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。

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。

为了保证遥感监测蒸散量的准确性，需建立一套较完整的遥感监测蒸散量地面验证方法对其进行验证。通过由大孔径闪烁仪、涡动相关仪和自动气象站等组成的蒸散量观测系统可以获取不同卫星像元尺度蒸散量的地面观测值。自2002年以来，由海河流域的密云、馆陶、大兴及小汤山等站构建了一个不同卫星像元尺度蒸散量的观测站网，经过严格的观测数据处理与质量控制，获取了一大批卫星像元尺度蒸散量及其配套参数的地面观测值。同时，建立了一套基于地面观测的遥感监测蒸散量验证流程，重点对验证像元的选取以及评价指标的构建等进行探讨。依据上述验证流程，在海河流域的北京地区开展了遥感监测蒸散量的地面验证工作。利用2008年密云站和大兴站的大孔径闪烁仪观测数据，对基于MODIS数据估算的北京地区区域蒸散量进行验证。结果表明：这套基于大孔径闪烁仪观测数据的遥感监测蒸散量验证方法是合理、可行的。其中2008年北京地区遥感监测月、日蒸散量的均方差分别为13.75和0.91 mm，平均相对误差分别为22.79%、18.61%。

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。

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。

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。

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。

大孔径闪烁仪可以获取公里级尺度的显热/潜热通量，其观测数据在农林业、水文、气象等领域的研究中具有越来越重要的作用。以海河流域2008年密云站和馆陶站大孔径闪烁仪的观测数据为例，讨论了数据筛选与处理方法，以及大气不稳定状态下不同处理方法对显热通量造成的影响。结果表明：空气折射指数结构参数应结合电压信号的方差进行计算、采用逐日的日平均波文比系数进行湿度订正、结合空间权重函数计算有效高度、选取Andreas（1988）稳定度函数计算显热通量等是可信的。通过对不同插补方法的比较可知，采用非线性回归方法和以零值替代的方法对不稳定状态和稳定状态下30 min缺失的显热通量进行插补，采用动态线性回归方法对日显热通量的缺失进行插补是可行的。为了解决由于冬天净辐射和显热通量较小，造成能量平衡方程余项法计算的蒸散量产生较大误差的问题，可采用根据大孔径闪烁仪与涡动相关仪观测的日蒸散量建立的关系式进行估算。基于上述方法的研究，形成了一套较为完整的大孔径闪烁仪观测数据的处理流程，保证了在不同下垫面、不同的天气状况条件下都能获取质量可靠、数据连续的大孔径闪烁仪观测的显热/潜热通量。

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。

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。

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。

     云在大气的能量分配、辐射传输，尤其是水循环系统中有不可忽视的作用。云探测对云物理、人工影响天气、气候变化和航空航天等领域有重要意义，是大气科学研究的热点之一。尽管目前已经发展了很多种遥感设备对云进行观测(如激光雷达、卫星、云幂仪等)，但这些设备无法得到高时空分辨率的云水平和垂直结构，而毫米波雷达是云三维精细结构探测的重要工具。由于毫米波雷达具有更接近小粒子尺度的短波长，因此更适合用来探测弱云，同时毫米波雷达也存在衰减严重的缺点。介绍了毫米波雷达的特点以及其探测小粒子的优势；对比分析了其与新一代多普勒天气雷达、晴空风廓线雷达的差异，得出：毫米波雷达具有高时空分辨率，能够更精确地反映云的垂直和水平结构，比普通天气雷达更适合监测云的变化。概括了国内外毫米波测云雷达的发展现状以及在云物理研究方面的情况，并展望了国内毫米波雷达未来研究的方向。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

由于极端天气气候事件的严重影响，越来越多的研究开始关注其变化情况。从观测分析到模拟研究，几乎都发现极端气温、降水事件发生了显著变化，而且在全球变暖的大背景下，未来有些极端事件可能会发生频数更高或强度更强。当然，研究结论也存在一定程度的不确定性，从模式模拟来看，目前模拟结果仍存在不确定性，不同模式的结果间常常存在较大的差异；而从观测分析来看，研究主要局限于20世纪后半叶，如果对更长时间作分析，结论或许会有所不同。文章从最基本的极端天气气候事件的定义出发，结合观测事实和模拟研究两个主要方面来介绍近几年来极端事件研究取得的主要进展，最后简单地总结了这些进展，并提出了进一步研究的思路。

