我国西北地区是全球典型的干旱气候区，社会发展受到水资源的严重约束，但当前对该地 区空中云水资源的开发利用却明显不足，研究该地区云水资源的时空变化特征及云降水过程，对 于提高该地区云水资源开发利用技术水平具有重要的现实意义。为此，国家自然科学基金区域创 新发展联合基金资助的“西北地区空中云水资源多尺度变化特征与云降水过程研究”课题针对此 问题开展了深入研究。在分析了西北地区云水资源开发利用重要性的基础上，从多大气环流系统 的协同影响、云降水宏微观物理过程的复杂性、沙尘性气溶胶的特殊活化作用、高原边坡地形和大 型山脉的特殊作用以及西北地区气候暖湿化对云水资源影响等多个方面深入讨论了西北地区云 水资源形成和云降水转化机制的科学问题，并探讨了野外观测试验对解决上述科学问题的重要支 撑作用。在此基础上，在此基础上，提出未来应重点关注多尺度环流对西北地区云水资源的协同 影响、云水资源对气候暖湿化的响应特征、高山云系的微物理特征、沙尘气溶胶的活化成云特性、 云—雨转化机制以及云微物理参数化的发展优化6 个重点研究方向，旨在为未来开展西北地区空 中云水资源特征与云降水转化机制研究提供科学指导。

青藏高原热动力强迫作用对亚洲夏季风的形成和变化具有重要影响。然而，由于观测和 数值模式本身的局限性，人们对青藏高原动力和热力作用影响季风形成的相对重要性仍存在争 议。针对相关的理论和数值模拟问题，提出了基于位涡理论的青藏高原地表位涡强迫概念，并揭 示了其与亚洲夏季风的关系。针对上述研究开展了回顾和总结，发现青藏高原动力、热力强迫影 响的相对重要性与试验设计和模式模拟性能本身具有密切联系；青藏高原地表位涡指数可以作为 衡量其相对重要性的一个指标；相比于感热通量，表面位涡能够更好地表征夏季高原表面的强迫 作用，并可以作为量化指标评估不同数值模拟方案中高原表面强迫的强度和对季风降水的影响； 从气候尺度而言，高原表面加热是导致夏季风在陆地上形成的主导因素；而从延伸期预测的角度， 高原上空的热力和动力扰动时空尺度如何调控天气尺度波是影响下游降水预测的关键因子。相 关理论和数值模拟研究可为进一步深化青藏高原气候动力学的认识提供参考。未来需要加强高 原观测，并推动模式物理过程的发展，以进一步提高青藏高原气候数值模拟和预测水平。

夏季极端高温是我国最主要的气象灾害之一，对人们的健康与生命、社会经济的稳定发展 以及生态环境的平衡等均造成严重威胁。面向防范和应对高温相关灾害风险的国家重大需求，基 于科学新认识我们自主研发了我国夏季极端高温预测模型系统并开展了实际应用。2018 年以来 该预测模型系统的实际预测表明，其总体上能够比较准确地预测出我国夏季极端高温的空间分布 与异常，展现出稳定而良好的预报效果。2025 年5 月运用该模型系统开展的预测显示，2025 年夏 季我国平均高温日数为12.55 天，比常年（1991—2020 年气候平均态）偏多2.69 天，极端高温影响总 体明显偏重、灾害风险明显偏高、区域差异性大。长江中下游地区、华南地区、四川盆地、新疆南 部、江苏与安徽北部高温日数偏多最为明显。京津平原地区、山东、河南、陕西南部地区、东北少部 分地区、甘肃部分地区以及宁夏北部等地极端高温明显偏多。最后，针对我国夏季极端高温的防 范提出了建议。

