分析了国家自然科学基金委环境地球科学学科2022年度项目申请和同行评议概况，指出了申请和评议过程中存在的问题，提出了改进建议，总结了2021年结题项目取得的主要研究进展，为科研人员后续项目申请提供参考。

青藏高原是承受自然灾害脆弱性较高的地区。该区域经常遭受雪灾、干旱、大风、雷电、冰雹和洪涝等气象灾害的危害，其中，干旱是该区域除雪灾外影响最为严重的气象灾害。随着气候变化和人类活动的加剧，青藏高原由气象灾害造成的损失不断加剧。为此，着眼于青藏高原的区域特点，对其气象干旱研究现状进行了梳理与分析，系统总结了青藏高原气象干旱的主要研究成果，揭示了青藏高原气象干旱时空分布的基本特征：干旱的高发区在高原的北部、东北部、西南部和东南部，高发时段为1980年代和2000年代；归纳了青藏高原气象干旱监测和预测的主要技术方法：基于干旱指数开展的干旱监测评估和基于干旱影响因子利用气候模式进行的干旱预测；给出了青藏高原干旱灾害风险的发生规律：青藏高原东北部偏南地区是农牧业干旱灾害的高风险区，东北部、西南部和东南部是较高风险区；高寒草原比高寒草甸面临的干旱灾害风险高。基于数值模式和未来情景，预估21世纪青藏高原气温升高、降水增加；但由于降水增加表现出明显的时空分布不均匀性，未来发生季节性和区域性气象干旱的可能性仍然很大；同时，提出了青藏高原气象干旱研究在资料、技术方法和模式应用等方面存在的问题，并结合国际前沿，展望了青藏高原气象干旱未来研究需关注的关键科学问题和技术领域。

中国与蒙古国均是全球生态脆弱区分布面积最大、脆弱生态类型最多、生态脆弱性表现最明显的国家。中国和蒙古国生态脆弱区生态环境状况制约着区域生态和社会经济的可持续发展，对中国和蒙古国生态安全至关重要。因此，深入研究中国和蒙古国生态脆弱区生态系统的特征及其对全球变化的响应机理，为区域的生态环境恢复提供科学依据，是我国生态安全的需要。以碳氮循环为切入点，关注中国和蒙古国脆弱生态系统在全球变化背景下的响应，提出并综述了脆弱生态系统碳氮循环过程及耦合机制、全球变化对脆弱生态系统的影响、全球变化背景下脆弱生态系统安全阈值确定及风险评估、脆弱生态系统对全球变化的适应性管理等重点研究任务。认为面向我国生态安全的重大需求，亟需从以下方面展开研究：系统分析碳氮在水—土—气—生中的周转途径、形态转化及通量特征的年际、季节及昼夜特征，揭示脆弱生态系统碳氮循环过程、时空规律与耦合机制，回答脆弱系统碳氮汇功能发挥的主要机理；构建脆弱生态系统碳氮耦合的过程模型，定量分析不同气候变化强度对脆弱生态系统安全的影响程度和人类干扰对碳氮循环及其生态系统的影响，评估脆弱生态系统在地球系统碳氮循环中的作用及其碳氮的源汇效应，提出脆弱生态系统对全球变化的适应性管理对策和措施。

从地貌信息图谱概念的起源——地学信息图谱开始介绍，论述了地貌信息图谱的概念与发展历程，从具体研究的角度归纳了包括地貌形态特征图谱（地面坡谱、剖面谱、二维格局谱系、地形纹理谱）和地貌发育谱在内的地貌信息图谱研究类型及研究现状。结合遥感、计算机和人工智能等技术的发展，分析了知识图谱与信息图谱结合的研究方法在未来地貌研究中的前景，总结了地貌信息提取、地貌信息分类和地貌制图等地貌信息图谱关键技术研究进展，并从构建完备的地貌信息图谱体系、提升地貌信息图谱关键技术、加强全球地貌格局与演变的精细化与定量化研究三方面对未来地貌信息图谱的发展进行了展望，以期为地貌研究工作的数字化、信息化和智能化提供参考，进而服务于国家资源环境重大战略并推进地貌学科的发展。

全球业务化海洋预报系统可为海洋防灾减灾、航行安全、生态系统保护和海上搜救等提供预报服务。海面风是驱动海浪的源，因此提供海浪业务预报服务的国家/机构一般与数值天气预报结合在一起开展。详细介绍了基于WAVEWATCH III^?和WAM模式构造的全球海浪业务预报系统的参数配置。重点介绍了基于混合坐标海洋模式、欧洲海洋核心模式和模块化海洋模式开发的全球海洋环流业务预报系统的组成和参数配置。概述了基于社区海冰代码和新鲁汶海冰模式构造以及与海洋环流预报系统耦合在一起的海冰业务预报系统。最后对全球业务化海洋预报系统的发展方向进行了展望。

海底冲沟作为比海底峡谷、水道地貌尺度小1个数量级的微地貌，与海底峡谷、水道共同构成了完整的深水沉积输运系统。由于调查数据分辨率的限制，在前人研究中，海底冲沟的重要作用一直被忽视。海底冲沟是深水沉积输运系统的“毛细血管”，数量巨大，主要分布在大陆坡、岛礁边缘、河口冲积扇前缘、海底峡谷和水道内部，与深水工程安全、岛礁安全、深水沉积体系和深水油气储层预测息息相关。从识别特征、沉积环境、影响因素和形成机理等方面，系统介绍了海底冲沟的研究进展；从分布区域、坡度、形态和沉积特征等方面，探讨了海底冲沟与海底峡谷和水道之间的区别与联系，并给出了区分三者的方法。通过归纳不同沉积环境的海底冲沟特征，将其定义为：在坡度大于2°的地形中，重力流成因、直线型的微地貌尺度沟槽，具有宽度小、深度浅、长度短和形态笔直（弯曲度接近于1）的特点，其中，片状浊流成因的海底冲沟还具有相互平行和等间距分布的集群特征。

