数量变多、体积变小，造成孔隙周围的层叠体和集合体发生“卸荷”效应，致使膨胀力跨尺度传递时发生衰减。然而，现有研究未能定量评价膨胀力跨尺度传递机制，尤其对多物理场影响下膨胀力传递机制的研究尚少。虽然学者基于不同尺度结构特点建立了相应的膨胀力关联模型，但定量评价水化膨胀力对其孔隙结构物理力学影响的研究仍未见报道。基于此，揭示水化过程中孔隙结构调整的物理力学原理、探究多物理场对膨胀力传递的影响机理，以及构建多场耦合作用下膨胀力跨尺度传递模型是今后研究的重点。同时，结构状态集合理论通过划分微结构元，为建立统一的压实膨润土膨胀力跨尺度传递模型提供了新思路。

中国海洋再分析全球2.0 版（CORA2）是一个同时包含气象场和引潮力驱动的全球涡分辨率冰—海耦合再分析，提供的海流产品包含大洋环流和潮流。首先基于含水帆的SVP 浮标漂移速度，统计了2019 年CORA2 的日平均15 m深度海流误差，并与再分析产品GREP 和GLORYS12v1、卫星遥感海流分析产品GLOBCURRENT进行对比，评估它们对近表层大洋环流的再现能力，结果显示，CORA2 和GREP 信风带西向流和西风带东向流均比SVP 浮标偏弱；虽然各产品流速相对SVP 浮标偏低，但高分辨率CORA2 和GLORYS12v1 与低分辨率GREP 和GLOBCURRENT 相比，流速偏低减弱，且海流标准差更接近SVP 浮标，因此再分析分辨率提高有助于提升海流流速、增加海流波动；虽然CORA2 海流的均方根误差与相关系数不占优势，但是数值试验结果显示改进海面高度异常同化方法有利于提升CORA2 海流精度。其次，基于地波雷达观测资，利用误差统计与调和分析方法，评估了2022 年CORA2 和SMOC逐3 小时表层海流，结果显示，在潮流占主导的站位CORA2 潮流与观测十分吻合，且优于SMOC；但是在潮流偏弱的站位，CORA2 的潮流过强，导致其误差增大。

冰云是天气和气候系统中重要的组成部分，冰晶取向通过影响其散射特性，进而影响遥感 反演和数值预报的准确性。随着冰云探测卫星计划的推进，精确量化冰晶取向的需求日益凸显。 综述了国内外冰晶取向遥感探测的研究进展，系统回顾了主被动遥感技术在不同波段的应用，分 析了各类遥感手段的探测机理及优劣势，特别强调了星载太赫兹辐射计的应用前景。尽管现有遥 感技术在冰晶取向研究中展现出一定潜力，但受限于冰晶复杂性、观测能力和反演算法的制约，定 量反演仍面临挑战。未来研究应聚焦于新型探测设备研发、冰晶散射特性精确计算、辐射传输理 论优化以及多源遥感数据融合。

随着气候危机日益严峻，地球气候系统模式作为预估和应对未来气候变化的关键数值模 拟工具，其重要性愈发凸显。耦合模式比较计划旨在推动模式发展并深化对地球气候系统的科学 认知，已成为国际间模式交流与应用的核心平台。概述了中国参与第六次耦合模式比较计划的情 况，并统计分析了中国地球气候系统模式在第六次耦合模式比较计划相关研究中的被引用情况、 研究概况及特点。结果发现，中国模式应用广泛，影响力较强，但缺乏高被引成果的引用，需要整 合资源集中发展代表模式。此外，简要介绍了正在筹备中的第七次国际耦合模式比较计划，并总 结了中国在模式发展方面所面临的机遇与挑战。中国模式应用前景广阔，但仍有提升空间，应继 续加大研发投入，保持国际竞争力，为继续深度参与全球气候变化治理做好准备。