土壤是人类赖以生存与发展的基础, 是地球系统大气圈、水圈、岩石圈及生物圈相互作用最复杂、最活跃的交界面。土壤中的微生物数量巨大、种类繁多, 是联系不同圈层物质与能量交换的重要纽带, 被称为地球关键元素生物地球化学循环过程的引擎, 但长期以来理论与技术发展滞后并制约了土壤微生物学研究, 阻碍了对土壤过程和地球表层系统关键过程的深入认识。21世纪初, 土壤微生物的¹分类理论渐具雏形, 先进技术的开发应用发展迅猛, 成为不同学科交叉发展的重要前沿。国家自然科学基金委员会地球科学部一处紧紧围绕学科发展方向, 深入分析了土壤微生物及其相关项目的申请趋势, 并于2005年1月组织了国内相关领域同行, 主持召开了“土壤生物与土壤过程”学术研讨会, 结合国际科学前沿与国家战略需求, 明确了当时我国土壤微生物学的主要任务与重点领域, 积极引导了我国土壤微生物学的发展方向。过去10年来, 在国家自然科学基金委员会地球科学部一处和国家相关部门的大力支持和指导下, 我国土壤微生物学研究在土壤养分元素转化、全球环境变化与污染环境修复等方面取得了长足发展, 在此对部分成果简要综述, 期望能在新形势下, 进一步凝练科学共识, 把握学科发展前沿, 提升理论创新能力, 推动我国土壤微生物学的进一步发展。

全球变化的适应性研究已经成为全球变化研究的重点，亦是制定全球变化适应对策的关键。基于全球变化的定义，从生态系统对全球变化适应的4个方面：①对大气CO2浓度变化的适应性；②对气候变化的适应性；③对CO2浓度与气候变化协同作用的适应性；④对人为干扰的适应性，综述了当前的研究成果，进而提出了未来关于全球变化的生态系统适应性研究需要重视的方面，尤其是关于生态系统对全球变化响应的阈值研究应引起高度重视。

概述过去30年间与印度尼西亚海和印度尼西亚贯穿流有关的海洋动力学方面的研究进展。印度尼西亚海处于海洋大陆的中心地带，衔接西太平洋和印度洋的暖池，是影响大气环流的关键海域；而通过印度尼西亚海多个连通海峡从太平洋进入印度洋的贯穿流，对维持全球大洋热盐分布和平衡起着关键的作用，影响着全球大洋环流的结构及长期的气候变化。基于大型观测计划的推动，国际上对印度尼西亚海和印度尼西亚贯穿流（ITF）研究已经有了长足的进展。不但对印度尼西亚海的环流、波动、潮流和混合、垂向层结结构,以[JP2]及海气相互作用等方面取得重要进展，而且对流经该海区的世界大洋环流唯一热带跨洋盆分支——ITF进行全面研究。贯穿流研究涉及ITF的分支、垂向结构、多尺度变化、水体的来源及影响、热盐输运、与太平洋和印度洋环流的关系，以及对大尺度海气相互作用的贡献等诸多方面。对相关的研究进行分类总结并对未来的研究提出展望。

      暴雨滑坡是多发性的地质灾害。阐述了暴雨诱发滑坡致灾机理、风险评估与减灾方法研究的重要意义。分别从暴雨诱发滑坡的地质力学机制、暴雨诱发滑坡的机理、暴雨诱发滑坡演化过程的数值模拟方法、暴雨滑坡动态风险评估方法以及暴雨诱发滑坡灾害的减灾方法5个方面,详细综述了国内外研究的主要成果和进展。在此基础上，指出了目前暴雨诱发滑坡灾害研究中存在的主要问题。最后，提出了在暴雨诱发滑坡灾害的研究中应以暴雨作用下的斜坡演化动力学过程为主线，以暴雨诱发滑坡的地质力学机制研究为基础，以暴雨诱发滑坡机理研究为核心，以暴雨诱发滑坡灾害的风险评估为手段，以最大可能地防灾减灾为目标。