海洋科学是在观测数据积累的基础上不断发展的一门学科，其发展史上的任何一次重大突破都离不开观测技术及相应数据集的更新换代。格点化数据集的时间延拓已成为海洋数据产品更新的主要形式，总结了当前格点化海洋环境数据集的发展现状。首先，将海洋观测的发展历史总结为3个阶段：稀疏观测主导的初始积累期，大型观测计划主导的快速增长期，以及资料同化和再分析为主导的高质量发展期。其次，从温度、盐度和流场3个关键要素出发，重点介绍近几十年来国际上公开发布和更新的全球格点化海洋环境数据集，包括HYCOM、OFES、OSCAR、Drifter、ECCO和PHY等6种流场数据集，Argo、IAP、EN4和ISAS 4种三维温盐数据集，OISST、ERSST和HadISST 3种海表面温度数据集以及SMOS、Aquarius和SMAP 3种海表面盐度数据集。在已有的研究基础上，对这些数据集的来源、特征信息及优缺点作了简要回顾，为海洋科技工作者提供参考。最后，建议未来从完善和发展海洋立体观测系统，增加数据质量评估质量和改进以及优化数值模式3个方面进行研究。

全球气候变化对资源、生态和环境的负面影响日益显现，降低大气CO₂浓度已经成为全球关注的焦点。潮间带湿地（如红树林和盐沼）具有很强的碳汇功能，是降低CO₂浓度和减缓全球气候变化的重要途径。红树林和盐沼作为重要的海岸带蓝碳生态系统，其土壤具有极高的储碳能力。由于受潮汐和降雨等驱动力的控制，红树林和盐沼土壤间隙水碳交换过程在海岸带蓝碳汇估算中具有较大的不确定性。同时，红树林和盐沼间隙水碳交换过程也是海岸带蓝碳汇相关研究中的前沿性科学问题，具有较大的挑战性。红树林和盐沼间隙水交换促使大量沉积物中的碳输出并存储于海洋，其可能是除了湿地碳埋藏之外的另一个重要碳汇，但目前对此尚未开展系统研究。总结论述了红树林和盐沼生境土壤间隙水交换速率及其携带蓝碳通量和控制因素，期望在对全球红树林和盐沼生态系统蓝碳收支和碳汇潜力进行评估中对其土壤间隙水过程携带的蓝碳通量引起足够的重视。这将深化对红树林和盐沼生态系统碳收支平衡和循环过程的认识，进而在全球气候变化的背景下，为更好地发挥海岸带蓝碳汇功能、促进红树林和盐沼生态系统建设和保护以及海岸带可持续发展提供科学支撑。

明确盐沼土壤有机碳汇的稳定性对于科学评估海岸带“蓝碳”的碳汇潜力具有重要意义，而土壤有机质的结构组成与土壤有机碳汇的稳定性密切相关。选择长江口崇明岛东部4个成陆年代迥异的围垦区，利用固态¹³C核磁共振技术研究钻探取得的埋藏盐沼以及钻孔周边的林地表层土壤样品的有机质结构特征，揭示土壤有机质更新过程中有机质结构组成的变化。结果表明： \mathrm{①} 不同年代围垦区土壤有机碳官能团由表层到深层的变化特征类似，自表层的林地土壤样品至埋藏的盐沼样品，烷基碳与芳香碳的含量增加，而烷氧碳与羰基碳的含量降低。埋藏盐沼样品的烷基碳/烷氧碳含量值、芳香度与疏水碳/亲水碳含量值均大于钻孔周边林地表层土壤样品。随着埋藏深度增加，土壤有机质化学结构稳定性增强。 \mathrm{②} 自西向东林地表层土壤样品烷基碳/烷氧碳含量值、芳香度、疏水碳/亲水碳含量值均小于1，呈逐渐增长趋势；脂肪族/芳香族含量的值则逐渐降低。自西向东林地表层土壤样品有机质整体分解程度较低，但呈逐渐提高趋势，有机质稳定性逐渐增强。这与树木种植时间由西向东逐渐变早，表层土壤发育时间变长有关。 \mathrm{③} 自东向西，埋藏盐沼样品有机碳官能团含量与比值的变化表明，随着成陆时间延长土壤有机质稳定性不断增强。综上所述，随着成土时间延长，盐沼土壤有机质分解程度不断提高，有机质中结构稳定的组分所占的比例不断增加，易分解组分的比例不断降低，土壤有机质的稳定性不断提高。运用固态¹³C核磁共振技术研究长江口不同年代围垦区土壤有机质化学结构组成的变化，为揭示土壤碳汇稳定性的时间趋势及其化学机制提供了重要依据。

山区生态系统不稳定及社区居民生计的脆弱性使得其成为联合国可持续发展目标研究与实施的重点区域，欠发达山区的可持续发展事关联合国可持续发展目标的发展进程与成效。基于文献计量方法，针对可持续发展目标中有关山区的发展目标，分析了全球欠发达山区可持续发展研究的主要国家及科研机构，遴选了可持续生计、居民健康与福祉、水资源供给及水环境卫生、生态系统保护和气候变化及响应5个与可持续发展目标密切相关的欠发达山区可持续发展研究的关键领域，阐述了各领域的研究进展与政策举措。同时，从完善评价体系推动欠发达山区可持续发展目标评估系统化，利用地球大数据突破欠发达山区可持续发展目标监测的数据瓶颈，开展可持续发展目标相互关系研究推动欠发达山区可持续发展目标的协同实施，以及开展可持续发展目标实现路径示范助力欠发达山区可持续发展目标政策实施等方面，对欠发达山区可持续发展目标实现面临的挑战及相应对策进行了分析，以期为欠发达山区可持续发展研究提供有益参考。

