随着海洋大数据的快速积累以及人工智能技术的蓬勃发展，新时代的海洋智能预报正展示出更高的精度和轻量化的优势。海洋数据的类型可以根据观测方式划分为点观测数据和场观测数据，这些数据为海洋预报提供了基础支撑。结合海洋动力过程和现象的特点，海洋预报方法可分为3种主要类型：点到点预报、场到点预报和场到场预报。这些预报方式不仅涵盖了多种海洋现象，还适应不同的预报需求。通过案例分析，具体介绍：点到点的海洋内孤立波预报，实现了数据驱动的轻量化快速预报，通过耦合物理特征实现区域预报向全球海域预报的扩展；场到点的厄尔尼诺—南方涛动预报，通过更有效地提取和融合时间和空间信息，提高了厄尔尼诺—南方涛动预测精度，并开展了可解释性分析研究；场到场的中尺度涡旋和海冰等现象的智能预报，通过引入多模态融合方法，实现更精确、更稳定的多参数预报。最后，展望在大数据背景下的海洋智能预报发展方向，通过加强数据驱动方法与物理机制的结合，有望提高预报的精准度和实时性，为海洋环境监测、灾害预警及海洋资源的可持续利用提供技术支持。

经过50余年的持续研发与技术创新，我国风云气象卫星观测系统取得了显著成就，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和现状，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，综合分析了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、遥感仪器技术以及地面系统运行能力的对比分析发现，尽管风云气象卫星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了全面完备的大气、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、观测要素全域精准感知、星地系统智能高效运行、数据处理融合新兴技术、遥感应用场景深化以及国际合作共享等方向发展。

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1个多月的破纪录高温与干旱影响，此次极端事件对人类、经济和环境造成了严重损害，加剧了粮食不安全的状况，阻碍了可持续发展。全面认识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，发现2022年夏季长江流域高温是一次罕见的极端热事件，该事件主要是由西太平洋副热带高压和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，人类活动也是造成此次事件的主要因素。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。

热喀斯特湖作为多年冻土响应气候变暖最显著的冰冻圈地貌之一，其形成演化过程深刻影响着生态环境变化、区域水文循环及生物地球化学过程，并危害冻土工程稳定性。通过综述北半球多年冻土区热喀斯特湖形成演化、水文循环、热量迁移及生态环境效应和工程影响的研究进展，发现在环北极不连续多年冻土区，多数区域的湖塘面积呈减少趋势；在连续多年冻土区，湖塘面积的增加和减少均有发生，而青藏高原区域气候暖湿化导致热喀斯特湖快速形成和扩张。同时，热喀斯特湖演化耦合水文循环过程及产生的热效应会改变周围土壤理化性质，影响高寒生态系统的水热过程，并降低毗邻冻土工程的稳定性。热喀斯特湖发育加速多年冻土碳库分解，释放CO₂、CH₄和N₂O等温室气体，并反馈于气候变化系统。目前，热喀斯特湖“水—热—碳”循环过程及环境效应是国际冻土研究的热点议题之一。未来需综合考虑人类活动及气候变化的协同作用，并基于热喀斯特湖水—热—碳循环耦合过程，发展高精度陆面过程模型，研究变化环境下多年冻土区生态环境演替、水资源变化及碳循环等问题，推动冰冻圈科学发展。

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，基于科学新认识张井勇团队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日数明显偏多。最后，针对我国夏季极端高温的防范提出了建议。

青藏高原超常的气候变暖引起亚洲水塔失衡。亚洲水塔失衡伴随着冰川普遍退缩、冰崩以及冰湖溃决等冰冻圈灾害频发，进而冲毁公路、桥梁和村庄，对下游居民生命财产安全和社会经济发展造成严重影响。在第二次青藏高原综合科学考察中，通过实地考察、遥感监测和台站观测等手段，对亚洲水塔冰湖和冰湖溃决进行了广泛深入的研究。发现2020年时亚洲水塔共发育冰湖14 310个，面积1 148.3 km²，其中西藏自治区冰湖7 312个，面积642.6 km²。1990年以来，亚洲水塔冰湖数量和面积增长均超过20%。评估发现，亚洲水塔有1 256个极高危险和高危险冰湖，其中182个冰湖存在溃决的极高风险或高风险。喜马拉雅山东段和藏东南地区是当前亚洲水塔冰湖最为集中、扩张幅度最大、溃决洪水灾害最为严重的区域，也是溃决风险极高冰湖分布最多的区域，为冰湖研究和灾害防控的重点区域。在未来的冰湖研究和预警防控工作中，需要提高对冰湖溃决风险的精准识别，加强冰湖溃决监测预警体系建设，强化布局冰湖溃决洪水的次生灾害和跨境威胁的应对等。