大气重力波对大气水平和垂直结构以及垂直耦合具有显著影响。目前大气重力波相关的 研究表明：①卫星适用于中高层大气重力波的观测，雷达在其垂直结构的精细观测方面最具优势， 再分析资料则更适合用于全球大气重力波的特征分析。②相较于非地形重力波，地形重力波的垂 直波长相对较长，且普遍可以传播至更高高度。③由于激发源相对固定，地形重力波溯源的结果 相对准确，而非地形重力波的溯源难度很大，准确率偏低。④采用主流的静力和非静力参数化方 案，能在数值模式中比较完整地模拟地形重力波的拖曳作用；采用单波和全局谱技术可以较为准 确地模拟非地形重力波东西向的动量通量；但是目前尚不能准确模拟两类大气重力波生成发展的 全过程。未来，随着观测技术的提升，会获取更多高质量的观测数据，这将有助于更清晰地了解大 气重力波的特征。在此基础上，参数化方法的进展以及人工智能技术的应用，有望对两类大气重 力波的形成机制有更深入的认识，从而提升天气和气候模拟预测的准确性。

研究玉龙雪山冰尘的理化特征及其微观形貌，不仅可以揭示区域内冰尘的形成机理、来源 和影响因素等，更为进一步理解影响冰川消融的机制提供了科学依据。以2023 年8~9 月在玉龙雪 山冰川区消融冰表面采集的冰尘样品为研究载体，分析了冰尘的理化特征和形成机制，讨论了冰 尘对冰川融化和冰川区碳循环的潜在影响。通过对冰尘样品进行粒度测试，对总有机碳和微观形 貌进行分析，发现冰尘中矿物颗粒体积粒径分布众数介于2~28 μm，分布结构较为单一，主要源于 粉尘沉降和局地岩石风化；雪冰样品中冰尘的总有机碳含量相对较高，且冰尘总有机碳含量随海 拔降低而增加（采样点海拔范围在4 500~4 700 m），表明夏季冰川强烈消融对溶解性有机物质的输 送和空间分布存在显著影响；冰尘微观形貌主要表现为致密泥质结构，无机物质和有机物质外观 特征明显，内部存在不均匀且形态复杂的孔隙，分形维数较高，介于1.600 8~1.845 6，同时冰尘能谱 分析检出了丰富的C、Si、O和Al 等元素，表明冰尘中富含碳酸盐、硅酸盐和有机质等物质，这与冰 川消融密切相关。研究结果有利于与其他冰川相关研究进行对比分析，对研究其他冰川冰尘理化 特征及微观形貌具有指导意义。

在海洋地球化学领域，钡及其同位素因在沉积物中保存率高且同位素分馏稳定，成为古生 产力重建的重要示踪剂。通过整合高精度同位素分析数据，阐述了海洋钡的源和汇，揭示陆源、热 液和生物输入的协同驱动作用。发现在矿物—流体—熔体分馏体系中，平衡与动力学分馏机制的 交互作用是钡同位素分馏的核心驱动力。而区域分馏的差异表明，海洋钡同位素分馏是多因素协 同作用的结果，其空间异质性为示踪古海洋环境演变提供关键依据。未来需结合原位微区技术深 化生物—矿物—流体交互机制研究，提升古海洋环境重建的精度。

星载红外高光谱资料在数值预报业务中具有关键作用。鉴于红外光谱辐射易受云层强烈 干扰，星载红外高光谱通道的晴空判识已成为资料同化中不可或缺的核心技术环节。以国外 HIRS、AIRS、IASI、CrIS 等探测器数据及我国HIRAS、GIIRS 资料为研究对象，系统梳理了星载红外 大气探测资料应用中晴空像元/通道判识方法的发展脉络，归纳总结了多类晴空判识技术，主要包 括：基于单一光谱特征与跨光谱特征的晴空通道判识、基于主成分分析与机器学习的晴空像元判 识，以及我国风云卫星红外高光谱资料同化过程中自主研发的晴空通道判识方法。研究表明，三 维晴空判识方法通过实现云顶以上红外高光谱晴空资料的有效同化，成为提升资料同化效能的关 键技术；在高光谱探测器像元尺度上，基于跨光谱资料反演云参数的匹配判识方法，相较高光谱资 料自身的三维晴空判识，在多相态云环境中表现出更高的判识精度；并在红外高光谱资料的机器 学习晴空像元判识和全天空同化中提供足够精确的先验样本。结合当前研究进展与业务应用现 状，针对全天空、全光谱星载红外高光谱资料同化中晴空判识技术面临的挑战，提出以跨光谱匹配 算法构建的晴空通道判识样本为基础，发展融合机器学习的三维晴空通道判识方法，将成为星载 红外高光谱资料同化技术的重要发展方向，为进一步增强其在数值预报中的应用价值提供更强有 力的技术支撑。

