分析了2020年度环境地球科学学科各类项目申请受理、评议和资助情况，指出了申请和评议过程中暴露的问题；总结了2019年底环境地球科学学科项目结题、项目完成情况以及主要学科方向取得的研究进展。

 综合评述关于城市气象与边界层数值模拟的近期研究进展，主要就城市气候研究、城市能量平衡、城市热岛研究以及城市陆面过程与城市地表能量平衡模式等方面国内外主要研究工作，结合作者近期的研究工作和认识作一评述。从中提出一些现实与观点方面的问题，给出一些看法和讨论。最后，就当今比较流行并显示十分有效的城市气象和城市边界层数值模拟作一些讨论，着重对这一领域面临的现行研究和未来的挑战，提出一些思考。评述结果表明：①今后需针对我国不同气候区、不同城市特点和建筑物形态特征，开展城市气候、城市地表能量平衡、城市热岛等方面的观测与模拟研究;②在城市气象观测方法与技术导则、观测站网布局、新型观测手段的综合使用等方面的深入研究需进一步展开;③需建立基于时间、天气条件、建筑特征的简单的城市热岛强度预报方法;④可探索采用计算流体力学（CFD）模式作为“桥梁”，检验并改进中尺度模式对城市地区的模拟效果。

地球重力场及其地学应用是地球科学领域的重要内容之一，在国家基础测绘、灾害监测、资源勘探、地表圈层耦合作用和航空航天等方面等都具有不可替代的重要作用。近年来，随着重力场观测技术的不断革新，重力测量以及相应的理论、方法及应用的发展迅速，取得了丰硕的研究成果。2020年中国地球科学联合学术年会重力场专题报告（包括42个口头报告和10个张贴报告）就是这些成果的集中展示。基于年会重力场专题报告内容，综述了我国近年来在地球重力场及其地学应用方面的最新研究进展。

土壤水分是影响地表过程的核心变量之一。精准地测量土壤水分及其时空分布，长期以来是定量遥感研究领域的难点问题。简要回顾基于光学、被动微波、主动微波和多传感器联合反演等卫星遥感反演土壤水分的主要反演算法、存在的难点和前沿性研究问题，介绍了应用土壤水分反演算法所形成的3种主要全球土壤水分数据集，包括欧洲气象业务卫星(ERS/ MetOp)数据集、高级微波扫描辐射计（AMSR-E）数据集、土壤湿度与海洋盐分卫星（SMOS）数据集，并结合目前存在的问题探讨卫星遥感反演土壤水分研究的发展趋势。

      在多数地质作用过程中，流体都担任着元素迁移的载体、化学反应的活化剂的角色。大量研究表明，岩石、矿物以及元素在有无流体的情况下会表现出迥异的物理和化学性质，所以对于认识某一地质过程而言，流体方面的研究往往能够提供极其重要的信息。流体包裹体则以其直接反映古流体的成分，在各种矿物中的普遍存在性，以及对各种后期改造有一定的抵抗力等特点而成为研究古地质流体的最佳样本，并已经被成功地应用到各种地质过程的研究中。从基本概念出发，讨论了流体包裹体的种类和原生、次生流体包裹体的区分，对流体包裹体的岩相学观察要点以及流体包裹体研究的最新进展做了简要的综述，着重介绍了研究中常用的分析方法及变质岩中流体包裹体的研究，并举例说明了流体包裹体在矿床学、石油地质学中的应用，以及近期的一些关于流体包裹体中保存生物标志和生物遗迹化石的研究，最后对未来流体包裹体研究的发展方向作了简单的展望。

斑岩铜矿不但形成于环太平洋成矿域，还形成于特提斯成矿域和中亚成矿域(古亚洲洋成矿域)。成矿物质来源于深部，经过“洋壳—地幔熔岩流”、“原始岩浆”、“浅部富矿岩浆”和“岩浆结晶—成矿”4个阶段，其中在“原始弧岩浆”阶段，通过MASH过程，有大量成矿物质和能量的聚集。成矿流体为富H₂O、高温、高压、高盐度、强氧化性、高氧逸度的富矿气液相流体，这些特点有利于成矿物质在岩浆—热液分离过程中向流体富集，并以氯络合物的形式运移。随着成矿流体的上侵，温度和压力的降低是成矿物质沉淀的主要影响因素。磁铁矿的结晶为成矿流体提供了大量的S^2-离子，也是导致成矿物质沉淀的主要因素。斑岩型蚀变带从里向外为石英内核、钾化带、SCC带和泥化带，铜矿化主要发育在矿化带外围以及SCC带。目前，斑岩铜矿成矿模型主要有经典模型、系统模型和多阶段叠加模型。