三江源地区是我国重要的水源涵养地与生态保护区，揭示其冻融指数特征变化可为当地 多年冻土环境评估以及应对气候变化提供科学依据。利用第三极地区地面气象要素驱动数据集 （TPMFD）的逐日气温数据，通过大气冻融指数等方法分析了该地区1979—2022 年大气冻融指数 的时空变化特征。结果表明，近44 年三江源地区大气冻结指数平均为1 930.23 ℃·d，在空间上呈 现自西向东逐渐降低的特征；融化指数表现出相反的空间格局，平均值为879.25 ℃·d。总体来看， 近44 年三江源区大气冻结指数以-10.01 ℃·d/a 的速率呈波动减少趋势，且在2001 年发生突变；融 化指数以6.29 ℃·d/a的速度呈波动上升趋势，没有发生显著的突变。海拔作为关键影响因子，对三江 源地区冻融指数表现出显著的相关性，海拔每升高100 m，研究区融化指数约减少87 ℃·d，冻结指数 约增加107 ℃·d。

矿物变形与滑移系的明确限定，对深入解析矿物响应外界应力和温度的内在机制及其流 变弱化过程具有重要意义。随着科技的快速发展及其在地质学领域的深度融合，为精细厘定解析 构造变形行为及其机理提供了契机。以典型的天然变形矿物，如石英与角闪石为例，通过显微构 造分析，并结合利用场发射扫描电镜（FESEM）搭载的电子背散射衍射（EBSD）探头探测的海量矿 物晶格优选取向数据进行综合分析。基于显微构造特征、电子背散射衍射mapping 数据、位错几何 结构类型及其属性，详细阐述了颗粒边界迹线与取向差（轴）分析方法，并揭示出石英和角闪石残 斑在塑性变形过程中，在亚颗粒旋转重结晶机制支配下，石英主要通过｛m｝滑移系、角闪石通过 多滑移系进行应变调节并实现细粒化过程。因此，电子背散射衍射颗粒边界迹线与取向差轴分析 方法结合显微构造特征，不仅能获得矿物变形精细的显微地质过程信息，还可以很好地地阐释从 单颗粒内部到颗粒（或基质）之间的取向演变规律，并有效地限定矿物变形过程中的主导滑移系及 其之相关的变形环境，在显微构造分析中具有重要的地质意义。

深空探测作为人类探索宇宙奥秘和推动可持续发展的关键途径，已成为空间技术领域最 活跃的战略前沿。经过数十年的发展，该技术已广泛应用于太阳系内各类天体的探测。2015 年2 月，首个以地球为目标的深空探测卫星——深空气象观测卫星（DSCOVR），在日地拉格朗日1 点 （L1）成功部署，为地球系统科学研究提供了新的视角和数据，同时也对传统卫星数据研究提出了 新的挑战。综合分析了自深空气象观测卫星发射以来，美国国家航空航天局（NASA）官方网站发 布的100 余篇相关论文和会议总结，从基础研究、应用研究到特色研究3 个层面，对深空对地观测 的发展现状、优势、未来发展及科学意义进行了综述。研究发现，深空气象观测卫星融合极轨—静 止卫星特性，具高时频、全球覆盖优势，可为多源数据联合使用提供基准，在多圈层宏观地球科学 现象研究中潜力巨大，未来有望通过革新传感器、优化探测技术、丰富观测点位，实现全时相、全方 位、全维度地球观测，助力全面认识地球系统变化规律。