处于开放环境的页岩样品，一方面由于压力释放导致轻烃发生大量散失，另一方面由于温 度降低导致滞留烃黏度增大、赋存状态改变，从而使常温下核磁检测无法准确定量原位温压条件 下的页岩含油性。以松辽盆地白垩系青山口组页岩为例，选取处于低成熟和高成熟阶段典型页岩 样品。对不同粉碎程度的高成熟页岩，以及不同温度条件下低成熟、高成熟页岩样品进行核磁共 振序列检测，定量页岩样品粉碎过程和加热过程中流体散失和赋存状态转化，确定页岩温度作用 下的含油性特征。结果表明，页岩从标准柱塞粉碎到0.04 cm的过程中，其T2谱的形态、T1-T2谱总 信号量和各含氢组分的信号量基本没有发生变化。因此，久置页岩样品在粉碎过程中不会导致残 留流体进一步散失。随着页岩样品温度的升高，低成熟页岩中轻质油信号增加、水信号减少，高成 熟页岩中油和水信号均减少。同时页岩含羟基化合物信号减少，待恢复室温后其信号量重新恢 复。由此可见，随着温度升高，自由水持续挥发；低成熟页岩常温黏度较大的油前沥青由类固态转 变为液态轻质油，100 ℃后核磁轻质油绝对量增加达107%；高成熟页岩油常温即为轻质油，升温将 致其挥发散失。含羟基化合物随着温度升降的减增，反映了温度对于黏土吸附水的控制作用。因 此利用核磁共振评价低成熟页岩含油性时，要注意室温条件下油前沥青在温度作用下的赋存状态 转化，避免页岩油含量的低估。

2022 年夏季长江流域经历了前所未有的高温热浪，引发科学界的广泛关注。受长达一个 多月的破纪录高温与干旱影响，此次极端事件不仅对人类、经济和环境造成了日益严重的损失，也 加剧了粮食不安全状况，阻碍了可持续发展。因此，更加全面地认识2022 年夏季长江流域极端高 温，对于理解全球变暖背景下极端事件变化的原因，认识人类活动和自然变率的影响，以及评估可 能面临的气候风险都具有重要的科学意义。首先回顾了2022 年夏季长江流域极端高温的主要特 征、形成机制和原因，以及近3 年来对此次极端高温事件的研究进展。研究表明，2022 年夏季长江 流域高温是一次罕见的极端热事件，此次事件的发生主要是由西太平洋副热带高压（西太副高）、 南亚高压等环流异常，“三重”La Niña（连续3 年发生的La Niña 事件）、大西洋和印度洋等海温强 迫，以及土壤湿度—气温等陆气反馈等综合作用造成。除了自然变率的贡献，人类活动也是造成 本次事件的主要因素。随着全球变暖，此类极端高温事件将会成为常态。最后，讨论了极端高温 相关的研究要点、存在问题以及未来可能的发展方向。