多年冻土随气候变暖逐渐发生退化，严重影响多年冻土区工程建设的稳定性，因此实时、准确地监测多年冻土变化迫在眉睫。合成孔径雷达干涉测量（Interferometric Synthetic Aperture Radar，InSAR）作为一种新型对地观测技术，可以全天时、全天候的对多年冻土区地表进行大范围监测，成为一种有效的监测手段。主要介绍InSAR技术在多年冻土区近20年的研究进展与未来发展趋势。首先介绍了InSAR技术的基本原理和常用的SAR系统，然后基于InSAR技术的发展，概述了D-InSAR和时序InSAR技术在多年冻土区的应用，并对目前发展的冻融模型进行总结，分析了多年冻土区地表形变影响因素，最后展望未来InSAR技术在多年冻土监测中的发展趋势与面临的主要问题，以期为科研人员提供系统的应用介绍。

粗糙度反映了地表的起伏程度，是许多陆面过程的关键影响因子。然而，人们对地表系统认识的不足，造成现有的各种地表粗糙度参数化方案均存在一定的问题。从地表测量技术、粗糙度相关参数和遥感研究3个方面对地表粗糙度参数化研究现状进行了综述。针式廓线法和激光廓线法是当前主流的地表测量技术，而三维激光扫描和摄影测量技术已展示出了较大的潜力。基于统计方法和基于分形理论的粗糙度相关参数具有截然不同的物理意义，但地表复杂的多尺度特性使得很难用一类参数进行描述。光学遥感与微波遥感均具有广阔的前景，其中前者需要注意与经典粗糙度参数化方案相结合，后者则需拓展在下一代遥感平台上的技术与方法。还针对不同尺度粗糙度参数的比较与转换，地表粗糙度的空间异质性与各向异性，以及三维表面粗糙度参数化等当前地表粗糙度参数化研究中的一些关键问题进行了讨论。

      光氧化剂和气溶胶颗粒物在大气环境中普遍存在，影响着大气氧化能力和气候，威胁着人类健康。而大气光氧化剂与气溶胶颗粒物间复杂的耦合相互作用能产生二次污染物，使得大气污染过程更为复杂，成为国际大气化学研究的前沿和热点课题。挥发性有机物（VOCs）和氮氧化物（NOx）等一次污染物在大气中经过复杂的光化学反应可形成以臭氧（O₃）为主的二次光化学氧化剂，并以大气气溶胶为平台发生非均相反应，使大气污染更严重，引起人们普遍关注。二次光化学氧化剂和气溶胶颗粒物之间非均相过程的实验室研究是深入认识这两者间耦合相互作用的关键，实验室研究可以为分析和深入认识外场观测结果提供基础，还能为数值模式模拟研究提供基本参数。概括了大气二次光化学氧化剂的形成过程，总结了国际上近年来二次光化学氧化剂与大气气溶胶颗粒物非均相反应的实验室研究进展以及研究方法，最后提出了现有的一些主要科学问题，对未来这一重要领域的研究前景进行了展望。

真核微生物是深海中数量占优势、多样性高且功能重要的微型生物类群。开展深海真核微生物多样性的研究,将为理解深海生态系统结构以及微型生物多样性及其地理分布提供科学依据。迄今,深海真核微生物多样性的研究明显滞后于原核微生物,对于其形态多样性的认识仍局限于有孔虫等无需培养且通过壳体可直接鉴定的少数类群。分子生物学技术的广泛应用,极大地拓展了对深海真核微生物群落结构和多样性的认识,发现了深海中存在的大量未知的新阶元,揭示了较之形态多样性更高的分子多样性。在综述国内外研究进展的基础上,针对真核微生物多样性的研究策略、存在的问题及未来研究应关注的问题提出了建议。

碎屑锆石U-Pb年代学是探寻沉积物物源的重要手段，在沉积学、大地构造学和地貌学等领域应用广泛。从数据获取、分析和比较3个方面综述了碎屑锆石U-Pb年代学研究的最新进展。在数据获取方面，从基本原理出发阐述了样品制备方法、同位素年龄数据选取和测试数量问题；在数据分析方面，对比了概率密度图、核密度估计图和累积年龄分布图的数据可视化方法；在数据比较方面，结合实例分析了定量比较的基本算法和应用优势，包括基于非参数性假设检验（K-S检验）、年龄谱对比（互相关系数）和多维定标法的相似（差异）性量化分析等。最后介绍了3款常用软件，并在数据获取、分析与比较方面分别给出了建议，供以后的研究者参考。

