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：
硅质岩广泛分布于前寒武纪到新生代的造山带和沉积盆地中，对其成因和沉积环境进行研究对于了解区域的古地理、古构造、古海洋和古气候演化等信息具有重要作用。通过归纳总结已有的判别硅质岩成因和沉积环境的地球化学指标，认为硅质岩成因的判别应重点关注自生硅质矿物，并以外来混入物质作为参考，其有效的判别指标包括Al、Ti、Fe、Th、Ge/Si值、Si同位素和稀土元素等；硅质岩沉积环境的判别关键在于区分陆源物质和海底热液物质对硅质沉积的相对贡献比例，以往的沉积环境判别图解虽然有一定的实用性，但误差较大，需要谨慎使用。对于造山带中出露的硅质岩，考虑到其与洋板块地层关系密切，尝试建立了二者之间的关联模型。依据此关联模型，造山带中的硅质岩可分为洋脊—海岭亚型、远洋深海平原亚型Ⅰ、远洋深海平原亚型Ⅱ、洋岛—海山亚型、洋内弧亚型以及弧前海沟亚型。硅质岩—洋板块地层关联模型不仅为利用硅质岩恢复造山带增生杂岩原始序列提供了依据，同时将硅质岩作为区分大洋主洋盆和弧后、弧间洋盆的重要证据。以大洋钻探在太平洋获得的部分始新世硅质沉积为例，认为大洋主洋盆以发育几乎不受陆源和热液物质影响的深海平原硅质岩为特征，这类硅质岩具有Fe/Ti值接近20、Eu/Eu*值接近1.1以及负的Ce/Ce*值等地球化学特征。上述认识将为后续造山带中的硅质岩研究提供新的思路和参考依据。
极地超常的变暖引起多年冻土不断退化并形成热融湖，该过程释放温室气体与气候变暖形成正反馈。微生物在碳循环不同环节均发挥着重要作用，理解热融湖中微生物对碳循环的调控机制，对于应对未来气候变化具有重要意义。综述了热融湖微生物参与的关键碳循环过程：梳理了热融湖形成过程和形成后微生物群落组成与分布；对有机碳分解、产甲烷和甲烷氧化等过程中涉及的主要微生物类群进行了总结；凝练了微生物对碳循环的调控机制及受环境变化的影响机制与要素。基于已有研究，得出如下认识：
早古近纪是新生代典型的温室气候期，期间发生了一系列快速短暂的、以碳同位素（δ13C）负偏移为特征的增温事件（也被称为极热事件，hyperthermals），其中Danian期早期Dan-C2事件是白垩纪末期生物大灭绝之后出现的第一个热事件，因而其环境效应和生态效应受到了广泛关注。但是随着研究的不断深入，关于Dan-C2事件的争议也不断增加。通过总结Dan-C2热事件研究的最新成果，对其全球性意义及其触发机制进行综述后发现：
2015—2017年南非西开普省遭受了特大干旱冲击，造成了城市可用水资源的极度短缺，使其首都开普敦市成为人类历史上首个面临“零日”灾难（关闭该城市水龙头的确切时间）威胁的现代城市。但此次灾害的多种致灾因素的交互机理和过程尚不明确，人为供用水管理如何科学应对自然降水变异的模式有待进一步挖掘。因此，通过气象干旱、水文干旱和城市供用水管理3个维度挖掘其中的关键阶段、空间分布和管理效益。结果表明：
夏威夷群岛以西背风逆流区流系复杂，是中尺度涡高发区，该海域中尺度涡活动对大尺度环流变化、海气交换以及海洋生物分布等具有重要意义。利用1993—2020年的再分析数据，研究了夏威夷群岛背风逆流区涡动能的年际变化特征及其机制。根据涡动能分布情况，将夏威夷群岛以西背风逆流区分为2个区域（离岛区域和近岛区域）开展研究，主要结论如下：
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。
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。
