西北地区是中国西部大开发的主战场和重要的生态环境安全屏障区，该区气候变化直接影响到“一带一路”倡议实施中的水资源、生态和环境安全。在全球气候变化背景下，西北地区气候呈现出明显的“暖湿化”现象并呈东扩发展趋势，极端降水事件趋多趋强。一方面，降水量的增加有利于该地区的水资源可持续利用和生态环境保护；另一方面，极端降水的增加也对区域综合防灾减灾提出了新挑战。针对近年来备受关注的西北地区气候“暖湿化”问题，从其演变特征、形成原因和物理机制以及未来趋势预估等方面进行了总结和评述，归纳了已有的科学共识，并进一步剖析了当前研究中存在的问题和不足，最后对未来科学研究的重点方向进行了展望。对西北地区气候“暖湿化”趋势、成因及未来预估进行系统回顾，将对今后深入研究西北地区气候“暖湿化”问题具有重要的科学指导意义。

复合极端事件是导致社会或环境风险的多种驱动因子和/或致灾因子的组合，对人类社会和生态系统造成的影响往往比单个极端事件更严重、更具破坏性。首先简要论述了复合极端事件的定义和内涵，包括先决条件事件、多变量事件、时间复合事件以及空间复合事件；然后详细综述了复合极端事件的时空演变特征、复合极端事件变化的影响因素和未来复合极端事件情景预估3个方面的研究进展；最后针对目前研究中面临的问题，提出今后研究关注的重点，包括复合极端事件的变量/指标选取及阈值确定、复合极端事件因子间依赖关系及相互作用、复合极端事件模拟性能评估和未来情景预估以及复合极端事件影响的动态过程及致灾机制。

热带气旋是可以影响全球中低纬度海域的气象现象。系统总结和回顾了国内外热带气旋的主要特征、潜在影响因素及影响机制的相关研究进展，并对其在全球变化背景下的变化趋势进行了总结和剖析。全球变暖以来，热带气旋的源地和路径都出现极移的趋势，移动速度略有增加，频率减小并且强度增大，但各大洋存在显著差异。重点回顾了火山活动、厄尔尼诺—南方涛动和太平洋年代际振荡、太阳辐射、热带辐合带以及气溶胶等因素对热带气旋的影响。其中，火山喷发导致平流层存在大量气溶胶，通过降低海表温度对热带气旋产生消极影响，但这种机制存在地域性差异；厄尔尼诺—南方涛动和太平洋年代际振荡以遥相关的方式调制全球热带气旋活动；太阳辐射和热带辐合带的变化与热带气旋频数存在相关性；气溶胶对不同发展阶段的热带气旋存在相反的影响机制。由于器测热带气旋数据在时间长度上和大部分替代指标在分辨率上的不足，严重制约了全球变化背景下热带气旋潜在影响因素的研究。未来可以通过寻找高分辨率记录载体来量化热带气旋活动历史，进一步解析热带气旋与潜在影响因素的关系，完善在气候波动影响下热带气旋活动的变化机制。

干旱通过相互关联的陆气系统与水文循环过程进行传播，在不同的地理时空传播演变成不同的干旱类型，如水文干旱、农业干旱、生态干旱和社会经济干旱等。在全球气候变暖和人类活动加剧的背景下，不同类型干旱之间的传播演变过程呈现出更多的不确定性。近10年来，对干旱传播时空特征、研究方法、演变过程以及驱动因素的理解逐步加深，但明确的科学观点仍相对匮乏。因此，从干旱传播的定义出发，系统分析了该问题的科学内涵，阐明了干旱传播研究的发展阶段。随后综合归纳了当前干旱传播的6类定量研究方法，包括阈值方法与游程理论、相关分析、因果分析、交叉小波、概率模型以及气象水文模型。并进一步从气象—水文和气象—农业两类干旱传播情景以及干旱传播驱动力方面，分析总结了当前形成的主要科学认识，揭示了全球范围内干旱传播研究发现的传播顺序、阶段阈值、时空异质性和人类驱动过程。最后分析指出了未来干旱传播研究面临的一系列挑战，包括进一步挖掘传播过程时空异质性、突破数学与物理知识鸿沟建立可信模型以及融入跨领域知识实现全过程的传播解析。对国内外干旱传播研究的前沿进展和挑战进行了系统分析，可为下一步干旱灾害分析与科学管理提供关键理论与方法支撑。