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搭载的电子背散射衍射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｝<a>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与之相关的变形环境，在显微构造分析中具有重要的地质意义。

非洲撒哈拉沙漠作为世界最大的沙漠地区，排放的沙尘占全球沙尘总量的50%~60%，对区域乃至全球气候、环境和生态系统均有重要影响。长期以来，国内外学者研究发现撒哈拉沙尘存在2条主要传输路径：向西跨越北大西洋抵达北美，或向北传输至欧洲大陆。近年来，部分研究发现撒哈拉沙尘还可横跨中东、中亚向东远距离（近10 000 km）跨境输送至东亚地区，这是撒哈拉沙尘的第3条传输路径。因此，主要总结了国内外对撒哈拉沙尘传输至东亚的规律及其影响的研究进展，包括撒哈拉沙尘理化特性、起沙机制、传输机理及气候环境效应等方面；未来需加强研究全球变暖下撒哈拉沙尘跨境东传机制及其气候环境生态效应。

利用山地地形条件，可以对气溶胶—云—降水开展连续的梯度观测，获取云内垂直方向上气溶胶—云—降水分布特征，因此山地云雾观测是研究云降水形成机制的有效观测手段。梳理了近1个世纪以来山地云雾观测技术发展状况，总结了国内外的山地云雾观测研究成果。云滴采样技术经历了碰撞采样法、激光散射法和云粒子成像技术3个阶段。激光散射技术由于其稳定的观测性能是目前主要的直接观测手段，云粒子全息成像技术由于其保持了云雾真实环境和粒子形态特征等优势而受到关注和发展。欧洲是国际上较早开展山地气象观测的地区；我国从20世纪50年代开始山地云雾观测，由此开启了我国云降水物理研究的进程。发展至今，我国山地云物理观测站已涵盖我国的几个主要典型气候带，获取了气溶胶、云凝结核、大气冰核以及多类云的微物理特征，提高了对暖云和混合云形成机制的认知。对比国内外观测结果表明：在云物理特征方面，云滴数浓度主要范围为106~500 cm^-3，液态水含量主要范围为0.01~0.3 g/m³，云滴数浓度和液态水含量随观测海拔高度略有增加。在不同季风天气影响下，虽然我国庐山和印度西高止山云物理观测站具有相近的观测高度，但庐山观测的平均云滴数浓度和液态水含量比印度西高止山低45 cm^-3和0.05 g/m³。因此云微物理参数同时受到观测海拔高度和不同地域气候特征的影响。从机理研究上，由于欧美山地观测站海拔较高，重点围绕大气冰核和混合云特征，揭示了影响凇附和贝吉隆过程的影响因子（如过冷云滴、上升速度）的作用，以及山地特有的吹雪微物理机制。暖云的山地观测验证了碰并、湍流和夹卷等过程，尤其中尺度云滴和第二峰值对降水形成有重要作用，山地常见的毛毛雨与凝结核、弱上升气流、湍流以及高湿环境密切相关。我国云物理观测站接近边界层顶及以下位置，早期山地云雾观测获取了对暖云微物理和环境参量的起伏特征，尤其促进了对中尺度云滴产生尤为重要的碰并过程，因此对暖云起伏理论的发展作出了突出贡献。最后，对山地云雾观测研究提出了展望和建议。

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，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。

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国际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国际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，影响力较大，但缺乏高被引的成果，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。

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。

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，2000—2010年处于较低水平。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。