井壁坍塌压力的预测对钻井安全、降低施工成本以及实现高效钻井等具有关键意义，复杂 超深层地质条件下的裂缝发育状况对坍塌压力预测存在较大影响。常规的方法大多基于有限元 模拟进行三维地质力学建模，并用于三维坍塌应力预测。尽管该方法精度较高，但需要巨大的算 力资源，基于此提出了一种基于地震数据驱动的高效快速的地应力建模方法流程，进而用于三维 坍塌压力的预测。首先，结合叠前地震和岩石力学测井的多尺度数据资料，建立融入曲率属性的 组合弹簧模型，完成了三维地应力场的高效快速建模，并用于三维井周应力计算；其次，基于最大 似然属性，从三维地震数据中获取裂缝发育情况，为研究区提供三维弱面属性参数；最后，将井周 应力和裂缝参数带入Mohr-Coulomb 准则，进行沿裂缝面滑移的坍塌模型计算，实现了裂缝性地层 从一维测井数据到三维工区的坍塌压力预测。并将该方法应用于塔里木工区，结果表明，该模型 地应力预测结果与实测数据吻合度较高，达到93.79%；坍塌压力预测结果与地层微电阻率扫描成 像解释结果相吻合，验证了该方法预测井壁坍塌事件的可行性。实现了高精度坍塌压力的快速建 模，有效地为超深复杂地区的钻井施工提供了地质工程一体化解决方案。

土壤热状态是指示多年冻土存在及其热稳定性的最关键指标。为探究黄河源头区冻土热 状态的较长期变化，首先构建了土壤热传导数学模型并基于HYDRUS-1D模型求解，经参数率定 验证，表明该模型具有较好的可靠性和适用性，然后利用中国区域地面气象要素驱动数据集 （CMFD）驱动模拟了黄河源头区6 个钻孔1979—2018 年冻土地温的变化。结果表明，黄河源头区 冻土热状态在1999 年发生转变：1999 年前温度变化速率为-0.037~0.026 °C/a，1999 年后升温速率 为0.006~0.120 °C/a。分析表明1998 年的气候变暖突变及1999 年的极端气候灾害突变是黄河源头 区冻土地温在1999 年发生突变的主要原因；冻土地温升高，冻土热稳定性下降，将深刻影响冻土水 源涵养功能。该研究可厘清高原冻土对气候变化的响应规律，为加强黄河源头区生态环境分区管 控提供科技支撑。

雷暴大风是预报难度较大的强对流天气之一，为了继续提高雷暴大风的形成机理认识和 预报准确率，对国内外雷暴大风和相关对流系统的形成机理与预报方法的重要成果进行了回顾。 简要介绍了世界上雷暴大风的时空分布特征，中国的雷暴大风主要发生在东部地区，华北北部、东 北中南部和广东为高发区。概述了产生雷暴大风的母对流系统的组织类型、结构特征及雷暴大风 的形成机制：飑线和弓状回波是产生雷暴大风的主要对流系统之一，且容易产生强雷暴大风；飑线 或者弓状回波中的后向入流、γ-中尺度涡旋等系统是产生地面大风的重要结构特征。总结了雷暴 大风发生的大气环境条件和预报方法：大气环境的有关热力和动力因子都会影响雷暴大风的产生 和强度，但对流活动的强度主要依赖于对流有效位能和垂直风切变的共变关系；数值预报、基于物 理理解的方法（配料法）和深度学习/机器学习方法是目前在雷暴大风的短临、短期预报业务中采用 的主要方法。最后指出针对我国雷暴大风，在精细的时空分布特征、不同大气环境条件下雷暴大 风形成机理和预报方法等方面仍有待进一步研究。

沉积源汇系统研究通过分析物质从源到汇的全过程，旨在揭示地表动态变化、物质循环机 制及其对环境变化的响应，有助于我们全面了解沉积物从母岩风化、剥蚀、搬运至最终沉积的复杂 过程。传统的源汇研究多依赖于野外地质观测和实验室分析，这些方法受限于数据的可获取性较 差、时空分辨率低和多解性，难以捕捉过程的动态变化和长期、大尺度的系统演化。随着计算机软 硬件的飞速发展，数值模拟已成为源汇研究的重要工具。数值模拟能够弥补传统方法的不足，定 量分析沉积物在不同环境条件下的侵蚀、搬运和沉积过程，从而提供更全面、更动态的源汇系统演 化视图。重点介绍5 种主流的源汇系统数值模拟工具：Dionisos、SEDSIM、Landlab、goSPL 和 Delft3D。这些工具各具特点，适用于不同的研究场景。Dionisos 擅长模拟大尺度、长时间跨度的 沉积盆地充填过程，但结果趋于平均化，不擅长小尺度的动态变化模拟；SEDSIM基于水动力方程 精准模拟沉积过程，结果更符合实际情况，但模拟速度较慢，更多集中于碎屑岩沉积模拟；Landlab 提供高度自定义和多过程耦合的模拟能力，适合多种研究需求，但需要用户有较强的编程能力； goSPL能够进行全球尺度的高分辨率源汇过程模拟，但处理局部地质现象时存在局限，同时对计算 资源要求较高；而Delft3D在小尺度精细模拟方面表现优越，广泛应用于海岸、河流和湖泊环境模 拟，但对于大尺度模拟存在一定的局限性。未来，随着算力的进一步增强和算法模型的优化，预计 将出现更多高精度、多过程耦合的模拟工具。同时，大数据和人工智能技术在源汇研究中的应用 将成为重要趋势，也将更好地助力源汇模拟，推动该领域的多学科融合和智能化发展。