海洋热浪对海洋环境、生态系统和经济生活具有非常重要的影响。近年来，全球气候变暖导致海洋热浪加剧，海洋热浪研究迅速发展成为一个重要的研究前沿。全面回顾了国内外海洋热浪研究的科学背景和研究现状，总结了海洋热浪的多种定义、时空分布特征、形成机制、海洋热浪对海洋环境和生态系统的影响，以及在未来全球气候变暖背景下，海洋热浪可能发生的变化趋势。此外，讨论了海洋热浪研究领域一些尚未解决的重要科学问题，并基于此展望了未来可能的研究发展方向。

碳中和现已成为全球共识。为实现碳中和目标，除了发展新能源降低碳排放外，提升固碳增汇能力是其重要途径。碳汇可分为海洋碳汇和陆地碳汇两大类。海洋碳汇包括沿海生态碳汇、海水生态碳汇和人工海洋碳汇。其中，沿海生态碳汇主要由海岸植被固碳效应和沿海沉积物负载形成，海水生态碳汇主要由海洋碳泵效应形成，这两种碳汇与季风洋流条件、陆源有机物输入、海岸地理条件和人为活动直接相关，人工海洋碳汇的可行性需要综合考虑对海洋生态的影响。陆地碳汇包括陆地植被碳汇、自然地质碳汇和人工地质碳汇。其中，陆地植被碳汇是通过森林植被、草地植被以及湿地植被等植物的光合作用实现，受气温与降水、大气成分、土地利用变化以及自然干扰等因素的影响。自然地质碳汇主要由土壤碳汇和岩石风化碳汇组成，土壤碳汇受区域植被条件、气候条件和土壤利用等因素影响，而碳酸盐岩和硅酸盐岩风化作用吸收大气CO₂的岩石风化碳汇主要受气温、降水、岩石类型、水文条件以及人类活动的影响。人工地质碳汇是将捕集后的CO₂注入地下指定区域进行长期封存形成，其封存能力受地质构造、储盖条件、地热、地层水动力、油气潜力和盆地勘探开发程度等因素的影响。从气候环境、自然资源和社会经济等多种措施有机结合实现固碳增汇，是未来实现碳中和的有效途径。

平流层下部20 km高度附近的大气层在特定季节存在下层西风（东风）折转为上层东风（西风），且南北风分量很小的自然现象，这种纬向风的转换层称为平流层准零风层。平流层准零风层的低风速和风向变化的特点使其成为部署平流层飞艇和高空气球等弱动力或无动力临近空间飞行器的理想环境。针对国内外平流层准零风层的研究成果，归纳总结了平流层准零风层在北半球、中国及重点区域随时间变化的特征；系统分析了热成风原理、平流层准两年振荡、平流层爆发性增温、行星波涡动通量输送、南亚高压和副热带西风急流等因素对平流层准零风层形成的影响机理和特征；对比分析了MST雷达、激光雷达、探空火箭及高空气球等探测方法在平流层准零风层探测中的优缺点和部分探测事实；归纳总结了中层大气模式和数值天气模式在平流层准零风层预报中的优缺点，明确利用数值天气模式是当前开展平流层准零风层预报与气象保障的主要途径，平流层准零风层底高、厚度等诊断方案是定量化研究平流层准零风层精细结构及演变的基础；总结了基于平流层准零风层利用的飞行器工作原理；最后对未来科学研究的重点方向进行了展望。开展平流层准零风层研究进展回顾，对今后深入研究平流层准零风层以及平流层低速飞行器的部署和气象保障具有十分重要的意义。