人地系统科学作为可持续发展研究的理论基础，能够通过多维视角、综合理念和系统思维为决策者制定可持续发展路径提供科学支撑，在国家经济、社会和生态文明建设中的重要性日益凸显。人地系统可持续发展评估模型与情景分析技术作为重要的研究工具得到了广泛应用和关注，然而当前研究缺乏关于模型与情景分析技术进展与不足的系统梳理。为紧跟国际前沿，促进国内学者对人地系统建模与决策分析的了解和发展，有必要对目前国际上的相关研究进行进一步系统梳理。采用文献分析与定量分析相结合的方法，总结了模型难以同时支持多个可持续发展目标和在社会维度模拟困难的现状，分析了在系统性变化捕捉、尺度转换、跨学科知识整合、不确定性处理以及数据挖掘与新技术利用方面的挑战；同时总结了情景分析的设置方法、一般类型与情景内容，以及在情景内部冲突、跨尺度链接、与决策相联系方面的局限性，研究结果可以为推动国内学者在该领域的创新发展提供重要参考。

病原微生物和传染病监测预警是防范重大公共卫生危机和生物安全风险的重要前提。然而，大气病原微生物传播的监测预警研究十分匮乏，尚未形成系统研究体系。基于公共卫生安全的战略需求，提出了该领域面临的关键科学问题，系统阐释了气候变化背景下大气病原微生物的环境响应机制、大气病原微生物的监测技术以及传染病预测模型的研究进展。进一步提出了未来亟待突破的关键研究领域，主要包括：阐明大气病原微生物的溯源特征、形成机理、环境演变和传播机制；研发大气病原微生物的高精度实时监测技术，建立生物安全监测网络；构建多学科、多尺度、多模型耦合的大气病原微生物与传染病预测预警系统平台。该研究框架将为防范突发公共卫生危机提供科学决策支持，有效提升生物安全治理能力，为构建人类健康共同体提供科学范式。

泥石流灾害频发且破坏性强，传统监测手段实时性差、误报率高，亟需高效精准的智能检测方法提升预警能力。基于此，提出基于YOLOv8框架的改进模型YOLOv8m-GCSlide，通过集成全局注意力机制特征提取模块（GCNet）强化泥石流动态特征感知，设计滑动损失函数优化分类边界，结合知识蒸馏技术生成轻量化模型YOLOv8n-GCSlide。构建多源视频数据集，采用0.25 s每帧提取策略平衡训练效率，融合数据增强与负样本提升泛化能力。实验表明，改进模型检测精确率达94.6%（较基线+1.2%），召回率88.0%（+0.7%），平均精度95.9%（+2.0%），推理速度244.1 FPS，参数量减少88.1%，性能优于主流轻量模型。实际案例测试中，模型在复杂地形下召回率为82.3%，误报率为4.2%，帧率为240.6 FPS。结果表明，全局注意力机制特征提取模块与损失函数能有效捕捉泥石流运动特征，模型压缩技术兼顾精度与效率，可为地质灾害预警系统提供高精度、低延时的端侧部署技术支持。

植被火燃烧是地球系统的重要干扰因素，会对大气圈、水圈、冰冻圈、生物圈、土壤圈和人类圈等地表圈层产生重要影响。植被火燃烧烟尘中的各种气体和气溶胶颗粒在影响大气环境的同时还会危害人类健康，极端火灾事件还会造成严重的人员伤亡和经济财产损失。近年来，在全球变暖的影响下极端天气事件频繁发生，植被火灾害发生风险也显著增加。理解现代植被火的所处阶段和发生机制，对未来的植被火变化预测有重要的科学意义，同时对制定火灾管控策略具有重要的实践价值。通过从植被火演化历史和现代植被火燃烧格局2个方面综述中国植被火的研究进展，对现代植被火形势获得了如下基本认识：①从历史记录来看，现代植被火燃烧正处于全新世以来最繁盛时期，且从20世纪末到现在甚至到21世纪中叶整体呈上升趋势；②中国植被火以农田火为主，森林野火为辅，集中发生在春季和秋季，主要分布在东北、西南、华北、华东以及华南等地区，且在人类活动和气候变化的影响下呈现出区域多样化的特点。未来还要加强梳理中国植被火的历史变化细节、阐明现代植被火整体格局，以便更准确地预测未来植被火变化。