钾盐是保障国家粮食安全的重要战略性矿产资源。从国家安全视角出发，构建了中国钾盐资源安全评估与预警指标体系，运用常权和变权评价模型评估了2001—2020年中国钾盐资源安全，并对2021—2030年钾盐资源安全进行预警。结果表明：2001—2007年由于储采比和储量指数较低，进口依存度和进口集中度较高，钾盐资源安全风险程度较高，处于不安全状态。2008—2020年随着储采比增加，进口依存度和进口集中度降低，风险程度稍有下降，处于基本安全或安全状态。2021—2030年中国钾盐资源安全预警评估值在5.08~6.28范围内，预警等级呈现黄色预警—蓝色预警—黄色预警的变化趋势。从风险提示来看，储量指数、进口依存度和进口集中度为影响中国钾盐资源安全的公共风险因素，需注意防范。

冰间水道是海冰区在风力和洋流作用下形成的线状断裂带。总结了冰间水道区域海洋—海冰—大气相互作用的物理机制和水道遥感的研究现状。冰间水道是极区海洋与大气间水热交换的重要窗口，是冬季产冰析盐和夏季融冰产生淡水的重要场所，也是极区动物赖以生存的栖息地和迁徙通道。利用水道与浮冰之间在反照率、表面温度、发射率和粗糙度等性质上的差异，可通过光学、红外和微波等多种遥感手段来识别和提取水道。随着北极海冰厚度的减小和季节性衰退的提前，波弗特海的水道宽度、面积和出现频率均呈现增加的态势。在北极海冰不断减少的态势下，未来需要结合现场和遥感观测重新评估水道表面能量收支及其对区域能量平衡的贡献，更准确地认识其在北极气候变暖放大效应中的作用。

切沟侵蚀是重要的土壤侵蚀类型，是小流域侵蚀泥沙的主要来源。准确预报切沟侵蚀空间分布及其强度的时空变化，对于优化小流域水土保持措施配置、维持区域粮食产能和保障区域生态安全，具有重要的理论和实践意义。地形临界模型、敏感性评价、切沟形态特征经验关系、侵蚀预报模型和景观演变模型是预测切沟发育部位、评价发育概率或估算切沟侵蚀强度的主要方法。从这些方法的基本思路与原理出发，系统分析了相关研究进展，对比了研究结果的差异并评价了各方法的优缺点。未来研究需聚焦切沟监测方法优化与数据积累、切沟演变过程与数据可比性、预报方法遴选及区域适宜性、经验模型研发与参数区域分异，以及切沟侵蚀机理研究与过程模型研发，从而为促进切沟侵蚀预报研究、阻控切沟侵蚀、保障区域社会经济可持续发展提供技术支撑。

水文模型是高效且经济的科学实验工具，不仅能结合观测数据验证科学理论、指导观测网络布设，而且对社会水资源管理、灾害防治以及经济决策等有不可或缺的重要价值。数值方法水文模型依据达西定律、理查兹方程和圣维南方程等水文物理公式，充分表现水文参数空间异质性，精细化表达水文物理过程，是水文模型发展的重要方向之一。SHUD模型利用有限体积法求解地表—地下耦合的流域水文过程，采用不规则三角网构成流域模拟空间，可实现空间上米—公里、时间上秒—小时的超高分辨率的数值模拟。由SHUD模型、rSHUD工具和全球基础地理数据组成的AutoSHUD水文模拟系统，构建了数据制备—模型模拟—结果分析的标准范式，其有效性和适用性已得到验证。当前我国水文领域对于数值方法分布式水文模型的探讨、开发和应用较为薄弱，亟需更多探索；不仅需要支持新模型的研发，同时应丰富已有模型在全球不同区域的验证、推广和改进工作。

海洋沉积物中蕴含着大量以甲烷（CH₄）、乙烷（C₂H₆）和丙烷（C₃H₈）为主要成分的烷烃化合物，与甲烷类似，乙烷与丙烷也是重要的温室气体。水合物分解和油气渗漏会释放这些烷烃化合物到海水及大气中，对海洋生态环境及全球气候产生重要影响。海洋环境中的微生物对烷烃的氧化作用有效降低了海洋烷烃气体的排放通量。系统综述了海洋环境中乙烷和丙烷的分布及生物转化机制的最新研究进展，归纳出以下认识： \mathrm{①} 海水中乙烷与丙烷的分布特征明显，主要受到水文、化学及生物等环境参数的影响； \mathrm{②} 海洋环境中乙烷与丙烷的生物来源主要有海水中浮游植物生产释放和沉积物中厌氧微生物生成，产甲烷菌可以利用多种底物生成乙烷与丙烷； \mathrm{③} 乙烷和丙烷的好氧氧化主要由烷烃氧化菌完成，并且该过程中伴随一定程度的碳氢同位素分馏； \mathrm{④} 沉积物中乙烷与丙烷的厌氧氧化通常与硫酸盐还原耦合，目前已对参与氧化乙烷与丙烷的硫酸盐还原菌及厌氧氧化机制有了初步认识。总结和回顾了海洋环境中乙烷和丙烷的来源、分布及微生物代谢过程，可为未来深入理解碳氢化合物的生物地球化学循环奠定基础。