人类活动对城市区域的空气含氧量产生了显著的影响，这种改变已经对区域范围内的大气氧平衡构成了威胁。但是城市大气O₂的相关研究仍然薄弱，无法对城市O₂变化机制做出系统评估。因此，在城市区域进行大气O₂的长期观测具有重要意义。详细介绍了兰州市在线大气氧观测平台的基本情况，该平台是国内首个大气O₂原位高精度连续观测平台。平台采用气相色谱仪—热导检测器（GC-TCD）来测量大气中O₂含量，并构建了一种基于XGBoost模型的数据订正方法。通过使用这种方法，成功地减小了大气O₂观测数据的系统误差，使得订正后的测量结果的误差明显减小至-0.68 μmol/mol。观测结果表明，大气中O₂呈现明显的季节性和日变化特征，且大气O₂与城市人类活动指标（NO _x ）之间存在良好的对应关系。该平台能够在高背景下检测到大气O₂的微变化，为城市大气O₂相关研究提供关键的数据支持。由于碳氧循环紧密相关，大气O₂的长期观测可为有效制定因地制宜的“双碳”现实路径提供科学依据。

随着星载微光成像仪器的出现，人类可以探测到夜间低照度条件下的可见光辐射，尤其是进行了高精度辐射定标后，这些微光辐射资料的定量应用成为最近的研究热点。系统总结了夜间星载微光成像仪在大气、海洋和环境领域的应用研究进展，首先，介绍了星载微光成像仪载荷的发展历程。然后，详细总结微光数据在大气、海洋和环境3个地球科学领域典型应用和带来的科学上的新发现。最后，围绕新的科学目标展望了未来星载微光成像仪的设计思路和应用前景。

降水日循环是气候系统中多种动力和热力过程共同作用的结果，与水循环和陆气相互作用密切相关。在华北地区，降水日循环受到山谷风环流、边界层惯性振荡和海陆风环流等影响，主要表现为凌晨和下午两个峰值。同时，人为排放导致的较高的气溶胶浓度也对降水日循环有一定影响。介绍了华北降水日循环的基本特征和影响因素，并总结了近期在华北降水日循环与陆气耦合的联系、华北降水日循环的模式模拟及气溶胶的影响等方面的研究，归纳了已有的科学认知，总结了现有研究的不足和面临的挑战。总之，深入研究降水日循环及其影响因素，可以帮助我们更好地理解降水的形成机制和演变规律，为提高降水精细化预报能力提供科学支撑。

铁作为有机碳矿物保护的核心元素之一，不仅对土壤有机碳库的结构及其稳定性有重要影响，其氧化还原动态变化也驱动着有机碳的周转过程。从铁介导的有机碳固持机制、铁结合态有机碳稳定程度的影响因素以及铁氧化还原过程驱动的有机碳矿化机制3个方面对铁—碳耦合关系进行了梳理分析。首先，铁介导的有机碳固持机制主要取决于自身的矿物学特性，能够通过吸附、络合、共沉淀和夹层复合等方式形成铁结合态有机碳，从而对有机碳起到直接的矿物保护作用。此外，铁氧化物还可以作为胶结剂促进团聚体形成，或通过改变环境pH进而间接保护有机碳。其次，铁结合态有机碳的稳定性主要受其自身性质（铁的矿物学特征、碳铁比、与有机碳的结合方式）、铁还原菌的种类以及小分子有机物的影响。第三，铁介导的有机碳矿化过程主要包括铁异化还原介导的有机碳矿化过程，以及由Fe（Ⅱ）化学氧化驱动的芬顿/类芬顿反应所生成的羟基自由基导致的非选择性有机碳矿化过程。但是，铁氧化物也能通过与外源输入碳复合形成铁结合态有机碳从而抑制土壤有机碳的矿化，以及通过降低酚氧化酶活性而减缓有机碳的矿化速率。因此，铁氧化物的矿物学特性和氧化还原敏感性对土壤有机碳的累积具有重要影响。最后提出了未来铁—碳耦合关系研究应该加强的方向，旨在深入解析铁介导的有机碳动态变化的内在机制，为土壤的固碳减排以及“碳中和”目标的实现提供理论依据。