硫酸盐热还原（TSR）是高含硫天然气形成的主要原因，但是参与TSR反应的主要烃类组分仍存在争议。在对比分析湿气—硫酸镁反应体系、甲烷—硫酸钙反应体系以及重烃—硫酸镁反应体系模拟实验的基础上，通过对TSR化学反应表达式的分析以及化学动力学、热力学等理论的探讨，结合实际地质资料，认为甲烷是C₂₊烃类参与TSR反应的产物，TSR的发生与C₂₊气态烷烃的产生具有同步性，TSR的反应速率随着C₂₊气态烷烃的增加而加快，当湿气裂解为干气后，硫化氢含量几乎不再增加，从而形成干气伴生硫化氢。根据油气生成演化阶段分析，认为TSR主要发生在热裂解生凝析气阶段，原油裂解为硫化氢伴生天然气后，压力系统发生改变，天然气重新聚集成藏，如果构造环境发生改变就会进一步调整成藏。因此，天然气中硫化氢含量不仅受生成条件控制，还受运移通道、保存条件等因素控制。

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。

气候变化对水资源安全的影响是国际上普遍关心的全球性问题，也是我国可持续发展面临的重大战略问题。在文献综述基础上，总结提出气候变化与水循环是国际全球变化与水科学领域的重大交叉前沿科学问题之一。针对我国严峻的水资源问题和气候变化影响的巨大风险，提出科学基础研究面临的机遇和挑战，其中包括关键的科学问题和需要重点开展基础研究的问题。分析表明：水循环要素变化的检测与归因已成为国内外研究的难点；定量分析和预估水文的不确定性是国际上的难题；气候变化下水循环响应研究正从大气到水文的单向连接向水文—气候作用与反馈的方向发展；水资源脆弱性已成为应对气候变化、保障水资源安全重点关注的问题。气候变化挑战传统水文理论假定，包括分析和预估水文变化所面临的区域分异性、不确定性和水文极值等问题。开展气候变化与水资源影响及其适应对策研究，将是21世纪我国水科学及水资源领域面临的重大科学技术问题。

有壳变形虫是一类广泛分布在淡水潮湿环境中的根足纲原生动物，具有较窄的生态幅、较短的生命周期，对环境变化敏感等特点，因此沉积物中保存的有壳变形虫化石可以提供高分辨率的环境信息。有壳变形虫化石在古湖泊学与人类活动、古水文、古温度、第四纪海平面变化的定量重建等方面具有独特而重要的研究价值。在欧洲和北美开展的大量研究已证实有壳变形虫是古环境变化的有效指示器。我国地域辽阔，生境多样，无论是开展现代有壳变形虫的生态学研究，还是沉积物中有壳变形虫记录的古环境重建，都有巨大的研究潜力。

统计降尺度是解决由气象模式输出的低分辨率资料到流域尺度资料转换的手段之一，已成为一个重要的研究领域。统计降尺度方法十分丰富，分为传递函数法、天气形势法和天气发生器3类，3类之间并无严格的界限。统计降尺度涉及到时间与空间降尺度、随机型与确定型降尺度、时间自相关与空间相关性以及面向格点与面向站点的降尺度这4个方面的属性与分类问题，各种具体方法在这些方面的表现有所不同。近年来，相似法、隐马尓可夫模型、广义线性模型、Poisson点过程以及乘性瀑布过程获得了较大的发展和应用，并诞生了各种非线性模型以及物理—统计模型等新方法，已有一些影响较大的统计降尺度模型软件。新的方法在不断涌现，其中非线性模型、气候情境随机模拟技术、短期预报资料降尺度技术以及结合物理机理的统计降尺度方法是未来的主要发展趋势。