国内外大量泥岩裂缝油气藏不断发现和近年来北美地区页岩气勘探获得的巨大成功表明，泥页岩裂缝的研究尤为重要。在对国内外泥页岩裂缝研究成果全面系统调研和详细深入分析总结的基础上，认为与其他岩石类型的储层相比，塑性相对较大的泥页岩储层在裂缝类型与成因、裂缝识别方法、裂缝参数估算、裂缝分布预测等方面既有共性也有其特殊性。依据成因将泥页岩储层裂缝划分出了构造裂缝和非构造裂缝两大类和12个亚类，不同类型裂缝的特征及形成机理均不相同。构造裂缝主要为高角度剪切裂缝、张剪性裂缝和低角度滑脱裂缝等，属于韧性剪切破裂。泥页岩非构造裂缝较其他岩性储层更发育，是由成岩、干裂、超压、风化、矿物相变、重结晶及压溶作用形成的收缩裂缝、缝合线、超压裂缝及风化裂缝等。在此基础上，总结了利用地质、地震、钻井、测井和构造应力等资料，进行泥页岩裂缝识别、裂缝参数估算、裂缝储层分布预测等方法。并提出了目前泥页岩裂缝研究中存在的主要问题与发展趋势。

在上层海洋，受盐度的影响，温度均匀层和密度均匀层并不一定重合，出现温跃层顶界深度明显大于密度跃层顶界深度的现象，即产生盐度障碍层。重力稳定度较高的障碍层对上层海洋热量的垂直交换具有“热障”作用，使混合层和温跃层无法进行有效的热量交换，导致局地海洋上混合层偏暖，从而影响局地海气相互作用乃至全球气候变化。得益于全球海洋观测计划的实施，近20年来科学家已逐渐认识到盐度在海洋环流和气候变化中的重要性，因此盐度障碍层在上层海洋热量收支中的作用等科学问题已成为物理海洋学的前沿研究热点。以障碍层多尺度变异为中心，围绕影响和调控障碍层变异的关键海洋过程，以及障碍层通过海气相互作用影响天气、气候尺度变异的过程和机理等关键科学问题，综述了近几十年来有关热带障碍层的研究进展。重点总结了以下3个方面的进展：全球不同热带海域障碍层的空间结构和多尺度变异特征；海洋动力过程和大气热力过程在障碍层变异中的作用及其机理；障碍层与天气、气候事件及海洋生物相互作用的关键过程和机理。强调了障碍层变异的海洋—大气耦合过程及其气候效应，最后提出了尚需解决的关键科学问题。

二氧化碳地质封存(CO₂ Capture and Storage, CCS)项目应当评估诱发地震的潜在可能性。中强震、强震危及人类生命财产安全, 有感地震甚至微震也对CO₂储区的盖层完整性构成威胁, 增加泄漏风险。地热开发、页岩气开发及油气增产等的水压致裂过程中都伴随有地下流体的注入, 且时有地震诱发的案例。诱发地震活动通常在流体注入压力较高时沿已有断层发生, 因此可通过应力分析等对其发生机理进行研究。超临界状态CO₂密度比水小, 在地层深部可能会形成密度流或者与构造中先存的水岩发生相互作用, 进而导致渗透率和压力变化并引发地震活动。综述了全球相关的研究进展, 主要从地震成因机理入手, 考虑超临界CO₂性质的特殊性, 结合商业尺度和实验尺度的流体注入项目和地震监测分析, 研究其对储区盖层完整性的影响。以期通过适当的选址、注入方法及监测方案的优化来避免破坏性地震的发生。

近年来，全球环境变化对人类生存影响日益突出，为了加强对陆地—大气—海洋的监测，全球对地观测系统计划（GEOSS）和全球环境与安全监测计划（GMES）等相继被提出。数据同化算法作为连接观测数据与模型模拟预测的关键桥梁也得到了迅速发展，显著标志新的数学研究成果不断被引入数据同化算法中。在国家重大科技基础设施项目“航空遥感系统——地球科学数据处理软件系统”需求背景条件下，梳理遥感数据同化算法的国内外发展现状，明确数据同化算法开发的技术主线和重点内容，稳步推进数据同化算法理论研究和软件开发。