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。

祁连山是青藏高原向北扩展形成的最年轻山体，其抬升扩展对于理解高原的扩展过程和 隆升机制以及造山带演化等科学问题具有重要意义。水系演化能够比较快速地响应山地的抬升 扩展，在祁连山地区开展水系的发育演化研究是探讨山体抬升扩展过程的重要手段。基于对剥蚀 面、河流阶地、风口和古河道等地貌记录以及新生代沉积地层开展的年代学与物源研究，当前祁连 山地区水系演化研究取得如下成果与认识：①祁连山东部黄河上游干流的形成演化是在构造抬升 或者气候变化的驱动下，河流向上游发生溯源侵蚀和袭夺的水系重组过程；②祁连山北部石羊河 与黑河流域、祁连山东部兰州盆地开展的河流阶地研究显示，气候变化与构造抬升分别控制着河 流的下切时间（冰期向间冰期过渡期、间冰期）和下切幅度，全新世以来阶地的形成主要受到气候 变化的控制（暖湿期河流下切）；③河流阶地可靠地记录了祁连山东部黄河重要支流湟水河（流向 反转）与大通河（河流袭夺）的演化过程；④祁连山北部榆木山地区与南部乌兰、查查盆地开展的新 生代沉积物年代学、物源与古水文研究，较可靠地重建了区域水系演化历史，显示出沉积地层在重 建可靠、详细的水系演化过程中潜力巨大。同时，还存在诸多亟需解决的问题，开展深入的地貌面 与沉积物定年研究，多物源方法融合的物源分析，持续的地貌特征研究，以及数值模拟与仿真模拟 研究，将成为今后研究的重点与趋势。

经过50 余年的持续研发与技术创新，我国风云气象卫星系统取得显著成就，成功发射了21 颗卫星，目前8 颗在轨稳定运行，构成了包含地球静止轨道、太阳同步极地轨道和倾斜轨道的卫星 组网观测体系。通过回顾风云气象卫星及遥感仪器的发展历程、现状，地面系统在数据接收、处理 及运行方面的效能，以及应用系统的建设与服务情况，综合分析风云气象卫星及其地面应用系统 的技术能力。通过与全球主要国家在气象卫星组网观测、遥感仪器技术、地面系统运行能力的对 比分析发现，风云气象卫星尽管部分性能指标仍有提升空间，但其已具备完善的轨道布局和遥感 仪器配置，且遥感仪器的探测能力已达到国际先进水平。地面系统则建立了高效的数据接收、处 理与服务流程，数据预处理技术先进，地理定位精度达到亚像元级，辐射定标精度在可见近红外波 段达到3%，红外波段达到0.2 K。此外，风云气象卫星系统已构建全面完备的大气、陆地、海洋及空 间天气定量产品体系，并建立了中国遥感卫星辐射校正场，常态化开展辐射定标与遥感产品真实 性检验工作。风云卫星数据在天气分析、气候变化研究、生态环境监测及自然灾害预警等多个领 域得到了广泛应用，且应用水平不断提升。未来，风云气象卫星观测系统将朝着构建混合架构空 间观测体系、观测要素全面精准感知以及星地系统智能高效运行，数据处理融合新兴技术，遥感应 用场景深化，国际合作共享等方向发展。

基于“正排放时期—净零时期—净负时期”的划分方法，建立了面向碳中和的气候变化预 估与风险研究新框架。聚焦在“一带一路”主要区域，系统开展了SSP1-1.9 和SSP1-2.6 两种可持续 发展路径情景下面向碳中和的未来平均与极端气候变化预估与灾害风险研究。在全球碳中和时 期，预计“一带一路”主要区域平均与极端气候变化将呈现新特征新格局，气候灾害风险将出现新 变化。建立的新框架为气候变化未来预估与灾害风险评估提供了新方案，建议正在启动与开展的 联合国政府间气候变化专门委员会第七次气候变化评估报告及将来的气候变化评估报告应纳入 面向碳中和的气候变化评估作为重要部分，为人类社会共同应对气候变化和实现可持续发展提供 新认识。最后，讨论了人工智能技术在未来气候变化预估与风险评估中的应用。

