概述了地球系统模式和综合评估模型在研究人类活动与气候变化问题上的优势和劣势,明确了将二者进行双向耦合的必要性,客观分析了综合评估模型耦合过程中存在的主要问题,同时系统总结了国际和国内解决耦合难点的主要方法和最新进展,最后分析和讨论了双向耦合模式的不确定性来源和解决方法,为我国进行地球系统模式与综合评估模型双向耦合提供新思路和方法。

模式内部变率是模拟结果不确定性的重要来源,然而它对于1.5℃和2℃升温阈值出现时间不确定性的影响尚不清楚。因此,基于耦合模式比较计划第五阶段(CMIP5)的多模式数据研究了模式内部变率对1.5℃和2℃升温阈值出现时间不确定性的影响以及对未来排放情景的敏感性。结果表明,模式内部变率对升温阈值出现时间模拟的影响与外强迫的影响相当,单个模式内部不同成员达到全球平均1.5℃或2℃增温的年份相差2~12年;其影响具有明显的空间差异,影响极大值出现在欧亚大陆以北洋面、白令海峡周围区域、北美东北部及其与格陵兰岛之间的海域、南半球高纬地区等;低排放情景下模式内部变率的影响大于高排放情景。

采用传统柯本气候分类法,对1966—2016年的22个厄尔尼诺和拉尼娜年中国气候进行合成分析,并与50年平均的气候分类结果对比。结果表明：ENSO年从整体上对气候带分布的影响不大,我国仍主要由4个气候分区主导;厄尔尼诺和拉尼娜发生年和次年对气候型和气候副型的影响都较为显著,尤其是我国南方地区、西北干旱区及东北地区;厄尔尼诺和拉尼娜发生年我国存在5个厄尔尼诺/拉尼娜敏感区,即藏南地区、陕西中部、四川中部、辽东半岛和内蒙古东部,这些敏感区的冬季出现明显偏干化趋势;拉尼娜发生年,我国还存在两个拉尼娜敏感区,即长江中下游地区和华南地区,这些地区冬季出现明显偏干化趋势;除此外,厄尔尼诺和拉尼娜发生次年,我国存在4个厄尔尼诺/拉尼娜敏感区,即四川中部、陕西中部、辽东半岛、内蒙古东部;厄尔尼诺发生次年,我国还存在4个厄尔尼诺敏感区,即长江中下游地区、华南地区、云南东部及两广丘陵中部地区。

利用中国1961—2017年2419站均一化逐日气候数据,计算了气候变化检测和指数联合专家组定义的26个极端气候指数,分析2017年中国极端温度和降水特征。结果表明：2017年中国区域平均的所有极端高温指数均高于1961—1990年30年平均,所有极端低温指数均低于1961—1990年30年平均。中国区域平均的多个极端温度指数达到或者接近历史极值,其中年最小日最高气温(TXn)和年最小日最低气温(TNn)均达到历史最高值,冷夜(TN10p)、冷昼(TX10p)和持续冷日日数(CSDI)达到历史最低值。年最大日最高气温(TXx)、年最大日最低气温(TNx)、暖夜(TN90p)、霜冻(FD)、冰冻(ID)、热夜(TR)、生长期长度(GSL)排在1961年以来的第2或第3位,其余极端温度指数全部排在了1961年以来前10位。2017年中国区域平均的10个极端降水指数中,有7个指数值处于1961—2017年1个标准差范围内,指示2017年的极端降水接近正常年。

利用中国825个气象站点1961—2016年的逐日地表温度和气温观测资料,系统分析了中国地区地气温差（地表温度减气温）的时空分布以及变化趋势。结果表明,中国多年平均的年地气温差西部大部地区及华南部分地区在2.5℃以上,而中东部大部地区在2.5℃以下。其中春、夏季全国各地地气温差均为正值,且总体呈经向型分布,西高东低;秋、冬季中国各地地气温差总体呈纬向型分布,南高北低,尤其是冬季北方部分地区为负值。年内,中国区域平均各月地气温差均为正值,其中1月份和12月份相对较小,6—8月份（夏季）相对较大。不同地区地气温差的年内分布特征有所不同,西藏地区地气温差年平均值为全国最大,最大值出现在雨季来临前的5月份;东北、华北、黄淮、西北及内蒙古地区最大值均出现在雨季来临前的6月份;江淮、江汉、江南、华南地区地气温差最大值均出现在雨季过后的7月份或8月份;西南地区年内各月地气温差变化相对较小,在雨季之前的5月和雨季之后的8月出现2次峰值,呈双峰型分布。1961—2016年,中国区域平均地气温差4月和4—10月上升趋势较明显,而7月和10月变化趋势不明显或略有上升趋势。空间分布上,东北、西北及内蒙古、西藏西部等地平均地气温差有增加趋势,而中东部地区有减小趋势。