山地冰川生态系统包含冰、雪、冰川融水、冰尘、沉积物、冰碛物和土壤等多种栖息地，孕育了独特的生物群落，由耐寒性微生物占主导。由于对气候变化极其敏感，近几十年来，全球范围内的山地冰川正在急剧退缩。依据垂直分层特征、空间位置、环境特征和定殖微生物营养类型等，将山地冰川生态系统分为4个生态区：冰川表面区域、冰川内部区域、冰川下部区域和冰川前缘区域。从微生物的生理特征、群落组成、影响微生物分布和多样性的生态因素等几个方面，综述了山地冰川生态系统不同生态区的微生物研究现状。近10年来对冰川生态系统微生物的研究主要关注以下几方面内容： \mathrm{①} 嗜冷、耐冷细菌和真菌的分离培养； \mathrm{②} 微生物群落组成和多样性特征； \mathrm{③} 微生物群落构建和演替过程； \mathrm{④} 微生物介导的元素循环过程； \mathrm{⑤} 生态因子与微生物群落相互关系。目前，大部分研究集中在冰川前缘和表面区域，且主要关注细菌类群的组成和多样性。未来应该把冰川表面、内部、下部及前缘区域作为一个整体系统考虑，开展针对不同生境的多种微生物类群的长期监测和研究，重点关注类群间交互作用和功能方面。以期更好地理解极端环境下微生物介导的生态过程及其发挥的生态作用，这对维护山地冰川及其相关生态系统稳定具有重要意义。

盐渍土的绿色改良和利用是培育健康土壤、保障全球粮食安全和缓解气候变化的重要保障。具有固碳、污染物控制和生态修复等多功能的环境友好型材料生物炭在土壤改良方面潜力巨大。近年来，生物炭对盐渍土改良的研究也备受关注。然而，生物炭对盐渍土的改良效果表现出极大的复杂性和不确定性，不同研究得出的结论差异较大，关键机制缺乏系统的总结。这极大地限制了生物炭技术在盐渍化土壤改良中的应用以及生物炭产业化的发展。基于此，综合分析了生物炭对盐渍化土壤物理、化学和生物学性质的影响，重点阐述了生物炭特性与盐渍土改良效果之间的联系和关键机制，最后指出了目前研究存在的不足和需要加强的方面，尤其强调了从土壤健康角度综合评估生物炭改良盐渍土效果的重要性和紧迫性，以期为生物炭的应用推广提供理论依据，为盐渍土壤的绿色开发提供技术保障。

大气边界层是地球表面与大气之间水热、动量、能量和痕量气体等物质交换和输送的重要通道，在天气和气候的演变过程中有着重要作用。深厚大气边界层现象和特征、形成机理以及天气气候效应是大气边界层研究领域的热点问题，也是科学难题。着眼于对天气和气候高敏感、高影响的极端气候区和特殊地理区域，回顾梳理了深厚大气边界层的观测事实，归纳总结了不同地区深厚大气边界层的成因和影响因素，描述深厚大气边界层演变过程中独特的湍流运动图像，解析探讨了深厚大气边界层演变与沙尘滞空之间的关联。最后，提出了深厚大气边界层的未来研究关注重点和实现突破的4个关键科学问题，以期为更加系统地开展深厚大气边界层研究提供参考依据。

氧化还原敏感微量元素Re、Mo和U主要依靠扩散作用通过沉积物—水界面，在不同氧化还原条件下的沉积物中自生富集，Re在轻度还原的次氧化沉积环境中富集，Mo在还原性更强的硫化环境中富集，而U具有较宽的富集沉积深度区间。Re、Mo和U独特的地球化学行为使其可用于指示海洋环境的氧化还原状态，其在沉积物中的自生富集程度与沉积时所处的氧化还原条件具有良好的相关性：Re、Mo和U在氧化沉积环境（Re/Al<1.3×10^-7，Mo/Al<0.4×10^-4）和季节性缺氧区覆盖的沉积环境中富集程度较小，在常年性缺氧区覆盖的沉积环境（U/Al>5×10^-4，Mo/Al>5×10^-4）和硫化沉积环境（Mo/Al>5×10^-4）中富集程度较大。除依据其地球化学行为特征和相对富集程度进行定性分析之外，还可以结合元素富集系数（TM_EF<1表示亏损，TM_EF>1表示富集，TM_EF>3表示明显富集，TM_EF>10表示强烈富集）、元素比值（Re/Mo≤0.3×10^-3指示氧化环境，Re/Mo≈10×10^-3~30×10^-3指示缺氧环境，Re/Mo≈0.7×10^-3~0.8×10^-3指示硫化环境）、元素共变体系（Mo_EF/U_EF≈0.1×现代海水值~0.3×现代海水值指示氧化—次氧化环境，Mo_EF/U_EF>1×现代海水值指示缺氧环境，Mo_EF/U_EF≈3×现代海水值~10×现代海水值指示硫化环境）以及同位素（氧化沉积环境中δ^98/95Mo≈-0.7‰，次氧化沉积环境中δ^98/95Mo≈-0.5‰~+1.3‰，缺氧沉积环境中δ^98/95Mo≈+1.6‰，硫化沉积环境中δ^98/95Mo≈+2.2‰~ +2.5‰）等进行综合定量判别。值得关注的是，目前Re、Mo和U的氧化还原迁移转化机制尚未完善，现代海洋系统的数据较为有限，Re、Mo和U富集程度的区域分异性和高度可变性仍有待进一步研究。未来仍需要更多的现代海洋系统氧化还原敏感微量元素数据和应用实例，以更好地与古海洋体系相结合来完善氧化还原敏感微量元素指标的指示作用。