统计分析了国家自然科学基金委员会地球科学部环境地球科学学科2024 年度各类项目的 申请、受理、评议和资助情况。总结介绍了2023 年环境地球科学学科主要学科方向部分结题项目 取得的科学研究进展，为后续研究提供启示和参考，对新一年度项目申请具有重要的借鉴意义。

为使科研人员更好地了解海洋科学与极地科学（申请代码：D06）领域基金项目申请和资助 情况，提升项目申请书和结题报告质量，地球科学部四处分析了2024 年度D06 各类项目的申请、受 理和评审资助概况，梳理提出了基金项目管理过程中发现的问题。总体来看，2024 年度面上项目、 青年科学基金项目和地区科学基金项目申请总量创历史新高，达3 191 项，较2023 年度增加702 项；申报单位数量为409 个，较2023 年度增加46 个。从结题成果来看，2023 年底结题项目论文第一 标注率有了显著提升，但依然存在研究成果不在资助期内、结题报告撰写不规范等问题。

介绍了国家自然科学基金委员会地球科学部地球科学五处（大气科学学科）2024 年度面上 项目、青年科学基金项目和地区科学基金项目的申请受理、同行通讯评审、会议评审以及2023 年底 资助成果总结等情况。从项目申请数量来看，2024 年度大气科学学科收到以上3 类项目申请共计 2 312 项，相比2023 年度增加19.9%。从项目评审结果来看，这3 类项目的通讯评审综合评分较 2023 年度略有降低。在确定重点审议项目时，考虑学科布局，向支撑技术和发展领域2 个板块（二 级申请代码为D0509~D0515）适度倾斜。在同等条件下，优先女性项目申请人。经过会议评审，大 气科学学科共资助以上3 类项目423 项，顺利完成地球科学部确定的学科资助计划。从结题成果 来看，2023 年这3 类项目共结题337 项，论文发表等指标比2022 年略有提升。

介绍了2024 年度集中受理期地理科学学科三大分支学科面上项目、青年科学基金项目和 地区科学基金项目的申请、受理、评审以及审议与资助情况，总结了2024 年度项目申请过程中存在 的主要问题，并提出了相应的建议。分析了2023 年底结题项目所产出的研究成果，并介绍了部分 获资助项目取得的主要研究进展。

系统分析了2024 年度国家自然科学基金委员会地球科学部地球化学学科（申请代码： D03）基金项目的申请、受理、评审和资助情况，并对2023 年项目结题情况和注意事项进行了分析。 2024 年度地球化学学科的项目总体申请量比2023 年度增加21%，其中面上项目增加45.5%。近4 年来，申请项目依托单位的总数量连续增长，表层地球化学（D0310）成为学科新的增长点。面上项 目和青年科学基金项目以“自由探索类基础研究”为主，而“资源能源形成理论及供给潜力”领域重 点项目以“目标导向类基础研究”为主。近年来，地球化学学科仍然保持着体量小、申请量增长慢 的学科特点。未来应针对如何确保学科固有的同位素理论和技术优势、引导基础研究与目标导向 和国家需求的深入结合、促进地球化学与其他学科的深度交叉融合等方面开展深入调研和研讨， 在拓展领域方向的同时，打造地球化学的精品优势学科方向。