青藏高原、伊朗高原和蒙古高原属于亚洲高海拔地区，3个高原热力作用对同期和后期中国天气气候有重要影响。首先，介绍了3个高原地表感热时空变化特征，结果表明在全球变暖的背景下，3个高原地表感热经历了明显的年际和年代际变化，基本都在20世纪末到21世纪初出现年代际转折，之后探讨了它们之间地表感热可能存在的联系。其次，归纳总结了3个高原春季和夏季地表热力状况对中国天气气候的影响研究进展，结果显示：青藏高原感热对高原低涡的生成、发展和东移有重要作用，在适当的背景环流下会给中国东部地区带来暴雨天气；青藏高原和伊朗高原的“感热气泵”为亚洲季风区提供有利的大尺度上升背景场，而且这2个高原的热力协同作用对中国南方夏季降水的贡献要大于二者的线性叠加；青藏高原、伊朗高原和蒙古高原地表加热激发的次级环流下沉支与中国北方暖干化关系密切，且3个高原感热异常会引起其上空大气环流异常，通过大气遥相关调节中国北方天气气候。最后，在此基础上讨论了现有研究的不足，并对未来关于青藏高原、伊朗高原和蒙古高原感热的天气气候效应的研究进行了展望。

为了有效指导地质学科科研人员和科研单位对次年基金项目的申报，以2021年度国家自然科学基金委员会地球科学部地质学科所管理的各类基金项目为研究对象，对项目的申请、评审和资助情况，以及4类科学问题属性项目的申报情况进行了分析，结果显示：①与2020年相比，2021年度的项目申请中，除优秀青年科学基金项目申请数下降之外，其他项目申请数都有所增加；②2021年度面上项目、青年科学基金项目和地区科学基金项目的评审数比2020年略有增加。此外，对2021年提交的进展报告进行了审核，并对2020年底结题的报告及其在各领域取得的进展进行了总结。

全球变暖加剧了中亚地区的干旱威胁，使得因干旱引发的水资源短缺、生态退化及跨境河流争端等问题更加突出。研究显示：过去半个多世纪，基于帕默尔干旱指数表征的中亚地区干旱程度整体变化趋势不显著，但伴随着区域的高温波动，中亚地区帕默尔干旱指数自2000年以来呈现明显下降趋势，约65%的区域表现为干旱化程度加剧，且在未来共享社会经济路径下中亚地区干旱强度持续增强。设计“去趋势”数字试验定量解析干旱指标对气候变化中各项因子的敏感性，发现气温对中亚干旱化趋势影响较大，降水变化加大了干旱的变率。从不同干旱亚类来看，中亚地区极端干旱区和干旱区面积以0.02×10⁴和0.22×10⁴ km²/a的速率增加，主要集中在新疆塔里木盆地北缘和哈萨克斯坦南部等地区。同时，平原荒漠区的植被蒸腾和土壤水耗散量加大，浅层土壤含水量（0~10 和10~40 cm）分别约有84%和81%的区域表现为下降趋势，导致一些依靠地下水和土壤水维系生存的、抗旱性弱的浅根系荒漠植物衰亡，生态农业干旱加剧，且水文干旱呈更加复杂的态势，研究结论为中亚地区水资源规划管理和生态保护提供科学依据。