晚中新世托尔通期（11.61~7.25 Ma）比现代更加温暖和潮湿，却有着与工业革命前相近的大气二氧化碳分压，这种低大气二氧化碳分压下的暖室气候在整个新生代都很特殊，搞清其驱动机制有助于预测未来气候变化。对此有两种解释：基于指标记录的晚中新世气候—二氧化碳分压“解耦假说”和基于数值模拟的“协同作用假说”。指标重建的地质记录表明晚中新世的气候可能并不受二氧化碳分压影响，即气候与二氧化碳分压发生解耦。数值模拟表明晚中新世异于现代的植被分布和地形构造等，很可能促成晚中新世全球温度的升高。但数值模拟很难充分模拟出晚中新世的升温幅度和模式。对晚中新世开展准确且高分辨率的二氧化碳分压重建是未来指标重建工作的重点，而植被反馈、云反馈、水蒸汽反馈和土壤性质是影响晚中新世暖室气候的主要因素，未来的数值模拟工作应朝这些方向推进。

风化壳淋积型稀土矿床的矿化与化学风化作用密切相关，华南风化壳淋积型稀土矿床是一种重要的稀土资源类型，具有储量大、分布范围广和富含重稀土等特点。近年来，风化过程中稀土元素迁移富集机制和风化壳淋积型稀土矿床成矿机理问题被越来越多的人关注，已成为地球科学研究的热点问题之一。通过系统总结前人工作，归纳出风化壳淋积型稀土矿床成矿特点及过程、花岗岩风化壳的结构特征、稀土元素在风化剖面中的分布、迁移与赋存方式、稀土元素在风化剖面中迁移和富集的主要影响因素以及Eu和Ce元素异常特征，旨在进一步理解表生风化过程中稀土元素的行为，并对当前化学风化过程中稀土研究的一些问题进行了展望。非传统稳定同位素示踪化学风化新颖有效且优势明显，目前已成功建立Ce和Nd等稀土稳定同位素分析测试方法，未来研究工作应将稀土元素和同位素手段有效结合，有望在示踪化学风化过程、揭示稀土矿化以及研究环境演化等方面取得重要认识。

从时间和空间尺度梳理了土壤团聚体的发展历程，通过分析发文时间、发文国家和地区以及关键词等把握土壤团聚体的研究方向、热点和发展趋势。近10年来，土壤团聚体的研究方向主要集中在气候变化背景下土壤有机碳对土壤团聚体稳定性的影响机制，以及土壤团聚体在缓解土壤侵蚀、风蚀和重金属污染等方面的作用。土壤团聚体研究的热点是不同土地管理制度或者不同土地利用方式对土壤团聚体稳定性的影响机制，以及土壤团聚体在碳循环中的作用。同时发现对土壤团聚体的研究高度集中在中低纬度、中低海拔地区，而对高纬度、高海拔地区关注不够。未来土壤团聚体的研究仍会在气候变化背景下展开： \mathrm{①} 研究其与土壤有机碳的相互作用机制，充分发挥其固碳潜力； \mathrm{②} 研究其与土壤水分的关系，探究其对不同尺度水循环的影响； \mathrm{③} 在高纬度、高海拔地区进一步开展深层次和外延性的研究。

泥页岩中的水具有多种赋存态，明确其赋存形式、各赋存态水的含量及其分布特征，有利于进一步理解“油（气）—水—岩石”之间的内在联系，对页岩油气的生成、存储、运移和勘探开发具有重要的指导意义。目前关于泥页岩中不同水的分类繁杂且不统一，综合现有的划分方法，提出基于水的赋存态将其划分为自由态的可动水、体积充填态的毛管束缚水、表面吸附态的水膜束缚水以及离子态的结构水4种类型。其中，束缚水是油气存储空间的“竞争者”和运输通道上的“障碍物”，水膜束缚水主要占据页岩油气的有效吸附位，而毛管束缚水则会堵塞部分小孔道。同时，水的赋存态会随矿物和有机质的自身变化而发生改变，从而影响储层的润湿性和页岩油气的勘探开发。此外，探讨泥页岩中矿物、有机质和孔隙性质对水的赋存机制的影响，并调研热分析和核磁共振等检测方法以研究泥页岩中不同赋存态水的含量、位置以及微观分布特征，以期为页岩油气的高效开发提供理论基础。

系统分析黄河径流量变化是实现黄河流域生态保护和高质量发展的重要基础研究。基于11个水文站和19个气象站1956—2020年实测径流量和气象数据，采用线性回归法和Mann-Kendall检验法，定量和定性分析了兰州水文站以上区域黄河干流和主要支流大夏河、洮河、湟水和大通河径流演变特征及其驱动因素。结果表明：1956—2020年研究区各水文站径流量变化有增有减，其中源区及西北部呈微弱增加趋势，东南部为减少趋势，非源区全部为减少趋势；各站径流量突变年份在1990年前后，1990s径流量基本为研究时段最低值，之后缓慢增加，到2020年前后达到或超过历史丰水值；与年径流量变化趋势相异，研究区各站冬季径流量除人类影响剧烈的大夏河以外均呈增加趋势。降水和冰雪融水量变化是源区径流量变化的主要原因，区域用水和耗水加大导致非源区实测径流量减少，在2010s之后融雪径流量增加、且积雪融水在缓解研究区1990s枯水状况中起到了关键作用，而冻土退化则是导致研究区年内径流过程线变缓和冬季径流增加的主要原因。

国家重点研发计划项目“近海台风立体协同观测科学试验”（2018 YFC1506400）针对防台减灾国家需要和缺乏台风直接探测资料这一制约我国台风学科发展和业务预报能力提升的关键瓶颈而立项，经过3年（2018年12月至2021年12月）的研究，全面完成了项目的目标任务。采用目标观测指导外场观测—基于观测资料的诊断和理论分析—数值模拟及观测资料验证—观测研究成果业务应用的技术路线，首次对近年来我国自主研发的新设备高空无人机及平流层飞艇等开展了台风探测适应性改造，完成近海台风“地—海—空—天”多基平台立体协同观测方案设计，组织实施了16个近海目标台风的多基平台协同的外场观测试验，基于多源直接观测资料的分析对台风模式物理过程参数化方案进行了改进，并应用于国家级的台风业务模式，效果显著，实现台风业务模式的路径和强度预报精度提高5%、降水预报精度提高3%~5%的预期目标。构建的台风多平台观测体系及协同观测方案，将为我国近海台风直接观测的业务建设奠定基础，并有望实现由目前的“跟跑”向“并跑”和部分“领跑”迈进。