为了更好地了解地质学领域基金项目的申请情况，提高基金项目申请书和结题报告的质 量，了解本学科当前研究热点，分析了2024 年度地质学学科（申请代码：D02）项目的申请、评审及 资助情况，梳理了受理与通讯评审过程中存在的问题，总结了2023 年结题项目完成情况及主要学 科方向取得的研究进展。此外，以2024 年度地球生态系统演化与能源领域相关分支学科面上项目 和青年科学基金项目申请书为样本，运用词云分析方法，对申请书的关键词进行统计分析，剖析了 该领域及各分支学科的研究热点，为科研人员项目申请提供参考。

土壤生态系统功能与服务是土壤支撑地球环境和全球社会可持续发展的基石。土壤团聚 体系统是土壤形成的物质基础，也是土壤和这些生态系统功能与服务的物质支撑。通过总结土壤 有机碳积累和稳定、生物多样性保持及土壤酶活性与微域生物地球化学过程调控等关键生态系统 功能和服务，探讨了它们与土壤团聚体系统发育的关系，特别是对团聚体性质及功能的测试方法 及数据处理方法进行了详细梳理，并对这些方法如何促进了人们对土壤团聚体系统的科学认识进 行了总结。着重分析讨论了土壤团聚体系统作为多样化微域空间对土壤固碳、生物多样性和酶活 性的调节或控制机制，强调了团聚体颗粒—孔隙系统的多样性与这些功能和服务的多样化提供的 关系，提出团聚体系统的多样性是理解和诠释土壤对于生态系统多样性发育及其可持续服务的重 要视角。同时，通过案例研究的数据挖掘和分析提出了改进的试验分析数据表达方法，以便客观 反映土壤团聚体系统在土壤功能和服务中的基础作用，以及人类管理活动对这些功能和服务的改 善和提升作用，以此指导土壤的可持续管理。最后，讨论了土壤团聚体系统研究在土壤与环境可 持续发展关系研究中的重要性，建议将土壤团聚体系统视作土壤最基础的功能单元，而不仅仅是 野外（田间）活动的直接受体。总之，土壤团聚体系统在地球生物地球化学循环和土壤健康中扮演 着关键角色，因而需要对其进行长期而深入的系统研究，并建立全球统一的土壤团聚体系统生态 过程、功能的分析和表征方法框架。现代土壤学的发展以促进土壤健康和推动可持续发展为目 标，其核心基础在于对土壤团聚体系统的深入研究和理解。

近20 年来土壤团聚体的研究逐渐成为土壤学研究的主要方向，其理论和方法不断推陈出 新。通过回顾土壤团聚体形成发育的基本理论沿革，梳理了土壤团聚体粒径分组、组分分析和结 构表征的技术沿革，讨论和归纳了土壤团聚体分离制备和生物物理结构解剖分析的技术方法，并 凝练了对土壤团聚体系统的本质科学认识。得到的主要认识包括：①土壤团聚体是土壤中矿物 质、有机质和生物质相互作用构成的最小微域构造单元，应赋予功能性土壤颗粒的本质地位；②土 壤中不同层级团聚体的不同微域分布格式是土壤异质性和功能多样性的原由；③土壤团聚体的最 终本质是土壤（生物）动态孔隙系统，不同层级团聚体在总孔度、孔径及其堆砌构造上或者说团聚 体—孔隙的偶联构造上具有固有的特征；④主要可从宏团聚体—微团聚体—（未团聚的）粉黏粒3 个层级的组合关系来表征土壤团聚体系统，可用石榴模式来理解粉黏粒和微团聚体进一步发育为 宏团聚体；⑤在团聚体分离制备方法中，尽管干筛法和润筛法对于干土样本应用较多，但湿筛法制 备的样品更接近于团聚体的自然形成和稳定；⑥计算机断层扫描孔隙微形貌技术提供了刻画团聚 体孔隙系统并与土壤生命过程和生态系统服务相联系的定量化和可视化技术途径。未来需要通 过广泛国际合作发展全球土壤团聚体系统的定量化解剖、功能化分析和可视化呈现的通用方法和 实验室操作规范，以便从团聚体系统层面解构土壤复杂系统，特别是生物多样性系统，为开发基于 团聚体理论的全球土壤管理政策及技术路径提供科学依据和参考。