短时强降水是我国最主要的强对流灾害天气之一，易造成城市内涝和山洪、泥石流以及滑 坡等次生地质灾害。回顾了近年来我国短时强降水的主要研究进展，并简要对比了美国和欧洲的 相关研究成果，涵盖了短时强降水的时空分布特征、大气环流形势和环境条件、雷达回波特征和雨 滴谱特征以及地形和城市化对短时强降水的影响及其机制；总结了人工智能在我国短时强降水潜 势预报和短时临近预报中的应用。随着全球变暖，短时强降水频次和强度都呈增加趋势，今后需 要进一步研究其形成机制和环境条件，提升观测时空分辨率，加强新型观测资料应用，通过融合分 析多源且稠密的观测资料，提升高分辨率的快速更新循环同化数值模式预报能力，改进和发展深 度学习预报模型和算法，尤其是研发深度学习大模型来提升短时强降水的预报预警能力。

地球中高层大气是研究大气过程乃至气候变化的重要区域，目前对中高层大气的长时间 观测和数据分析仍然非常欠缺。太赫兹临边探测技术能够全天时、近乎全天候地获得较高垂直分 辨率（1~5 km）的大气廓线，特别是对部分臭氧损耗相关的卤素气体敏感，是测量地球中高层大气 参数的重要手段。围绕太赫兹临边探测技术，系统回顾了太赫兹载荷的技术发展历程和现状：太 赫兹临边探测已成功实现中高层大气中多种痕量气体的高垂直分辨率廓线测量，但现有载荷仍面 临系统体积庞大、噪声抑制能力不足等瓶颈问题；基于最新预研的载荷方案，下一代太赫兹探测系 统主要侧重于低噪声和小型化技术的发展；当前主流的物理反演算法计算效率较低，通过引入人 工智能技术，可在保证精度的前提下显著提升反演效率；未来亟需突破太赫兹低噪声接收机和高 分辨率数字谱仪等核心技术，进一步推动我国太赫兹临边探测技术的发展。

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。

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。

为探究区域尺度极端径流演变及其气候驱动机制，以对气候变化较为敏感的湟水流域为 例，搜集流域8 个站点日均流量数据，基于Mann-Kendall 趋势分析和突变检验等方法定量评估径流 极值年际变化特征及其与极端降水、极端高温之间的关联。结果表明：近几十年，以3 年为周期，极 端高流量指数波动下降而极端低流量指数波动上升，湟水流域径流极端性有所降低；两类指数分 别在2000 年与2010 年发生突变，2000 年以前极端高流量指数水平较高而极端低流量指数较低， 2010 年后二者呈相反状态，之间均处于较低水平。极端径流变化与近几十年流域整体极端降水强 度显著上升和极端高温增强有关；具体表现为极端高流量与极端降水正相关，与极端高温负相关； 极端低流量与极端高温正相关为主，与极端降水相关性不明显。研究结果可为气候、水资源敏感 区域应对气候变化策略及水资源可持续管理做参考。

裂隙—基质双重介质地下水流解析模型的形状因子推导偏经验化。以标准抽水试验为 例，通过建构单一裂隙—带状基质介质的水流解析模型并求解其解析解，提出新的基质水流控制 方程及新的形状因子，避免经验化的水流方程和形状因子推导。对于裂隙网络—基质介质水流的 有限元数值解，新的水流方程和形状因子能够实现基质内无网格离散。结果表明：带状基质的形 状因子是基质宽度平方的倒数；圆形基质的形状因子是基质半径平方的倒数；其他形状基质的形 状因子是经验参数。基于新形状因子的解析解，预测的降深相对误差小于5%；然而采用既有形状 因子时，降深相对误差约为99%。当裂隙网络的面积与总面积的比值（裂隙密度）超过62% 时，裂 隙网络可简化为双重连续介质。数值解成功用于野外标准抽水试验。