随着油气勘探程度的加深、勘探技术的进步以及对油气资源需求的日益增长，一些埋藏较深、物性相对较差的储集层也越来越受到地质学家们的关注。经过数十年的勘探，许多油田中埋藏较浅、原生孔隙保存较好的优质储层已被广泛发现并投入生产，而埋藏较深、以次生溶蚀孔为主要储集层的较致密储层，正日益成为成熟探区勘探挖潜的重点。因此，寻找次生孔隙发育带的溶蚀孔隙甜点储层成为精细勘探的重要新领域。通过一些典型研究实例及大量研究成果的综述，从以下4个方面系统地阐述了溶蚀作用对储集层的改造：①溶蚀作用发生的成岩阶段；②溶蚀流体的类型；③溶蚀作用强弱的主控因素；④溶蚀作用对储集层的改造效果。近年来，已有较多的研究成果在溶蚀机理和对储集层的改造效果方面取得了重要进展，通过对这些主流观点的系统梳理，可对今后类似地质条件的研究提供重要的参考。

首先系统分析了国内外已有的都市圈理论与研究进展，在此基础上总结归纳了都市圈发展的理论框架，包括都市圈的基本标准、都市圈本质论、都市圈空间结构论、都市圈模式效应论、都市圈发展阶段论、都市圈发展管治论等。最后，概括总结了都市圈发展规划的基本内容，强调指出了一体化观与人居环境科学观对都市圈发展的重要意义。

在过去十多年，利用资料同化技术再分析过去的气象观测资料，重建高时空分辨率的格点历史气候数据集取得了长足发展。再分析资料的问世为人们深入了解大气运动的方式、认识不同时空尺度内气候变化和变率提供了强有力的、甚至不可替代的研究工具。就当前国际上一些主要的全球大气再分析资料研究计划及其产品的概况、再分析资料在大气科学及其相关研究领域中的应用、再分析资料的评估及其在气候变化研究中存在的一些主要质量问题做了回顾与介绍，并就未来大气再分析资料研究计划的一些发展趋势予以展望。

传统的重矿物分析是碎屑沉积物物源示踪的基本方法，具有费用便宜、物源信息全面等优点，还可以为单矿物物源示踪提供重要的背景信息，具有无可替代的作用。近年来，该方法在基础理论和技术上取得了一系列新进展，但尚缺乏系统的总结。对重矿物分析的研究进展和发展趋势进行了梳理，主要包括如下几个方面：\mathrm{①}沉积物在搬运、沉积、成岩和暴露过程中，风化、水力分选、埋藏成岩等因素对重矿物的影响；\mathrm{②}重矿物组合数据获取的方法（采样、前处理、粒径选择以及计数等）和应注意的问题；\mathrm{③}如何进行重矿物数据分析、处理和应用，包括开展常用重矿物指标计算、偏差矫正和沉积物贡献量计算等；\mathrm{④}重矿物分析方法的发展趋势。认为机器自动矿物识别以及重矿物分析与单矿物分析相结合是重矿物分析物源示踪方法的发展方向。

随着中尺度大气模式的不断发展，新一代中尺度天气研究和预报模式WRF因其完全开放、可移植性强、更新快等特点在国内外得到了广泛应用。从物理参数化方案研究，实时个例模拟研究及与中尺度大气模式MM5的对比研究3个方面介绍近10年来WRF模式在国内的发展和应用概况，阐明WRF模式在中尺度模拟中的普适性和优越性，展望WRF模式在国内的两大发展前景：一是在已有基础上研究能够同时模拟天气尺度和气候尺度现象的通用模式CWRF，二是与区域海洋模式耦合构建高分辨率区域耦合模式。通过对WRF模式在国内的应用现状进行归纳与梳理，以及对模式未来发展趋势的展望，骥求为WRF模式的研究和使用者提供必要的参考。

湿地地表水—地下水之间的水量与水质交互作用是影响湿地水文过程及其生态环境效应的重要机制。从湿地地表水—地下水交互作用的内涵、影响因素、界面效应及其研究方法与模型等5个方面，归纳总结了国内外相关的研究成果。分析认为：湿地地表水—地下水交互作用受到地质/水文地质条件与水文情势共同控制，对未来变化环境尤其是气候变化的响应机制是其影响因素研究关注的焦点，在此背景下物理—化学—生物多层次环境界面之间的“激励—响应”更加显著，将成为理解湿地—地下水交互作用过程及其环境反馈的重要内容。结合多学科交叉理论与方法，利用不同界面特征的响应变化反馈指示湿地地表水—地下水交互作用是未来研究方法发展与创新的基本思路。结合湿地水文特性整合不同尺度的数据信息、耦合交互过程的不同机制等是模型构建的关键科学问题，实现交互作用过程中的地表水—地下水耦合、水量—水质联合模拟是模型研究的发展趋势。

