定量评估可持续发展目标（Sustainable Development Goals， SDGs）的进展和指标间复杂的相互作用对于监测SDGs的实现进度以及指导政策制定和实施至关重要。以国家可持续发展议程创新示范区（临沧市）为研究区，基于统计、遥感和监测等地球大数据，在SDGs全球指标框架的基础上，通过实地调研，结合临沧市地域特色和数据获取情况，选取70个SDGs指标构建了评估边疆多民族欠发达地区SDGs进程的指标体系。在此基础上，计算了2015—2020年临沧市16个SDGs得分值和可持续发展综合指数，评价了临沧市SDGs进展状况，提出了临沧市可持续发展面临的关键挑战及解决对策。研究表明，2015—2020年临沧市SDG 6、SDG 7和SDG 13基本保持较高的得分值，其余目标和可持续发展综合指数均呈现增大趋势。在SDGs发展进程方面，16个目标均具有较好的发展进程，SDG 5年均增长率最大，SDG 13基本保持不变；此外，有81%的SDGs指标具有较好的发展进程。该研究可为其他典型示范区推进可持续发展建设提供参考，为推进中国乃至全球欠发达山区可持续发展提供良好借鉴。

水土资源匹配往往直接影响着各个地区的粮食生产状况，是经济社会高质量发展和农业生产现代化的基础。以黄河流经的9个省区［以下简称“沿黄九省（区）”］为例，基于自然本底和用水总量控制状况的可利用水资源、耕地资源总量以及灌溉耕地资源量4个要素耦合构建了水—耕地—粮食三元协同关系模型，探析了2010—2020年沿黄九省（区）“省—市”尺度水土资源匹配的时空演变特征及各影响要素的贡献度。结果表明：\mathrm{①}沿黄九省（区）基于自然本底的二元水土资源匹配程度在不断提高，水土资源匹配格局相对稳定但区域差异明显，表现为“西高东低”；\mathrm{②}从自然本底状况的耕地总量和灌溉耕地量来看，沿黄九省（区）水—耕地—粮食三元协同匹配格局大致呈现3种情况：西部和东北部为重度缺水地区，北部和中北部地区也存在不同程度的缺水，中部和中东部地区呈现多元化分布格局；从用水总量控制状况来看，耕地总量与灌溉耕地下的三元协同匹配格局存在较大差异。\mathrm{③}不同情景下，水资源贡献率平均超过50%，灌溉水有效利用系数和灌溉定额贡献率总和超过30%，表明提高水资源有效利用率、设定合理的灌溉定额对水土资源匹配程度有举足轻重的影响。研究结果有助于增加对水资源开发利用、耕地生产能力和开垦程度以及粮食产量的相互依存、相互制约等纽带关系的认知。

强对流天气系统发展剧烈，常造成严重的暴雨、雷电、大风和冰雹等灾害。对强对流天气的准确预报一直是国际气象领域研究的难点和瓶颈问题，也是大城市防灾减灾关注的重点。强对流预报技术的发展已经从单纯依赖于雷达的图像识别，发展到雷达、卫星、高分辨率数值模式以及人工智能大数据预测融合应用的新阶段。在回顾国际强对流预报技术进展的基础上，介绍了上海气象业务部门近年来攻关研发的雷达自适应组网观测、雷达外推短临预测和数值预报误差机器学习订正等关键新技术及集成建立的上海强对流智能监测预报系统。这些技术成果的业务应用，在城市防灾减灾和精细化治理中已发挥了重要作用，可供相关研究人员参考。

为落实科学推进实施调水工程的要求，有力提供高质量发展和生态环境保护所需的水安全保障，结合行业标准规范及相关研究成果，概述调水工程主要研究进展。研究表明我国水利工程需水预测易偏大，综合效益评价完整性需加强，生态补偿机制标准尚未建立，后评价跟踪工作不足。今后调水工程应加强生态环境保护及全阶段跟踪评价、落实全成本定价、完善投融资体制、提升信息化智能化管理水平，以支撑我国水资源配置空间均衡及国家水网建设。