生物标志物稳定氢同位素组成包含了重要的环境信息，以长链烯酮、甲藻甾醇和中链脂肪酸为代表的生物标志物氢同位素δD值以及氢同位素分馏被越来越多地应用到古海洋盐度重建的工作中。近20年的研究表明，海洋藻类生物标志物δD值受到诸多因素控制，如盐度、种属、温度和光照等。重点介绍表层海水盐度对海洋藻类脂质δD值的影响，通过汇总培养实验以及实地研究中的藻类生标δD值与盐度的关系，以及已有的藻类生标δD值重建古盐度的应用，提出使用该方法重建古表层海水盐度时存在的问题和需要关注的重点。希望通过研究可以更好地理解藻类生标δD值的应用潜力，为生标单体氢同位素研究提供更准确详尽的信息。

青藏高原被誉为“亚洲水塔”，研究其水汽输送过程及水汽源地的水汽贡献率对于明晰高原的水汽收支情况有重要意义。首先介绍了现在常用的水汽输送过程及水汽源地的研究方法，并分析了这些方法的优缺点：欧拉方法可定性研究水汽输送特征；拉格朗日方法通过模拟气块运动轨迹，定量分析水汽来源及贡献；欧拉水汽标记法可以对水汽标记，追踪水汽输送过程；而同位素分析法则通过分析水体稳定同位素的变化研究水汽来源。其次重点对青藏高原及其周边地区的水汽来源及水汽输送过程的相关研究成果进行了梳理，分析了青藏高原的主要水汽通道及水汽输送特征。最后在此基础上对目前存在的问题进行了总结，对未来的研究方向进行了展望。

合肥盆地的形成演化与大别造山带具有密切的耦合关系，充填了来自造山带剥蚀的碎屑物质，从而记录了大别造山带隆升和剥蚀历史的关键信息。为了给大别造山带后碰撞阶段隆升演化历史提供信息，选择合肥盆地中部下白垩统朱巷组和古近系定远组开展详细的碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb定年工作。朱巷组碎屑锆石年龄特征相对复杂，主要表现为具有新元古代中期和三叠纪2个主年龄峰以及一系列次级年龄峰；定远组则主要具有新元古代中期主年龄峰，兼有部分古元古代和太古代末年龄峰。结合现有资料综合分析可知，朱巷组物源区主要为大别造山带，其下部地层向上部地层碎屑锆石年龄特征的转变反映了大别造山带后碰撞阶段造山带北部高压—超高压岩石逐渐被剥蚀殆尽的过程；定远组物源区主要为合肥盆地东侧的张八岭隆起，物源物质可能来源于该隆起内分布的震旦系。晚白垩世末—古近纪初，合肥盆地沉积岩的主要物源区由大别造山带转变为张八岭隆起。这为更好地认识合肥盆地及其周边地区的构造演化提供了新的证据。

降水是地表淡水资源的主要来源，降水分布强烈的时空异质性给陆地水循环研究带来了较大不确定性，因此降水的空间异质性及其影响因子研究一直是水循环研究的重点。选取观测资料丰富的华东地区，采用351个气象台站降水观测数据，通过一般线性回归模型、地理加权回归模型和多尺度地理加权回归模型的拟合结果，研究了典型地形因子对降水空间分布的影响及其影响尺度。结果表明，传统的一般线性回归模型不能表征降水分布的空间异质性，而地理加权回归模型和多尺度地理加权回归模型均较好地拟合出了降水在空间上的非均匀分布（ R^{\mathrm{2}} >0.7）。此外，多尺度地理加权回归模型的带宽数还反映了各地形因子对降水空间分布的影响尺度。一般说来，带宽数较小的局地影响因子对降水的空间异质性影响较强。对于年降水量，地形高程和地形起伏度是影响降水空间异质性的主要地形因子，而地形坡度和主风向系数对降水的影响不显著。在不同季节，各地形因子对降水空间分布的影响程度不同。地形高程对夏季降水影响较大；离海岸线距离对春、秋季南部山区降水影响较大；地形起伏度对冬季降水有重要影响。厘清我国不同季节降水与地形因子间的关系，有助于理解各季节复杂地形因子对降水的贡献，为地形复杂地区的模式模拟及改进提供支撑。

白垩纪大洋缺氧事件记录了地球气候和古海洋环境的显著变化，是全球碳循环的主要扰动事件，受到了国内外学者的广泛关注。近20年来，随着金属稳定同位素测试技术的发展，越来越多的金属稳定同位素（例如钼同位素、锌同位素、铀同位素、铬同位素、镉同位素和钙同位素等）被用于研究大洋缺氧事件期间的环境变化。通过系统总结钼同位素（δ⁹⁸Mo）、锌同位素（δ⁶⁶Zn）和铀同位素（δ²³⁸U）的地球化学性质以及在大洋缺氧事件中的研究进展，发现钼同位素主要用于指示局部海洋硫化和非硫化环境的转变过程；锌同位素多用于区分局部海洋对初级生产力、大陆风化以及沉积物埋藏/分解等过程的不同响应情况；铀同位素可以估算全球海底缺氧面积占海底总面积的比例，同时可以结合碳—磷—铀耦合模型模拟全球海洋对大火成岩省形成、大陆风化、生物活动等过程的响应机制。但目前这些金属稳定同位素在海洋体系中的循环分馏机制尚未完善，且研究对象主要聚焦于大洋缺氧事件OAE2的沉积记录，未来还需要更系统全面的研究。