海底滑坡多是经过漫长的地质作用，在多种因素共同作用下发生的。部分大型海底滑坡呈现多期次滑动，滑动过程复杂，但目前对多期次海底滑坡的发育特征及形成机理的认识还不够明确，这限制了对其发育模式的科学认知。基于高分辨率二维多道地震资料和钻孔数据，在南海西北陆缘开平凹陷识别出6期海底滑坡形成的块体搬运沉积体，根据区域层序地层格架，发现这些块体搬运沉积体主要分布在下韩江组和粤海组地层中，其中块体搬运沉积体1和块体搬运沉积体2发生于16.3~13.8 Ma，块体搬运沉积体3~6形成于10.4~5.3 Ma。地震剖面解释结果表明，块体搬运沉积体1和块体搬运沉积体2内部地质结构变形程度较大，受后期构造活动改造严重，而块体搬运沉积体3~6可识别出后壁和侧壁等典型滑坡特征。通过计算研究区各期块体搬运沉积体发生时的沉积速率，发现低海平面时期的高沉积速率可能为海底滑坡发生提供了重要的先决条件，沉积物快速堆积会使得孔隙流体无法及时排出，从而导致沉积物保持较高的孔隙压力，可能形成不稳定的软弱层，在区域断层活动与地震的触发下发生了多期大规模海底滑坡。

祁连山是青藏高原向北扩展形成的最年轻的山体，研究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，还有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。

风能与光能在减少温室气体排放、促进能源转型等方面具有无可比拟的优势。但是，陆上风光电站建设占用大量土地资源并改变土地利用类型，且发电设施运行也会改变局地微气候环境与场地生态水文过程，从而深刻影响陆地碳循环过程。因此，明确风光电站对场地碳循环过程的潜在影响对新能源产业可持续发展具有重要意义。通过系统梳理近20年来关于陆上风光电站碳循环特征、影响机制、碳库动态与稳定性等方面的研究成果，发现干旱荒漠环境中的风光电站能够改善场地微气候、促进植被恢复并提高固碳潜力，但其碳库的时空动态存在较大的不确定性。未来需要针对不同生态系统风光电站开展碳循环过程的多尺度长期监测，加强电站内地上—地下碳过程的协同机制研究，揭示陆上风光电站固碳潜力及其时空特征，为国家未来风光能源可持续发展提供科学参考。

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。

我国自1958年以来开展了大量人工消雾外场试验和研究工作。阐述了陆地雾和海雾的基本特征，梳理了人工消暖雾和冷雾的主要途径与技术方法。我国雾区分布广泛且季节性差异明显，陆地雾多为辐射雾，海雾分布于沿海多雾区域。消暖雾采用加热、动力、热力动力和播撒吸湿颗粒等方法，消冷雾则有播撒碘化银类成冰剂和播撒致冷剂两类方法。研究分析了不同催化方法的适用性和不确定性，为我国外场人工消雾试验、催化作业及未来发展提供思路和参考。

海底多年冻土是冰期—间冰期海平面变化过程中陆地多年冻土被海水淹没而形成的，主要分布于北极大陆架区域，其分布范围存在很大的不确定性（面积为1.0×10⁶~2.7×10⁶ km²）。作为地球系统重要的碳库，海底多年冻土储存着大量有机碳和甲烷（CH₄）。在全球变暖的背景下，特别是在北冰洋海水温度升高的背景下，海底多年冻土的快速退化可能导致碳释放风险加剧，进而影响全球碳循环与气候变化。东西伯利亚海底多年冻土区已经观测到了CH₄向大气释放的现象。然而，关于海底多年冻土退化速率、碳库规模、温室气体释放量及其机制的研究仍较为有限。值得注意的是，随着北极地区气候快速变暖、北大西洋暖流的北向扩张和增强引发的北冰洋大西洋化的进程加剧，以及人类活动的持续增加，使得北极海底冻土CH₄加速排放造成的气候风险加大，对未来人类可持续发展的影响将愈发显著。基于此，系统总结了北极海底多年冻土的空间分布特征、退化速率及其碳储量，综述了定点、航测和遥感卫星等方法在海底多年冻土区CH₄监测与排放特征研究中的应用，探讨了CH₄排放的影响因素，强调了北极海底冻土变化特征及其碳循环研究对全球气候变化的重要意义。同时，提出未来研究应结合多种监测方法、加强国际合作、构建综合监测体系，并充分考虑陆地与海洋因素的协同作用，以此深化对北极海底多年冻土区碳循环及其气候效应的理解。