山地城镇发展受限于地形地貌，出现了以新城建设为主的城市扩张模式。该模式地理空间 表现为新城建设远离主城区，城市建设用地逐渐向更高的坡度上扩张（即建设用地梯度扩张）。梯 度扩张虽解决山地城镇土地资源紧缺问题但也提高了诸如地面沉降等地质灾害的风险，探究梯度扩 张规律以及识别灾害风险为重中之重。研究选取梯度扩张程度剧烈的3 个新城作为典型案例区域， 利用数字高程模型获取了2017—2022 年新区梯度扩张区域，基于2016—2020 年Sentinel-1A SAR 数据利用SBAS-InSAR 技术得到地表形变信息，揭示新区梯度扩张与地面沉降之间的空间关联。 结果表明：①2017—2022 年，延安新区、两江新区和兰州新区的梯度扩张现象显著，梯度扩张区占 比分别为53.5%、51.0% 和45.2%，受地形影响最严重的延安新区梯度扩张区占比最高，梯度扩张速 度与城市扩张速度趋势基本相符。②延安新区、两江新区和兰州新区最大沉降速分别为28 mm/a、 30 mm/a 和29 mm/a，沉降多发生在新区扩张前沿且沉降区周围均存在不同规模梯度扩张区域。 ③梯度扩张强度与地面沉降速率为正相关，高梯度扩张强度和高地面沉降速率区域的集聚分布表 示城市梯度扩张加速了扩张区地面沉降的发生。研究对探究城市梯度扩张与地面沉降关联，推动 山地城市可持续发展有着积极的意义。

：层序地层学前期研究注重顺物源方向的二维剖面解释，垂直物源方向的层序结构差异性 是当前研究的热点和难点。以南海琼东南盆地西区晚更新世（0.125 Ma 迄今）陆架边缘地层序列 为例，通过典型地层终止关系、地层叠置样式和陆架边缘迁移轨迹方法，识别了体系域单元内部结 构和组合特征，自下而上划分为低位体系域（LST）、海侵体系域（TST）、高位体系域（HST）和下降 体系域（FSST）。其中下降体系域内部分界面（WSTS）可将下降体系域分为早晚两期，该界面对应 陆架边缘迁移轨迹角由正到负和地层叠置样式由进积到降积的转换面。琼东南盆地西区上更新 统发育稳定型和滑塌型两类陆架边缘层序结构，随着相对海平面的变化，稳定型陆架边缘主要发 育多期次陆架边缘三角洲和深水扇沉积，滑塌型陆架边缘则主要发育大规模峡谷和块体搬运沉积 体系；响应于“快速海侵而缓慢下降”的不对称海平面升降特征，晚更新世陆架边缘层序表现为较 薄或者不发育的低位—海侵体系域，厚的强制海退楔单元，而外陆架区活动性断裂增加了高位体 系域组分在层序中的占比。先存的坡折地貌、断裂活动及非对称海平面升降旋回差异共同导致了 研究区层序结构多样性体系，高频层序地层驱动机制的定量化探索是更新世层序地层学未来发展 趋势，该研究为层序地层学标准化实践和侧向层序结构差异研究提供了一定的参考意义。