作为地壳中第二大元素，硅对土壤形成、陆生高等植物和水生浮游植物生长发育以及碳循环有着重要的影响。在气候变化加剧的背景下，硅生物地球化学循环研究变得格外重要。近年来关于陆地和海洋系统的硅循环研究相对成熟，而大气系统中的硅研究明显缺乏。气溶胶是大气中的活跃组分和元素地球化学循环的重要载体。目前关于气溶胶中硅的组成、来源以及部分地区硅沉降负荷的重要程度的认识还不够，制约了对表层地球系统中硅循环的认知。基于当前国内外的研究成果，总结了气溶胶硅的组成及其与其他元素间的耦合关系，综述了新兴的硅同位素在大气颗粒物溯源方面的应用，分析了沿海地区硅长距离传输的生态效应以及硅纳米颗粒对公共健康的影响。总体来说，气溶胶中硅以无机硅为主，部分近海海域气溶胶硅的沉降对于浮游植物生长具有控制作用。未来需要针对气溶胶硅的产生和转化机理、硅沉降及其对生物地球化学循环关键过程的影响以及硅纳米颗粒的毒理效应等方面开展进一步研究。

随着纳米技术的发展，各类新型功能纳米材料在水环境修复领域发挥了重要作用。二硫化钼作为研究最多的二维过渡金属硫化物纳米材料，其独特的结构和优异的物理化学性能使其在水环境修复领域应用前景广泛。二硫化钼和二硫化钼基纳米复合材料具有比表面积大、活性位点多以及光催化活性强等特点，可通过吸附、氧化还原作用以及光催化降解有效去除水环境中的重金属离子及有机污染物（油类、有机染料以及抗生素等）。总结了二硫化钼的形貌、表面修饰、相位及表面缺陷等对水环境污染物去除性能的影响。阐述了二硫化钼、二硫化钼基二元以及三元纳米复合材料的制备方法以及结构特征，并分析了相应的吸附、催化、氧化还原机理及其主要的影响因素和机制，介绍了其在水环境重金属及有机污染物修复中的应用。此外，总结了二硫化钼及其纳米复合材料的环境风险及潜在的回收利用方法。最后，对二硫化钼及二硫化钼纳米复合材料的研究方向和应用前景进行了展望，为今后二硫化钼在水环境修复中的进一步研究奠定了理论基础。

为了使科研人员更好地了解海洋科学与极地科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，分析了2022年度地球科学部四处（海洋科学与极地科学，申请代码D06）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2021年度结题项目完成情况，并归纳了2021年度主要学科方向取得的研究进展。总体来看，2022年度面上项目、青年科学基金项目和地区科学基金项目申报单位数量共增加5个，申请量较2021年度的增幅分别为13.8%、10.4%和10.6%，其中，D0611（海洋工程与环境效应）和D0613（海洋能源与资源）增幅最明显，以上3类项目原创类和交叉类项目申请数量虽有所增加但所占比例略有下降，2021年度结题项目尚存在研究进展总结不够、成果第一标注率较低的问题。

人为热通量是城市能量收支的重要组成部分，人为热通量的定量遥感估算和验证对城市区域气候和热岛效应的研究具有重要意义。为此，利用Landsat 8 OLI/TIRS卫星数据和ERA5再分析数据集，基于能量平衡方程法估算得到2013—2020年合肥市的人为热通量，并利用站点资料对地表特征参数和能量平衡方程各分量的估算结果进行了定量评估，在此基础上分析了合肥市人为热通量的时空分布特征。所取得的主要研究结论如下： \mathrm{①} 确立了适合城市下垫面的地表温度反演算法和下行长波辐射估算方案，地表温度和下行长波辐射均方根误差分别为2.33 K和9.26 W/m²。 \mathrm{②} 估算得到的净辐射通量、感热通量、潜热通量和人为热通量与站点实测数据具有良好的一致性，均方根误差分别为82.00 W/m²、69.51 W/m²、55.19 W/m²和75.47 W/m²。 \mathrm{③} 人为热通量空间分布比较集中，城区人为热通量较高，工业区是城区中最大的人为热排放区域，量值远高于自然下垫面；人为热通量有明显的季节变化，夏季最高，春季次之，秋冬季最小；不同下垫面人为热通量有明显差异，城区最大，农田次之，森林和水体较小，城区在春、夏、秋、冬四季的平均值分别为：280 W/m²、321 W/m²、203 W/m² \mathrm{和} 131 W/m²。研究结果对于评估大中型城市能源排放、发展状况、布局规划以及城市区域气候的研究具有重要的科学意义和应用价值。

大西洋多年代际变化或称大西洋多年代际变率，是指发生在北大西洋区域海表温度周期性冷暖的变化，其周期为60~80年。虽然大西洋多年代际变化对全球和区域气候的影响十分显著，但是目前有关大西洋多年代际变化的形成机制一直是科学界关注的焦点，包括海洋内部动力过程、大气随机扰动以及人为和自然强迫均被证实会对大西洋多年代际变化有重要贡献。因此，更加全面地认识大西洋多年代际变化，对于理解全球气候变化的原因以及年代际气候预测都有重要的科学意义。研究回顾了有关大西洋多年代际变化的定义和主要特征、形成机制和原因，以及对全球和区域气候的影响等；然后讨论了大西洋多年代际变化的相关研究要点和存在问题。