精准的蒸散发观测是解释和理解水与能量交换过程及其机理的重要途经，亦可为蒸散发遥感产品验证提供数据支持。基于表面更新理论的高频温度法对蒸散发物理过程的描述，不同于经典的涡动相关法，是一种新兴的蒸散发观测手段，其观测精度媲美涡动相关系统，且高频温度观测系统成本较低（低于波文比系统），在欧美等地获得推广应用。通过梳理高频温度法理论基础与国外近30年的研究进展，结合国内初步观测与研究成果，探讨了高频温度法应用中面临的问题与挑战，为推动国内蒸散发观测方法多源化并从多角度理解蒸散发过程及其机理提供方法支撑。

随着全球变暖，全球的降水形式、分布格局都在发生着变化，其中干旱区的降水变化尤为引人瞩目。西北地区干旱少雨，在全球变暖背景下，降水量和大气中的含水量均呈现出增加趋势。通过研究认为这种“暖湿”是一种干旱区湿润程度的改善，并不会改变其干旱少雨的基本气候特征。西北地区降水的形式和性质都和我国东部地区有着根本的差别，降水增加主要是极端和短时对流降水的增加。另外，降水增加主要发生在西北干旱区的内陆河流域，该流域内的干旱地区的农业生态问题并非富水就能解决；西北地区的河西走廊等干旱和极端干旱地区水资源的主要来源是山区降水和冰雪资源；科学理性地认识西北地区降水增加，是正确处理西北地区水资源合理调配和使用、科学开展生态文明建设的前提。

贵州省具有独特的地形地势和复杂的气候条件，分光地表反照率（短波、近红外和可见光）研究不仅能细化地表参数、了解太阳分光辐射特征，还能为探究低纬山区地—气系统能量转换过程中相关分光辐射变量的物理过程提供科学参考。基于MCD43A3反照率数据、MCD15A2H叶面积指数数据、气温、降水、土地利用和土壤水分数据，使用异常变异分析、Theil-Sen（T-S）和Mann-Kendall（M-K）趋势分析以及地理探测器，分析贵州省分光地表反照率时空变化趋势及影响因子。结果表明： \mathrm{①} 分光地表反照率年际变化大小排序为：近红外>短波>可见光，除可见光地表反照率外均呈上升趋势，3个波段地表反照率高值区基本一致，呈东北至西南一线以及西部威宁县分布； \mathrm{②} 在季节变化中，短波和近红外地表反照率大小排序一致为：夏>秋>春>冬，可见光地表反照率为：春>冬>秋>夏； \mathrm{③} 分光地表反照率的主要影响因子均为叶面积指数，其次为土地利用。研究结果可揭示贵州分光地表反照率时空变化和驱动机制，为贵州山区生态保护提供参考。

干旱区约占地球陆地面积的41%，养育了世界上超过38%的人口，是大多数发展中国家和贫困人口的聚集地，也是全球气候变化影响和响应最敏感的地区之一，对其气候、水文和生态环境变化开展研究是十分必要的。近几十年来相关研究不少，但结论比较零散，也有很多不一致的地方。基于对国内外文献的分析，归纳梳理了气候变化下干旱区的气候、水文、面积和类型的变化及其这些变化对生态系统的影响。梳理的主要结果如下：干旱区CO₂排量约为湿润区的30%，但升温速率却比湿润区高20%~40%。在过去的半个多世纪，干旱区面积增加了约2.61×10⁶ km²，预计21世纪末，全球干旱区面积将继续扩大约5.8×10⁶ km²，占陆地总面积的一半以上。在全球变暖背景下，干旱区中以降水和冰雪融水补给为基础的水资源系统将会更为脆弱，冰、雪等水文要素及水资源构成发生改变，水文波动加大，水资源不确定性加剧。伴随干旱区面积扩大和干旱程度增加，干旱区水资源短缺、水体面积萎缩、生态系统退化、荒漠化程度也随之加剧，未来干旱区社会经济发展和生态安全保障将面临更严峻的挑战。这些归纳梳理所凝练出的一些综合性结论，对政府决策以及未来提出可信明确的科学认识具有一定的参考意义。