被动微波亮度温度是反演多种地表参量的关键基础数据。极轨卫星搭载的被动微波成像仪获得的被动微波亮温影像在相邻轨道之间存在因轨道间隙导致的观测缺失。填补轨道间隙有利于提高基于亮温生成的次生产品的时空完整性、增强其应用潜力。通过回顾被动微波辐射传输理论、轨道间隙形成原因及其影响，针对基于多源数据填补与基于有效源数据重构这两类遥感数据缺失值填补方法进行了总结，分析了其应用于被动微波亮温影像轨道间隙填补的前景。在梳理被动微波亮温轨道间隙填补的相关研究与存在的问题时，发现目前已有针对星载被动微波亮温轨道间隙填补的研究较少且均使用了多源数据，传感器的差异导致这类方法普适性不高。总结了当前研究所面临的挑战，从使用再分析资料和时间序列建模的角度，探讨了在考虑特殊下垫面情况下，构建具有良好普适性的高精度统一重构方法的未来方向。

追踪地球系统能量平衡性问题是研究人类活动对气候变化贡献的关键方法之一。能量不平衡直接反映了气候系统复杂的响应与反馈结果，是衡量气候变化的重要指标。然而，长期以来，准确估计地球能量收支一直是一个挑战。对于大气层顶与地表辐射通量的观测普遍存在较高的不确定性，且不同观测数据之间难以相互验证。这种较高的不确定性也导致地球系统能量收支通量变化的估算并不准确，同时由于缺乏高质量、高分辨率的观测数据约束，地表辐射通量的估算一直存在很大挑战。近年来通过海洋热容量/海平面高度数据进行间接估算地球能量收支的方法被广泛应用。利用大部分能量不平衡流向海洋热容量的特点，通过海洋数据观测可以得到不确定性较低的地球能量不平衡估算结果。此外，通过地球系统模式输出的多模式集合的方法，并辅以恰当的加权策略，也能得到地球能量收支的合理估算结果。通过数据整合水平能力的提升和相关技术的发展，气候科学家们正在不断提高对地球能量收支的理解，为理解和应对日益加剧的全球变暖提供了更为精确的科学依据。

近年来，在全球气候变化背景下，土壤改良作为提升土壤碳汇能力和优化岩溶作用的关键策略，受到广泛关注。基于文献计量学方法，对1990—2024年中英文期刊发表的相关文献进行计量分析和知识图谱绘制，系统梳理了土壤改良对土壤碳循环的影响和岩溶碳汇调控机制研究的发展趋势和现状。结果表明，1990—2024年WoS和CNKI数据库分别收录相关文献712篇和468篇，文献类型以原创研究论文为主，34年间发文量呈波动上涨趋势，整体分为萌芽期（2005年前）、增长期（2005—2013年）及快速发展期（2013年后）3个阶段，英文期刊发文量高于中文期刊。在主题演进方面，英文文献早期聚焦生物炭固碳机制与温室气体排放规律，逐步转向土壤微生物功能基因与氮磷养分循环的协同增效路径，呈现出由机理解析向应用型微生物—养分耦合调控的转型特征；中文文献则从土壤呼吸、水分及重金属等基础指标监测拓展至土壤团聚体调控、微生物群落优化及改良手段的系统研究，并构建了碳库管理指数评估体系以指导实践。岩溶区低产土壤改良主要集中于改良手段对岩溶作用的影响及其与区域土壤之间的碳平衡关系。进一步讨论了岩溶碳汇与土壤改良的双向耦合关系——高浓度土壤CO₂驱动碳酸盐岩风化，而改良手段通过改善土壤质量等方式进一步提升碳汇效应。为促进岩溶区土壤改良研究，建议建立土壤改良提升岩溶碳汇的计量方法及改良数据库；结合岩溶区土壤富钙偏碱特性，系统评估改良措施对生态修复与农业可持续发展的协同效应，为全球碳中和提供科学支撑。通过土壤改良技术提升土壤碳汇和岩溶碳汇潜力，以应对气候变化，推动岩溶区生态修复与农业可持续发展的深度融合，助力我国“双碳”目标的实现。