降水是地球水循环的基本组成部分，具有重要的气象、气候和水文学意义。精准地测量降水及其区域和全球分布，长期以来一直是一个颇具挑战性的科学研究目标。经过近50年的发展，基于可见光、红外和微波等各类卫星传感器的降水反演算法也逐渐发展成熟起来。简要回顾可见光/红外、被动微波、雷达和多传感器联合反演等卫星遥感降水反演的基本原理、主要反演算法以及存在的难点和前沿性研究问题，介绍了应用降水反演算法制成的3种主要全球降水数据集，包括热带雨林观测卫星（TRMM）、全球降水卫星制图（GSMaP）和全球降水气候项目（GPCP）数据集，并结合目前存在的问题探讨卫星降水反演研究发展趋势。

      南极冰盖是地球上最大的陆缘冰体，其物质收支和稳定性对全球气候变化和海平面升高有重要的影响。冰雷达，或称无线电回波探测，是冰川学家调查南极冰盖冰下特征的主要方法。在过去的50年里，冰雷达被广泛用于测量冰盖厚度、内部构造和冰下地貌，这些参数是计算冰盖体积和物质平衡、重建过去冰雪积累和消融率以及冰盖动力和沉积过程的基础。现在，冰雷达测量覆盖了南极绝大部分区域，极大地提升了人们对南极冰盖和全球系统间相互作用的理解。首先，简要介绍了冰雷达及其技术发展，然后着重评述了冰雷达在探测研究南极冰盖厚度和冰下地形、内部反射层、冰下湖和冰下水系、冰床粗糙度以及冰晶组构上的进展。最后，对未来冰雷达探测研究南极冰盖的前景进行了展望，并给出我国的现状。
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以公布的香港和北京SARS疫情数据为实例，采用SIR模型对SARS传播的时间过程进行参数反演，获取两地SARS高峰期、住院人数、移出系数等重要参数，模型计算结果与实际数据基本相符，通过参数反演很好地解释了SARS时间传播过程，说明SIR模型可以用于SARS传播的数据拟合、趋势预测和过程模拟。

生物炭是有机物原料在完全或者部分缺氧条件下, 经过高温热裂解（通常<700 ℃）产生的一类富碳、高度芳香化和稳定性高的有机物质。生物炭为全球气候变化、粮食危机和生态污染修复等提供了综合解决方案。生物炭对土壤物理和化学性质具有明显的改良作用。其多孔特性和比表面积有利于土壤聚集水分、提高孔隙度、降低容重, 从而为植物生长提供良好的环境。同时, 生物炭是酸性土壤一种理想的改良剂。其含有的养分元素可直接输入土壤, 其表面电荷和官能团有利于土壤养分的保留。但是, 生物炭由于受原材料和制备条件的影响, 各研究结论并不一致。综述了生物炭输入对土壤物理和化学性质影响的研究进展, 指出了目前研究存在的不足和需要加强的方面, 从而为生物炭的应用和推广提供一定的思路。

物种分布模型是基于物种已知分布点位数据以及环境因子数据估计物种在特定时空条件下的地理分布的模型工具，是当下生物地理学研究的热点领域，但是对模型构建的背景知识缺乏理解而造成的模型滥用阻碍了其合理的应用与发展。从模型构建和模型应用两个方面，探讨了物种分布模型研究目前所面临的挑战和未来的发展方向，重点展示了我国物种分布模型发展现状，展望了其发展前景。在物种分布模型建模实践中，模型结果的合理性和精确性受建模方法的选择、模型参数设置、模型输入数据等带来的不确定性以及模型外推程度的影响。因此在相关研究中应理解模型的生态学和地学背景，重视模型的统计学规范，合理地选择模型算法。探讨了物种分布模型的重点发展方向，包括：探讨造成物种当前分布格局历史地理原因以及物种生态位演化造成的可能影响；结合谱系生物地理学和景观遗传学原理识别生物地理屏障和避难所、反演物种历史扩散路径；将物种相关作用等生态过程有效的纳入到模型框架中；合理地利用地学海量数据（如遥感数据）提高模型精度等。

干旱作为最严重的气象灾害之一，已经对我国社会经济和人民生活造成严重影响。尽管关于干旱和干旱指标已有大量研究，但是由于干旱自身的复杂特性和对社会影响的广泛性，干旱指标都是建立在特定的地域和时间范围内，难以准确反映干旱发生的内在机理。为此有必要对干旱定义及国内外主要的干旱指标加以综述和评价，为干旱的监测和评估，特别是为全球变化中的气候-植被关系研究提供方法和依据。将干旱分为 4种类型：气象干旱、农业干旱、水文干旱和社会经济干旱，并对当前国内外主要的干旱指标进行介绍，指出了其适用范围，并在归纳现有干旱指标不足的基础上提出了干旱指标的研究方向和任务。