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。

自工业革命以来，人类活动向大气排放了大量的CO₂，使得全球地表温度快速上升，为应对全球变暖，人类有必要大规模应用负排放技术。增强硅酸盐岩风化是一种基于地球化学原理的负排放技术，该技术旨在通过向农田或森林中添加硅酸盐岩粉末，加速硅酸盐岩的化学风化过程，以在较短时间内固定更多的大气CO₂。中国玄武岩储量丰富且分布广泛，并有大量未利用的矿山尾矿和碱性硅酸盐废料，因此通过增强硅酸盐岩风化去除大气CO₂的潜力很大。研究结果显示中国每年可通过增强硅酸盐岩风化去除0.13~0.80 Gt CO₂，有助于我国“碳中和”目标的实现，但目前增强硅酸盐岩风化仍面临诸多问题。结合国内外研究进展，总结了增强硅酸盐岩风化主要的应用效果和影响因素，对我国应用增强硅酸盐岩风化的潜力进行了分析，并从技术、经济、安全、社会和政策5个方面探讨了我国应用增强硅酸盐岩风化面临的主要问题。针对目前研究的热点与不足，对增强硅酸盐岩风化固碳量的计算及其应用的潜在危害性等需要重点关注的内容和面临的挑战进行了展望。

以深度学习为核心的数据驱动方法逐步应用于地球科学领域，但这类方法在模型的可解释性和物理一致性等方面还存在挑战。在遥感大数据背景下，如何结合深度学习和数据同化方法，发展陆地水循环过程模拟与预报的新技术和新方法成为地球科学领域的重要研究方向。重点梳理了近年来深度学习在改善陆地水循环要素观测数据质量以及深度学习如何减少物理模型不确定性方面的最新进展，从观测、模型和系统集成3个方面凝练出深度学习融合遥感大数据的陆地水文数据同化研究的关键科学问题： \mathrm{①} 深度学习反演遥感产品时，如何增强样本的时空代表性？ \mathrm{②} 如何发展数据同化框架下物理导引的深度学习新方法？ \mathrm{③} 如何通过“数据—模型”双驱动提升陆地水循环的可预报性？开展相关研究和探索将有助于推动“数据—模型”混合建模方法在水文领域的深入应用，提高陆地水循环过程的模拟和预测能力。

元素硒是许多生物（包括土壤微生物，植物、动物和人类）机体必需的微量营养元素之一，而且对植物、动物和人具有双重生物效应。半个多世纪以来土壤—植物系统元素硒的迁移、转化和富集过程一直备受关注。土壤硒的存在形态包括可溶态硒、可交换态及碳酸盐结合态硒、铁锰氧化物结合态硒、有机物结合态硒和残渣态硒5种形态，其中可溶态硒和可交换态及碳酸盐结合态硒具生物有效性，有机物结合态硒随着有机质分解可转化为可溶态硒而成为土壤潜在有效硒源。不同植物硒含量水平取决于区域土壤有效硒含量和不同植物的硒吸收和富集水平。因此，土壤硒的生物有效性是决定食物链硒含量的关键，同时土壤有效硒通过调节根际环境和植物代谢过程提高植物抗逆性。土壤—植物系统元素硒的迁移和转化是一个复杂的生物地球化学过程，受地壳运动、母岩性质、气候、地貌、土壤环境（物理、化学和微生物活动）条件、土壤硒含量及其化学性质、植物种类及其生理习性、田间管理过程等因素的耦合作用影响。为充分合理利用土壤硒资源，将来应加强植物体内，尤其是主要粮食作物、蔬菜、果树和地道药材叶片、果实中硒迁移、转化和富集研究，为缺硒地区硒的生物强化、富硒地区农作物种植选择和居民食品选择及其风险评价提供基础数据。