中尺度涡对大洋环流、海洋能量平衡、水团分布、热盐和营养物质输运等方面都具有重要意义。根据其垂向密度结构和旋转流速核心位置不同，中尺度涡有表层和次表层中尺度涡之分。基于卫星海面高度计资料的应用，对表层中尺度涡的研究日趋成熟。次表层中尺度涡垂向密度呈透镜式结构，其最大旋转流速核心位于混合层以下，对次表层涡的研究依赖于现场观测资料。目前次表层涡在世界大洋中偶有发现，因此国内外对其研究方兴未艾。聚焦于西北太平洋的次表层中尺度涡，全面回顾了其观测和数值模式的结果，总结了其垂向结构特征、时空分布和移动规律，以及可能的生成机制等。同时展望了其对海洋能量平衡、水团分布、声传播和海洋生物地球化学要素分布等可能的影响，以及未来可能的研究发展方向。

使用1961—2019年全国2 510个气象站点日值降水数据和2030—2100年第六次耦合模式比较计划的12个耦合模式的SSP2-4.5未来情景的降水模拟数据，基于核密度函数分别计算4个重现期（五年一遇、十年一遇、二十年一遇和五十年一遇）历史和未来情景中3个年暴雨要素（年暴雨日数、年暴雨量和年暴雨强度）的数值，在此基础上评估了中国未来暴雨危险性的变化。得到的主要结论如下： \mathrm{①} 从全国来看，在未来年暴雨日数和雨量呈增加趋势，而年暴雨强度在不同重现期下表现不一样。4个重现期下全国的年暴雨日数变化均值分别为0.36、0.57、0.73和0.92 d；年暴雨量变化均值分别为22.30、36.24、46.92和60.12 mm；年暴雨强度变化均值分别为2.43、0.27、-1.95和 -4.86 mm/d。 \mathrm{②} 从不同气候区来看，年暴雨量和雨日在青藏高原、东部干旱区、东北地区、华北地区和西南地区呈增加趋势，在西部干旱（半干旱）区、华中地区和华南地区呈减少趋势。4个重现期下年暴雨强度在青藏高原均呈增加趋势，而其他地区以减少为主要趋势。 \mathrm{③} 热点分析结果显示青藏高原东南部和南部是暴雨危险性增加最显著的区域；年暴雨日数和雨量减少的区域集中分布在西南地区的中部、华中和华南地区的中部和南部，年暴雨强度减少的区域集中在东部干旱区的中部、西南地区西部及华北地区北部和南部。

洪水过程由多个特征变量组成，各变量之间存在正相关性，应进行多变量联合分析。但随着变量的增多，在相同样本条件下，多维联合分布具有更大的抽样不确定性。将历史洪水纳入多维联合频率分析，以提升各特征变量边缘分布和Copula函数相关性参数的准确性。以分层Archimedean Copulas函数为基础，构建了考虑历史洪水不确定性的多维联合洪水频率分析层次模型，将多维联合分布分解成为若干个二维Copula函数的多级层叠形式，并结合极大似然法，选用遗传算法求解特征变量边缘分布及各层Copula函数的相关性参数。长江流域宜昌站的应用结果表明，考虑历史洪水不确定性的多维联合洪水频率分析层次模型能够完整地描述整个洪水过程，考虑洪水过程特征变量之间的相关性，也能够有效利用历史洪水，改善样本的代表性，Copula函数的相关性参数符合实测序列峰量之间的相关关系。

倒石堆是高山岩壁下广泛发育的岩屑堆积型坡地地貌，是理解“盆—山”地貌格局下沉积物转移的关键区域，同时也蕴含区域岩石风化速率和气候变化的丰富信息。基于国内外高山冰缘区倒石堆地貌的研究，对其发育环境、类型与形态、沉积结构及其移动与速率特征进行了梳理总结。认为掌握倒石堆地貌演化信息的关键在于准确判断其形态特征和沉积过程，而获取倒石堆沉积速率的核心则是利用先进技术获取其体积与年代等关键信息，才能确定区域高山岩壁风化速率信息并反演区域古气候变化。未来我国干燥剥蚀山地倒石堆地貌的研究工作须借助现代技术手段对其类型与分布、沉积结构与演化以及年代学等方面开展系统深入的研究，才能为确定区域山体风化速率的时空变化特征以及反演区域乃至亚洲古气候变化提供关键证据。

全球变暖下我国气候响应的研究对进一步预估我国未来气候变化相关风险及制定适应和减缓政策具有重要意义。利用第六次耦合模式比较计划中25个全球气候模式的模拟结果，评估比较了各种可靠性集合加权方案对中国区域气候的模拟性能，基于表现最好的可靠性集合平均方案预估了SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下中国极端气候指数在全球增暖1.5和2.0 °C下的未来变化。结果表明，改进的可靠性集合方案模拟中国气候指数表现最好，与观测的偏差最小。未来中国区域温度明显增加，极端温度的增幅强于平均温度，极端降水整体也增加，且SSP5-8.5情景下增幅略强于SSP2-4.5情景。SSP5-8.5情景下，中国区域平均温度、最高温和最低温在全球增暖1.5（2.0 °C）下较1995—2014年分别增加了1.11、1.18和1.31 °C（1.88、1.98和2.14 °C），总降水和强降水分别增加了5.6%和14.4%（10.5%和25.7%）。中国北方和青藏高原部分区域为增温的大值区，中国西部为降水增加的大值区。额外0.5 °C增暖对中国地区产生显著影响，几乎整个中国地区温度指数的增幅都将超过全球平均。极端降水也将进一步增加，SSP5-8.5情景下中国区域平均总降水额外增加4.9%，强降水增加11.2%。从概率角度来看，2.0 °C变暖下，除南方部分地区外，中国其他区域温度指数增加大于1.5 °C的概率大于50%。北方地区平均降水增幅大于5%阈值的可能性大于50%，大部分地区强降水增幅大于15%阈值的概率大于50%。尽管改进的可靠性集合方案一定程度上减少了预估不确定性，未来仍需要发展优化集合方案及降尺度技术，以提供更准确的未来预估。