利用ERA-Interim和MERRA-2再分析资料,考察1980—2017年青藏高原大气温度变化趋势和规律,年、季、月不同时间尺度分析结果均揭示2008年以来青藏高原春季大气温度变化呈现逆转趋势：高原上空平流层下部150~50 hPa呈现明显的增温趋势（1.0~2.7℃/10a),对流层上部300~175 hPa呈现明显的降温趋势（-3.1~-1.0℃/10a),这与此前的大气温度变化趋势完全相反。利用TOMS和OMI卫星臭氧遥感资料,考察同期青藏高原臭氧总量变化特征,表明2008年以来青藏高原臭氧总量也表现出逆转的增加趋势,与大气温度逆转趋势吻合,从冬末至春季各月均有显著增加趋势,尤以5月臭氧总量增加速率最大,达13.7 DU/10a。青藏高原春季大气温度变化趋势与同期臭氧总量变化特征紧密相关,2008年后臭氧总量的快速恢复可能是引起大气温度逆转趋势的一个重要影响因素。

在气候系统五大圈层中,冰冻圈对气候变化高度敏感,近几十年来气候变暖已引起全球冰川、冻土、积雪和海冰等冰冻圈要素加速退缩,进而对区域水资源、生态环境、社会经济发展和人类福祉产生了深远影响。2018年10月,IPCC在韩国仁川公布了《全球1.5℃增暖特别报告》（SR1.5）。报告较系统地呈现了关于全球1.5℃温升目标的基本科学认知,并探讨了可持续发展及消除贫困目标下加强全球响应的路径。在冰冻圈相关内容方面,报告呈现了有关全球1.5℃和2℃温升下冰冻圈（主要是海冰和多年冻土）变化及其对大气圈、水圈、生物圈、岩石圈和人类圈影响的一些亮点结论,还关注了全球1.5℃和2℃温升下冰冻圈相关的气候变化热点（区）和地球系统临界因素。报告指出,随着温度不断升高,冰冻圈及其相关要素和热点（区）面临的风险将不断增加,但将全球温升控制在1.5℃而不是2℃或更高时的风险将大大降低。

利用第五次国际耦合模式比较计划(CMIP5)中5个气候模式在3种典型浓度路径(RCPs)下的预估结果驱动SWAT水文模型,预估了21世纪气候变化对长江上游年径流量、季节分配以及极端径流的影响。结果表明：预估的长江上游平均气温呈显著上升趋势,21世纪末较当前(1986—2005年)升高1.5~5.5℃,降水总体呈增加趋势,在21世纪30年代后高于当前气候平均值,21世纪末相对于当前增加5%~15%。流域内气候变化存在明显空间差异,金沙江和岷沱江流域气温升高和降水增加幅度均大于流域平均值。预估的长江上游年径流量及各月平均径流均有增加趋势,在21世纪30年代后高于当前多年平均值,21世纪中期增加4%~8%,21世纪末增加10%~15%。预估的径流年内分布的均匀性有所增加,但年际变化明显增大,极端旱涝事件的频率和强度明显增加。预估的各子流域径流变化对气候变化的响应也存在差异,金沙江和岷沱江流域年径流量、年际变化和年内分布变化小,对气候变化的响应表现为低敏感;嘉陵江流域、乌江流域和长江上游干流径流增加幅度大,同时极端丰枯出现的频率和程度增加显著,是气候变化响应的敏感区域。

采用多区域投入产出模型（MRIO）,利用欧盟资助开发的世界投入产出表和环境账户数据,测算了1995—2009年中国与美国的增加值贸易规模及净值,在此基础上利用环境账户中的能源消耗和碳排放数据测算出中美外贸隐含能源和隐含碳排放总体水平及其行业结构。研究表明：1995—2009年,中国对美国的增加值出口保持持续增长的态势,尤其是在中国加入世界贸易组织（WTO）后,但随后受2008年全球经济危机的影响,中国增加值出口规模有所减小;相比于美国,中国单位增加值能耗和碳排放水平较高,从而导致较大规模的隐含能源和隐含碳出口,长期处于隐含能源和隐含碳净输出国地位,且净输出规模呈现出上升的趋势;从行业结构来看,电力、燃气及水的供应业等能源行业是中国出口隐含能源和隐含碳排放的主要行业来源。

全国碳市场的建设已启动。钢铁行业是被纳入碳市场的主要行业之一,碳市场政策势必对其竞争力带来一定的影响。文中通过构建局部均衡模型,从价格、产量、贸易和碳泄漏等方面定量研究分析碳市场对我国钢铁行业竞争力的影响,并对影响模型结果的关键参数做敏感性分析,包括减排成本曲线、配额分配方式和贸易弹性。研究结果表明,碳市场对于钢铁行业的竞争力影响不太大,但是需要高度关注碳泄漏问题。

适应是《联合国气候变化框架公约》及其《巴黎协定》下的重要谈判内容。2018年12月举行的第24次缔约方大会（COP24）就适应议题后续实施方案达成了共识,为全球气候治理带来新的机遇和挑战。中国在未来全球气候治理中,如何借助新成果推动国内适应工作稳步发展,积极发挥中国作用,是新形势下亟需考虑的重要问题。基于此,本文梳理了适应议题的焦点问题、各集团和缔约方的立场观点,展望了2019—2025年适应相关议题主要工作安排,并对此提出了中国未来适应领域完成相关工作需要考虑的应对措施建议,包括：(1)深入分析国际信息报告体系与国内信息的联系,梳理国内适应工作亮点,为构建高质量报告奠定基础;(2)构建跨部门跨地区协作机制,加强信息搜集与完善,有效提高数据和信息统计功能;(3)强化气候变化适应技术、规范、标准等科学研究的作用,为制定政策规定时纳入相应技术要求、提高政策规定等需求提供科学性和可操作性的服务。