全球俯冲汇聚系统中，俯冲输入组分包括正常大洋板片以及具浮力的海底高原等正地形， 两者对俯冲带将产生迥异的地质效应，因此，深入开展海底高原与俯冲带相互作用研究对理解俯 冲带地球动力学过程和陆壳侧向增生等地质过程具有重要意义。系统总结了目前正处于一些关 键俯冲带处的典型海底高原的地质与地球物理特征，结合俯冲带特征及数值模拟成果，深入探讨 海底高原与俯冲带相互作用的地质效应。在俯冲带运动学和几何学方面，位于俯冲前缘的具浮力 的海底高原等正地形通常会抵制俯冲，并可能造成俯冲带后撤和俯冲极性反转并形成新的俯冲 带，甚至可能会终止俯冲并增生于成熟岛弧/陆壳边缘。然而，近来的研究显示，部分海底高原的俯 冲行为并没有终止，而是俯冲角度变缓呈现平板俯冲的样式，从而造成俯冲带地区上覆板块的构 造缩短与增厚以及岩浆活动逐渐向板内迁移。在岩石地球化学方面，具富集地球化学特征的海底 高原的俯冲消减不仅影响着壳幔圈层相互作用过程、岛弧—弧后熔岩的地球化学组分以及俯冲带 地区热液矿床的形成，而且这些地质体的深俯冲也将对地幔不均一性的形成作出重要贡献。最 后，指出未来会在海底高原深部精细结构及演化，岛弧及弧后盆地对“海底高原—海沟”新俯冲构 造格局的地质响应，以及控制海底高原发生俯冲/增生的因素及其之间的定量关系等方面较大的发 展潜力。

冰川厚度与储量是未来冰川变化预测、可用淡水资源估计以及潜在海平面上升评估等冰 川学研究的前提。基于我国西部31 条冰川实测探地雷达厚度数据对GlabTop2 冰厚模型进行参数 校正和优化，模拟羌塘高原冰川厚度分布并评估冰川水资源总量，结果表明：①GlabTop2 模型模拟 的冰川平均厚度与实测平均厚度较接近，两者相关性为0.87，RMSE 为18.2 m，模型对冰川厚度的 高估和低估分别为9% 和-17%，模型模拟冰川中流线基岩地形形状的能力优于剖面基岩形状； ②2022 年羌塘高原冰川储量为（177.6±26.6） km³，平均冰川厚度为（88.2±12.3）m，冰储量集中分布 在5 600~6 200 m，为（148.28±22.24）km³，占整个羌塘高原冰川总储量的84.4%，其余高程带冰储量 分布相对较少。

：火事件的发生与气候变化和植被变化密切相关，系统性地研究全新世火活动的时空演化 规律，可以更清晰地理解火活动机制与区域性气候、植物变化的关联，同时有助于预测未来火的演 化趋势。为了解安达曼海周边地区火灾活动的演化以及可能的驱动因素，以安达曼海南部的海洋 钻孔ADM-C1 为研究材料，对其全新世以来的炭屑记录进行深入分析，并综合安达曼海周边地区 其余的5 个炭屑记录，重建了全新世以来安达曼海周边地区火灾活动的演变过程。研究表明，尽管 点火、火灾天气和植被组成在各地不尽相同，导致火灾发生频率在区域和地方范围有所不同，但在 广泛的气候变化背景下，全新世安达曼海周边各地的火事件发生频率变化具有广泛同步性。全新 世安达曼海周边的火灾活动发生频率受到区域性植被和降水变化影响，并最终受控于印度夏季风 强度的变化。与末次冰消期相比，12.0~9.0 ka BP 安达曼海周边区域火灾活动的发生频率呈下降趋 势，反映了印度夏季风降水逐步增强以及木本植物含量逐渐上升的区域环境；9.0~5.0 ka BP 较低的 区域火灾活动发生频率同时受到较高的印度夏季风降水量和区域木本植物含量的制约；5.0 ka BP 后高频的区域火灾活动更多反映了印度夏季风降水的降低。此外，研究结果还表明全新世安达曼 海周边区域火灾活动发生频率与厄尔尼诺—南方涛动（ENSO）强度、印度洋偶极子（IOD）位相和热 带辐合带（ITCZ）位置的变化相关。