黄河上游是黄河流域最重要的水源涵养区及其产流与汇流区，大致贡献了全流域一半以上的产流量，对整个黄河流域生态保护及水资源安全和粮食安全有举足轻重的意义，科学认识黄河上游自然环境要素变化特征，并洞察该区域自然环境要素之间的协调性问题是当前推动黄河流域生态保护和高质量发展的核心问题。在宏观了解全球气候变暖背景下及国家生态保护工程和水资源管理政策实施过程中，黄河上游气候、水文及生态等自然环境要素6个方面重要特征的基础上，认识到黄河上游流域气候、水文、生态之间存在5个方面的非协调性。并且，从自然环境要素的协调性角度，对如何突破黄河上游生态与发展问题的传统思维和认识误区提出了5点探讨，也对怎样构建具有区域特色的生态保护和高质量发展模式给出了6条思考与建议。这对于在推进黄河上游流域生态保护和高质量发展过程中，科学打造气候、水文、生态与人类的和谐发展模式等具有重要的指导意义。

矿冶影响区重金属的迁移和富集造成了严重的土壤重金属污染问题。深入了解矿冶影响区土壤中重金属的来源和迁移途径是开展土壤重金属污染高效治理的科学基础。近年来飞速发展的金属稳定同位素在识别土壤重金属污染来源和明确重金属迁移过程等方面有较大的应用优势。对金属稳定同位素分析技术、示踪原理及溯源模型进行系统分析，综述了矿产开采及冶炼过程（高温冶炼、电化学工艺和尾矿风化）导致的金属稳定同位素分馏研究进展，并总结了金属稳定同位素在矿冶影响区土壤重金属污染源解析的代表性应用成果。V同位素体系处于初期研究阶段，土壤重金属源解析应用研究相对缺乏；Zn、Cd和Hg同位素在识别高温冶炼过程相关的重金属污染源时有较大优势；Cu、Tl和Ni同位素可直接指示土壤中矿石的输入。但是，目前还存在部分金属稳定同位素分析难度大、溯源模型应用限制多、金属同位素易发生分馏导致源不确定等问题。在未来的工作中，需进一步探索和优化金属同位素分析方法，建立更多金属稳定同位素指纹图谱，开发适用性更强、结果更精确的溯源模型，明确复杂界面过程和反应中的金属稳定同位素分馏特征及机理，加强金属稳定同位素在追溯土壤重金属污染形成的时间尺度等方面的实际应用。

碳酸锂供需矛盾日益突出，科学预测未来中国碳酸锂需求量，对碳酸锂生产、进出口计划以及国家能源政策的制定具有重要意义。结合基于灰色关联分析和ARIMA-GM-BP神经网络的组合模型，选取2002—2021年中国人均GDP、产业结构、城镇化率、润滑脂产量、陶瓷产量、玻璃产量、空调产量、锂离子电池产量和新能源汽车产量作为需求情景预测的主要驱动变量，对中国2025—2035年碳酸锂需求进行预测，在此基础上提出了针对性的政策建议。结果表明：所选取的驱动变量与碳酸锂需求具有较高的关联性，且组合模型较单一模型预测精度更高。3种情景下2025年、2030年和2035年预测的碳酸锂需求量均值分别为42万t、69万t和103万t。

湖泊在区域水循环和生态系统演化中起着重要作用。在以往的湖泊演化研究中多利用湖泊沉积物代用指标重建湖泊与气候变化过程，缺乏对湖泊水循环特征的定量研究。基于瞬态气候演变模型、特征时段流域和湖泊水量，以及能量平衡模型，对青藏高原及周边6个典型湖泊进行了水量平衡计算和湖泊演化模拟。结果表明：小柴达木湖和罗布泊全新世期间降水和蒸发的变率较小；色林错和纳木错早中全新世降水和蒸发的变率较大，主要受控于温度和净辐射变化；青海湖和猪野泽早中和中晚全新世降水和蒸发变率接近。系统分析了全新世期间青藏高原不同气候区湖泊水循环要素演化过程，有助于理解该区湖泊演化的古气候学机理。