深海底栖有孔虫碳氧同位素在古环境研究中应用广泛，然而，在浅海珊瑚礁区，大型底栖有孔虫为主要沉积物，其壳体的碳氧同位素值影响因素众多，尤其受到“生命效应”的影响，这限制了其在古环境重建中的应用。由此，系统梳理了导致大型底栖有孔虫碳氧同位素值产生偏差的主要影响因素，包括共生藻类、钙化方式、个体发育以及季节变化等，并深入探讨了这些因素对大型底栖有孔虫的碳氧同位素值产生影响的作用机理。同时，还进一步解读了大型底栖有孔虫碳氧同位素指标的应用潜力，尽管受到生命效应的影响，通过大量筛选合适属种、运用微区分析等方法，并结合其他古环境指标研究应用，该指标仍有可能成为珊瑚礁区古环境重建的有力工具，可为深入了解珊瑚礁区古环境演变提供支持。

地下水依赖植被是干旱区生态系统的重要组成部分，在维持区域生态平衡和支撑生物多样性方面发挥着至关重要的作用，其生态功能高度依赖于地下水特性及其分布。地下水依赖植被的稳定与演变不仅受地下水位及其变化幅度影响，而且与地下水水质密切相关。基于地下水依赖植被研究，评述了植被对地下水依赖关系与识别方法、地下水环境对植被的影响、植被对地下水依赖的适应机制以及植被对地下水环境依赖的稳态转换研究，这不仅为干旱区生态保护与恢复提供了理论基础，也为地下水资源合理开发利用提供了科技支撑。未来研究需重点关注：①植物在物种—种群—群落尺度上对地下水环境变化的响应；②气候变化与人类活动对地下水依赖植被的影响；③创新干旱区地下水依赖植被韧性与稳态转换的研究方法；④确定地下水依赖植被稳定的水环境要素优化组合与突变阈值。

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。目前大气重力波的相关研究表明：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，随着参数化方法的不断优化以及人工智能技术的应用，对两类大气重力波的形成机制将有更深入的认识，从而提升天气和气候模拟预测的准确性。

内孤立波作为大振幅强非线性内波，不仅在海洋混合、物质输运和生态系统演变中起着关键作用，还对水下航行安全和海洋工程等构成潜在威胁。因此，深入研究内孤立波的生成、传播及其影响对于海洋环境、水下航行安全至关重要。作为全球重要的海上贸易交通要道，南海（吕宋海峡）及其周边海上丝绸之路沿线海域，如苏禄海（锡布图海峡）、苏拉威西海、龙目海峡和安达曼海等，存在陡峭的水下海脊以及局地潮流较强，是内孤立波频发的海域。通过对卫星遥感、现场观测、数值模拟及地震海洋学等技术手段在这些海域内孤立波研究中的应用进展进行系统综述，揭示了南海及周边海上丝绸之路沿线内孤立波波动特征、生成机制与传播演变规律的区域差异性，并进一步探讨了未来内孤立波研究中一些亟待解决的科学问题（波—流相互作用、多源地内波相干涉现象）与技术难题（数值预报的优化与智能预报的发展）。

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，成为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年三江源地区大气冻结指数以-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。

三环萜烷系列化合物的相对丰度对揭示有机质来源、沉积环境和热演化程度等具有重要意义。常规煤系烃源岩三环萜烷含量通常偏低，然而在鄂尔多斯和塔里木盆地煤系烃源岩中却检测到了异常高丰度的三环萜烷（相对于藿烷），因此深入探讨其分布模式、组成特征及成因机制具有重要意义。采用常规地球化学分析方法和色谱—质谱技术，对鄂尔多斯和塔里木盆地的30个煤系烃源岩样品的分子地球化学特征进行了详细剖析。研究表明，煤系烃源岩中三环萜烷呈现2种不同的丰度模式：低丰度三环萜烷（∑TT/C₃₀H<2）和高丰度三环萜烷（∑TT/C₃₀H>2）。低丰度三环萜烷样品表现为C_19-21TT下降型分布模式，形成于淡水偏氧化环境，生烃母质以高等植物为主，热演化程度为低成熟；高丰度三环萜烷样品则以C₂₃TT或C₂₁TT为主峰，形成于咸化、富硫的沉积环境，生烃母质主要为细菌及低等水生生物，热演化程度达到成熟—高熟阶段。通过成熟度、沉积环境及母质输入相关参数，与∑TT/C₃₀H值的相关性分析发现，表征沉积环境和生烃母质的参数与∑TT/C₃₀H值的相关性更为显著。在偏咸化、高硫含量的成煤环境及生烃母质中，高等植物经微生物改造生成的次生产物输入的增加是煤系烃源岩抽提物中高丰度三环萜烷形成的主要控制因素，而成熟度则为次要影响因素。对煤系烃源岩中高丰度三环萜烷的组成特征及成因机制的研究，可为煤系油气勘探与评价提供重要的指示意义。