多主体建模作为研究“人类与自然耦合系统”等复杂适应性系统的重要工具，已经被广泛地应用于水资源管理领域。在调研国内外重要研究的基础上，回顾了多主体建模的基础理论、建模工具和框架，并对多主体建模在城市水资源管理、农业水资源管理和流域水资源综合管理3个方面的研究和应用进行了阶段性总结。针对当前研究的不足和难点，结合我国水资源管理的研究现状，提出以下4个研究重点：①加强主体行为决策规则刻画；②加强模型验证和评估研究；③开展代表性流域多主体建模研究；④推动学科交叉和综合集成研究。多主体建模能够揭示人类活动—水文循环的互馈机制，为水资源及水环境的可持续利用和管理提供政策建议，加强多主体建模在水资源管理领域的研究可为水资源管理提供新的思路，推动我国水资源的可持续发展。

回顾了课题组近年来有关末次冰盛期和中全新世气候模拟分析的研究进展，包括中国气候、东亚和全球季风以及相关的主要大气环流系统等变化。多模式试验数据的分析表明，末次冰盛期中国降温和年均有效降水变化与重建记录定性一致，但模拟幅度偏弱；中国冻土区扩张、永冻土区活动层变薄，中国西部冰川物质平衡线高度降低；东亚季风变化在不同模式间差异较大，中国季风区范围和季风降水减小，北半球陆地季风区南移、全球季风区缩小和降水强度减弱共同引起全球季风降水减少；全球降水和潜在蒸散发共同减小使得全球干湿变化总体很小；北半球西风带在高层北移、低层南移，热带宽度变化依赖于指标的选取，厄尔尼诺—南方涛动气候影响、热带太平洋沃克环流均减弱并东移。在中全新世，多模式模拟的中国年和冬季偏冷仍然与大部分重建记录显示的偏暖不同；东亚冬季风增强，东亚夏季降水变化存在空间不一致性；中国和全球尺度的季风区范围和季风降水均增加；东北多年冻土退化、青藏高原多年冻土向低海拔扩张，北半球永冻土区减小、季节性冻土扩张、冻土区北退、永冻土区活动层变厚；全球干旱区面积总体变化很小；夏季东亚西风急流显著减弱并北移，厄尔尼诺—南方涛动减弱，热带太平洋沃克环流加强并西移。上述变化主要是对末次冰盛期大范围冰盖和较低温室气体浓度或中全新世轨道强迫的响应，海洋反馈起一定调制作用，植被反馈作用具有不确定性；模式与记录不一致的原因仍待深入探究。

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。

为了促进环境地球科学学科的均衡发展，对2021年度该学科申请的相关国家自然科学基金项目进行了系统总结。首先，简要介绍了2021 年度环境地球科学学科面上项目、青年科学基金项目、地区科学基金项目、重点项目以及人才类科学基金项目的申请受理、评议和资助情况，从各类项目申请的学科分布、依托单位及申请人员情况等方面进行了详细的分析总结。其次，概述了上会项目推荐原则、资助方案及评审原则，指出了申请和评议过程中暴露的主要问题，并提出相关建议。最后，总结了2020 年底环境地球科学学科项目结题、项目完成情况及主要学科方向取得的研究进展。

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。

模态水在全球气候变化中有着重要作用。但是由于缺乏海洋次表层的高分辨率观测，对空间尺度为百公里的海洋中尺度涡旋如何影响空间尺度大于千公里的模态水的认识仍然欠缺。为了解决这一科学难题，在科技部的支持下，实施了一次成功的海上观测试验。系统梳理了基于该观测数据所发表的有关涡旋影响模态水潜沉和输运的主要研究成果：①捕捉并揭示了中尺度涡导致混合层水潜沉的过程和动力机制；②发现了中尺度涡携带模态水迁移的新路径；③阐明了模态水多核结构的形成机制。研究结果揭示了黑潮延伸体海域中尺度涡旋影响大尺度模态水的物理本质，为该海域多时空尺度海洋—大气相互作用作出了一定的贡献。通过对该次观测试验结果的分析和总结，得到了如下新的科学推论：海洋次中尺度过程对模态水的形成和耗散也具有重要影响。

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。