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。

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：\mathrm{①}西开普省2015—2017年气象干旱面积和强度显著增加，且2017年5月干旱情况最为严重。相比于标准化降水指数，标准化降水蒸散指数检测到的干旱更为显著。\mathrm{②}西开普省的水文干旱在2017年5月最为严重，这与气象干旱的时空特征规律大体一致，体现出气象—水文干旱迅速传播的特征。标准化径流指数结果与水库储水量变化均反映该地区的水资源缺乏，表明此次干旱事件对严重依赖降雨和水库供水的西开普省产生了显著影响。\mathrm{③}西开普省政府针对此次干旱演进过程采取了不同等级的用水限制和管理政策，有效推迟和避免了“零日”灾难，但在政治和经济等方面解决用水不平等的问题还值得商榷和改良。研究表明城市干旱问题涉及气象、水文和供用水多个系统及其相互作用，需要从致灾时空过程角度监测、理解和减缓。

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。

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。

国际地层委员会人类世工作组决议人类世应由全球界线层型剖面和点位（“金钉子”）定义为一个正式的地质年代单位。20世纪中叶以来人类活动突变式增强，改变了原有的地球演化速率和方向，对地球环境造成极为显著的影响，并在地质记录中留下清晰的具有全球同步特性的物理、化学和生物印记，为识别这一年代地层单位的底界提供了最佳选择。当前，全球共有12个人类世“金钉子”候选剖面和点位参评。与此同时，中国学者在人类活动代用指标体系构建、人类世候选“金钉子”研究与国际对比方面取得了突出进展，发现人工放射性核素、微塑料、δ¹³C、δ¹⁵N和硅藻等均可作为人类活动理想的标志物，且远离城市和人类活动影响的中国四海龙湾玛珥湖沉积物剖面对全球信号敏感，^239，240Pu浓度于1953年快速增加，多环芳烃、¹²⁹I、烟炱¹⁴C、碳球粒、DNA、δ¹³C和重金属等指标在1953年前后均存在系统性变化，因此提出1953年作为人类世底界。中国四海龙湾湖沉积物剖面与日本别府海湾沉积物剖面被人类世工作组提议作为人类世“金钉子”辅助剖面。未来人类世科学研究的最终目标应是在阐明人类活动对地球系统影响的基础上，深化人地系统耦合与适应的可持续发展理论和技术创新。

氧化亚氮（N₂O）是一种重要的温室气体，对臭氧层具有破坏作用。在微藻培养过程中以及富营养化湖泊等以微藻为基础的生态系统中，已经观察到N₂O的排放。然而，对于藻类中N₂O收支平衡的重要作用以及潜在的藻类N₂O产生途径却鲜有报道。综述了近年来藻类排放和吸收N₂O的相关研究，主要内容包括藻类与N₂O关系研究的发展历程、N₂O在藻类体内产生和消耗的几种可能途径、藻类微环境对N₂O分布格局的影响及其潜在的对全球气候变化的影响。鉴于政府间气候变化专门委员会目前没有考虑藻类水华或藻类养殖期间可能产生N₂O排放，呼吁在全球范围内加强藻类N₂O生产相关的实验研究，为全面理清藻类在N₂O排放和吸收中的重要作用，全面评估水生生态系统温室气体排放提供支撑。

气候变暖背景下，全球气候系统各圈层发生了复杂的响应和反馈。作为气候系统重要组成部分的陆地表面是地气水热交换、地球化学要素传输、水文过程产生和植被生长的界面，受气候变化影响显著。气候变化不仅直接影响水文过程，还可以通过影响植被的结构和生理特征，间接影响水文过程。陆面模式是研究气候变化影响和反馈的主要工具。全球描述陆气界面物质和能量交换过程的模式主要有3类：全球陆面过程模式、全球水文模式和全球动态植被模式。3种模式针对不同的科学问题，各有其侧重点，之间的差异较大。从20世纪90年代开始至今的许多陆面模式比较计划不断指出模式的不足及其原因，从而促进了陆面模式的不断发展。然而陆面模式依然存在很多不足，有待进一步提高和发展。如目前的水文模式普遍缺乏动态植被过程，无法准确模拟和预测长期气候变化导致的植被变化对水文过程的影响，累及极端水文事件的模拟和未来水资源的预估。水文过程模型耦合动态植被过程是水文学研究的前沿领域。作为亚洲水塔的青藏高原气候变化显著，冰冻圈要素不仅包括冰川、积雪和冻土退缩，而且植被生长趋好、变绿。因此，在青藏高原气候变化对水文过程的影响研究中，更应考虑气候变化导致的植被变化的水文效应。此外，陆面模式对青藏高原土壤结构内部的水热交换过程描述不足。为进一步提高陆面模式在青藏高原的模拟能力，今后需加强对青藏高原土壤质地观测和数据搜集整理，以及对土壤冻融阶段的水热物理过程的观测，提高对过程和机理的认识，并将有关的认识体现在陆面模式中。