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，关于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要因素；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。

雪面雨洪水致灾机理及演变规律是当今水文学中“最需要解决的”“23个主要待解决的关键科学问题之一”，也是国家防灾减灾的基本需求。在总结雪面雨洪水基本特点的基础上，分析了雪面雨洪水的研究进展及发展动态，发现当前雪面雨洪水界定尚停留在“潜在雪面雨洪水”阶段，且阈值不一，致灾机理不明，导致对洪水演变规律认识不清，缺乏模拟和预报模型，难以精确开展洪水预警及风险防控，亟须提出“真实”雪面雨洪水界定方法，揭示致灾机理，构建模拟及预报模型，在复演典型雪面雨洪灾事件及预报应用示范的基础上，明确区域/流域雪面雨洪水的演变规律、未来可能变化及潜在风险等。

研究生态系统格局与水源涵养服务的关系对促进生态系统管理和保护水源供给具有重要意义。以青藏高原南缘的年楚河流域为研究区，基于InVEST模型、景观生态学理论和Pearson相关系数，探索了年楚河流域2010年、2015年和2020年生态系统格局与水源涵养服务的相关关系。结果表明：①草地占比超过78%，裸地面积稳定但与草地有活跃的双向转移。②2010—2020年，草地的斑块面积占比、平均斑块面积和聚集度指数最高；裸地斑块形状最不规则，森林斑块密度增加，城镇持续扩张。③2010年、2015年和2020年的水源涵养总量分别为2.72亿m³、0.95亿m³和2.47亿m³，草地的贡献率接近80%。④水源涵养量与复合生态系统的斑块密度、边缘密度、斑块形状指数、修正的Simpson多样性指数和修正的Simpson均匀度指数呈正相关，与平均斑块面积和聚集度指数呈负相关；草地的斑块面积占比和平均斑块面积与水源涵养量呈负相关，而冰川的斑块面积占比和平均斑块面积与水源涵养量呈正相关。综上所述，草地主导了年楚河流域的生态系统格局，其破碎化程度与水源涵养服务呈正相关，不同类型的生态系统格局与水源涵养服务之间的关系表现出显著差异，可以为区域生态系统管理和水资源保护提供科学依据。

海洋气溶胶是全球最重要的天然源气溶胶之一，不仅对地球辐射平衡和全球气候具有重要影响，更是调控“海洋—大气—气候”系统相互作用的关键要素。有机物作为海洋气溶胶的重要组分，对亚微米气溶胶的贡献可达50%以上。然而对海洋有机气溶胶组成和源汇机制研究的缺乏和了解的不足，直接限制了对海洋气溶胶气候效应的准确评估。通过综述海洋有机气溶胶的研究方法、分布规律、化学组成特征、主要来源和生成机制，为全面认识海洋有机气溶胶的国内外相关研究进展提供了重要资料，并在此基础上提出未来需要重点关注的方向。目前，对海洋有机气溶胶化学组成的解析主要集中在荧光组分和水溶性有机物，而在分子水平上的定性和定量解析存在较大缺失。在高浮游植物活动或强陆源传输影响的海域，海洋有机气溶胶通常呈现高值；不同海域海洋有机气溶胶的来源由海洋飞沫排放或二次生成主导，造成其组分和特性存在显著差异。当前，现场观测资料的不足限制了对海洋有机气溶胶生成过程和调控机制的深入理解，也制约了实验室模拟和模式研究的进一步推进。展望未来，应充分利用现场观测、实验室模拟和模式研究的融合优势，从现象到机制层面，深入理解海洋有机气溶胶的源—汇过程和气候调节作用。