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。

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。

碳中和是应对全球气候变化的重要手段，而负排放技术是实现碳中和目标的关键一环。 海洋作为地球上最大的活跃碳库，在负排放技术开发中有着巨大潜力，为实现碳中和目标提供了 重要支撑。其中，海水碱度提升技术被认为是一种高效且兼具生态效益的负排放技术，即通过人 为投加碱性物质提高表层海水碱度，在促进海洋吸收CO2的同时，缓解海洋酸化。基于海洋碳酸盐 平衡体系等理论基础，概述了海水碱度提升技术的基本原理，并结合国内外研究进展，总结了不同 尺度的研究。从多维度对比评估了该技术的碳汇潜力和成本，指出其在实施路径、生态影响评估 和公众接受度等方面的挑战。结合海水碱度提升技术特点和我国沿海地区实际情况，提出了耦合 污水处理厂基础设施和海岸带工程等的协同实施路径，为推动海水碱度提升技术的工程应用提供 创新思路，进一步丰富了发展海洋蓝色碳汇的科学内涵和路径

阿里地区作为高寒荒漠草原的代表区域，是青藏高原独有的荒漠草原类型。其相对花粉 产量和相关花粉源范围，是基于花粉进行植被和气候定量研究的重要参数之一。基于阿里地区37 个样点的现代表土花粉和植被数据，利用ERV模型的不同子模型，以藜科花粉为参考种，估算了禾 本科、藜科、蒿属、菊科、十字花科和委陵菜属6 种主要花粉类型的相对花粉产量及相关花粉源范围。 结果显示，子模型2 估算结果最为理想，计算得到的研究区相关花粉源范围为1 550 m。主要花粉类 型的相对花粉产量如下：藜科（1.000），蒿属（1.286±0.058），菊科（0.689±0.043），委陵菜属（0.139± 0.008），十字花科（0.763±0.063）和禾本科（0.003±0.006）。留一法和REVEALS 模型检验表明，上述 相对花粉产量和相关花粉源范围结果均较为可信，可应用于区域植被重建。

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。

综述了陆—气相互作用在观测、机制和模型方面的最新进展，指出现有陆—气相互作用观 测研究还没有同时考虑陆面生理生态与大气边界层变化对陆—气通量影响，制约着陆面过程参数 化或参数的卫星遥感反演以及陆面过程模式的业务应用。从全面认识陆—气相互作用与陆面过 程模式发展出发，指出未来需进一步强化陆面生理生态与大气边界层变化对陆—气相互作用的影 响研究以及陆面过程模式的业务应用研究，并提出了拟关注的重点任务：①陆—气相互作用的跨 界面立体观测；②多源数据在跨界面陆—气相互作用中的应用；③陆面过程模式发展与业务应用。

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。

陆海交互区较高的固碳效率和较强的固碳潜力是基于自然长期解决气候变化和实现“碳 达峰”“碳中和”的重要方案。为揭示莱州湾南岸陆海交互层中溶解有机物的来源和赋存形式，丰 富对陆海交互区的碳源、汇的认识，于2021 年11~12 月采集钻孔岩芯间隙水，分析其有色溶解有机 物的紫外可见吸收光谱和三维荧光光谱。分析结果表明，溶解有机碳与a（320）都呈现第二次海侵 后变化大浓度高的特征，陆相间隙水溶解有机物组成和性质差别大于海相间隙水。经平行因子分 析法鉴别和OpenFlour 匹配的5 种荧光组分中，除底层外，类腐殖质组分贡献为总荧光强度的77%。 荧光指数和自生源指数表明岩芯间隙水有色溶解有机物由微生物再生产活动贡献为主，埋藏越 久，微生物贡献越为显著，陆相层和海相层没有明显差别。主成分分析结果表明，不同沉积阶段溶 解有机物组成存在一定差别，但随着沉积过程的发生，间隙水溶解有机物组成和性质逐渐趋同。 长时间尺度下腐殖质高度成熟。