梳理了与土壤生态系统功能相联系的，特别是对固碳减排的土壤有机质本质认识的研究进展及路径，探讨了经典腐殖质学说存在的问题，概述了新近的有机质保护稳定学说及腐殖质组学学说，并追溯了生物标志物有机质分子研究，最后从土壤学的基本理念和理论出发讨论和重新认识土壤有机质的本质及其价值。从形成条件、分离条件和分子鉴定等多方面分析，土壤腐殖质形成和稳定学说越来越显示出局限性；而面向气候变化的碳固定研究可以深入探析土壤有机质的复杂存在状态。越来越认识到土壤有机质是投入土壤的有机物质经不同程度生物利用或降解的产物残留，只是被土壤不同程度地区隔和封闭，本质上仍是分子量变化极大的生命源有机物的集合。因此，可通过生物标志物分子作为靶标在土壤中提取和识别，该技术的发展将孕育萌生土壤有机质分子组学。后者可以用于判读土壤有机质的结构支撑、反应活性和促生功能等方面的本质差别，这些差别可能是由有机分子组成结构及存在状态所决定而不是由有机分子稳定性决定的。从这个概念出发，类似于土壤微生物分子生态，土壤有机质的丰度、组成、结构与功能间的联系可能是土壤有机质本质的核心问题。对这种关系的量化和参数化表征可用以探索土壤有机质永续固定，且可以保持生命活性的土壤有机质的管理策略及技术，并配合土壤的团聚体理论诠释土壤的本质和生态系统功能服务，这将是未来土壤学服务人类可持续发展的理论立足点。

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。

      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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。