在全球变化背景下，我国土壤面临严重的污染和侵蚀、退化问题，正在威胁生态系统稳定 性和粮食安全性。如何量化土壤的形成演化（时间和速率等）是地球科学领域的重要科学问题。 大气成因放射性宇生核素¹⁰Be（以下简称大气¹⁰Be）是天然示踪剂，其在土壤中的含量受成土时间、 地表侵蚀和化学风化等土壤演化过程综合控制，是定量示踪千万年来土壤形成演化过程的有效手 段，具有广阔的应用前景。首先系统梳理了¹⁰Be在地球大气层的生成、传输、沉降以及在土壤中累 积和迁移过程的最新研究进展，指出大气¹⁰Be长期沉降速率及其在风化带中迁移性的精确估算，是 本领域亟待解决的重要难题；其次评述了大气¹⁰Be用于估算成土时间、成土速率、指示土壤侵蚀及 在坡地运移等方面的方法，提出深入调查区域地质和环境过程并对模型参数和结果进行合理约 束，是应用大气¹⁰Be技术的关键前提。随着我国加速器质谱分析技术和能力的快速发展，将有力推 动大气¹⁰Be技术在土壤演化定量研究中的广泛应用，帮助解决环境生态系统演变预测及耕地土壤 保育等难题。

气候系统属性可影响二氧化碳（CO2）浓度变化下全球地表气温演变的非对称性，但目前仍 不清楚哪些属性的贡献相对关键。因耦合模式比较计划第六阶段模式试验样本不足，基于45 个 CMIP6 模式数据，逐一构建了快速、再现能力理想的两层能量模型，共开展了391 组试验。该模试 验结果显示，在对称的CO₂浓度上升和下降演变下，平衡气候响应、深海热容量和海表—深海热传 输系数对全球地表气温演变的非对称性起主要贡献，它们主要通过改变CO₂浓度下降期全球地表 气温达峰后的降温速度来实现。因此，加深对气候系统平衡气候响应、深海热容量和海表—深海 热传输系数的理解，有助于人类更科学地实现巴黎协定目标。

青藏高原及周边分布着数量众多的石冰川，因其独特的蓄水功能和气候响应特征，不仅影 响区域潜在的固态水资源，还增加了相应灾害发生的风险，越来越受到人们的关注。当前，对石冰 川识别、冰储量估算及其动力学过程模拟的探讨还较为缺乏，导致无法准确评估广大无资料或缺 资料地区的石冰川变化及其气候响应特征。在系统梳理青藏高原及周边石冰川分布特征的基础 上，综合回顾和总结了石冰川识别方法、冰储量估算方法、动力学过程及其模拟的研究进展。受观 测数据缺乏和方法不确定性等问题的限制，当前青藏高原及周边石冰川编目、识别和冰储量估算 精度仍面临诸多挑战。展望未来，深入认识气候—石冰川动力学过程的相互作用机制，强化天— 空—地多层次、多角度、多手段的石冰川监测，集成人工智能和新观测技术的石冰川识别和冰储量 估算方法，准确评估气候变化条件下青藏高原及周边石冰川变化、未来趋势及其影响，进而服务于 青藏高原及周边区域社会经济可持续发展。

：水文水资源监测是对地观测系统的重要任务之一，是支撑新时代水利高质量发展、满足“三 水”共治需求和践行“十六字”治水策略的直接有效途径，而卫星遥感技术提供了一种大范围、快速 和高精度的数据获取渠道。但是现有卫星遥感在水文水资源应用上存在多星同步观测难、应急响 应能力差和易受天气影响等问题，因此美国国家航空航天局于2022 年12 月发射了地表水和海洋地 形卫星（Surface Water and Ocean Topography，SWOT），这是全球第一颗通过多传感器协同观测全球 陆地和海洋水资源的卫星，预期将极大提升水文水资源监测的时空分辨率和精度。系统梳理了水 文水资源监测卫星发展现状、应用和技术难点等概况，并分析了SWOT 卫星的参数、科学任务、算 法流程和应用产品等内容，对我国后续卫星设计规划和数据处理关键技术有一定的参考价值。