臭氧是地球大气中最重要的痕量气体之一，在气候变化和生态环境中均扮演着至关重要的角色。对流层臭氧作为光化学烟雾的重要成分之一，其浓度变化与人类活动息息相关。基于卫星遥感技术监测对流层臭氧浓度可以帮助我们更好地发现和定量解释对流层臭氧在不同季节、不同时刻以及不同区域的变化特征，探讨臭氧在对流层中的成因机制。随着卫星遥感技术的全面发展，臭氧遥感产品（例如臭氧总量、廓线等）无论在产品精度或是时空分辨率方面均取得了显著进步，然而，由于受较弱卫星信号与复杂下垫面的影响，对流层臭氧遥感产品精度仍无法满足目前对流层大气成分的精细化科学应用研究。主要围绕对流层臭氧卫星遥感，回顾和分析了臭氧卫星遥感载荷的发展历程和现状，结果表明国内外已基于不同谱段（紫外—可见光、热红外和太赫兹）实现了全球及区域臭氧的时空分布探测；讨论了基于不同技术遥感反演算法（直接与间接反演、多波段联合反演、天底—临边协同反演、基于机器学习技术的创新算法等）的特点及适用性，分析表明算法精度的提升包括从复杂大气背景下的辐射传输模拟、基于地面观测的先验信息优化以及仪器定标与信噪比等多方面的工作；展望了卫星遥感在全球和区域尺度提供可靠对流层臭氧观测数据的应用前景，为对流层臭氧污染的形成机理、人类活动与气候变化如何影响对流层臭氧浓度变化等方面的研究提供关键数据支撑。

随着计算能力的不断提高，数值天气预报模式的水平网格分辨率已经达到公里—次公里量级，这一网格尺度与对流边界层中的湍流特征尺度相当，数值模式可以对有组织对流结构进行解析计算。传统的一维边界层参数化方案（适用于几公里或更粗水平分辨率）和大涡模拟三维湍流闭合方案（适用于几十米以下水平分辨率）的假设条件在这一尺度上均不成立，称为对流边界层的灰区尺度。在讨论传统参数化方法的适用性和局限性的基础上，从理论、方案方法和影响3个方面介绍了对流边界层灰区尺度的研究进展，总结了近20年来国内外发展的各对流边界层灰区尺度模拟方法的特点，探讨了该尺度上边界层过程对数值模式中其他物理过程（如浅/深对流等）的影响，最后展望了未来可能的研究方向和思路。

海平面上升直接改变河口感潮沼泽的水文和盐度特征，是河口感潮沼泽面临的主要环境问题之一。总结了海平面上升对河口感潮沼泽碳动态影响的研究方法和实验平台，分别从海平面上升引发的盐水入侵和水淹增加2个方面综述海平面上升对河口感潮沼泽CH₄和CO₂排放通量、产生速率和土壤有机碳厌氧矿化途径等方面的影响及其机制。盐水入侵显著降低河口感潮淡水沼泽CH₄产生速率和排放通量，导致土壤有机碳厌氧矿化途径从CH₄产生为主向硫酸盐异化还原为主转变，然而盐水入侵对CO₂排放通量的影响具有不确定性。水淹增加对河口感潮沼泽CH₄和CO₂排放通量影响的报道相对较少，已有研究表明CO₂排放通量随着水淹高度增加而降低。最后提出海平面上升对河口感潮沼泽碳动态影响研究应加强的领域，以期为海平面上升对河口感潮沼泽含碳温室气体动态的影响研究提供参考。