文中通过长时间中国雪深序列数据集、ERA-5的反照率数据,以及CESM-CAM5的辐射数据,分析了1988—2016年中国积雪的辐射强迫,并通过DICE/RICE模型计算其大气碳当量,进而对中国年均积雪气候调节服务价值进行了核算,同时分析其时空变化,由此得到功能分区。结果表明,中国积雪对于全球的辐射强迫贡献等价于-0.22 (±0.01) W/m²,相当于减少大气碳当量17 (±1) Gt C带来的降温效应,从能源转变的替代成本角度出发,其气候调节服务价值可达到3.9 (±2.1)万亿元。同时发现,由于积雪减少趋势引起的中国积雪气候调节服务衰减,相当于碳当量以0.67亿t/a的速率减少,这相当于每年气候调节服务衰减造成的替代成本达到150 (±12)亿元,在29年间累积损失可达4100 (±328)亿元。最后基于评估结果对中国积雪气候调节服务功能进行了分区讨论。

在气候变暖背景下,大兴安岭森林大火导致多年冻土退化,植被发生更新和演替,对森林生态系统服务功能造成重要影响。文中选取大兴安岭北部多年冻土区满归和阿龙山火烧区为研究对象,通过定量方法计算了林火后,固碳释氧效益损失;净化环境效益损失,包括吸收SO₂和粉尘净化价值;水文效益损失,包括防洪和涵养水源效益;小气候效益损失;保护野生生物以及游憩效益损失。研究发现,满归和阿龙山火烧后,生态系统服务效益损失重大。其中,固碳释氧效益和净化环境效益损失较大,分别占总效益损失的42.34%和41.94%;水文效益和保护野生生物效益损失较小,分别为2.82%和0.80%;小气候效益和游憩效益居中,分别占8.61%和3.49%。即使针叶林生态系统恢复到阔叶林生态系统,净化环境效益损失仍然可达69.3%。由此看来,保护多年冻土区的针叶林,减少森林火灾的发生对维持多年冻土区森林生态系统的稳定性和可持续发展至关重要。

澜沧江-湄公河（澜湄）流域南北跨越了25个纬度,流域上下游气候差异明显。同时遭遇干旱或湿润通常不利于上下游水资源合作,而水文气象条件正常或上下游间的干湿条件不一样时有利于缓解流域内的竞争性用水状况。为探究气候变化对澜湄流域上下游水资源合作潜力的影响,基于普林斯顿降水数据集与全球气候模型预估数据,利用标准化降水指数（SPI）和Copula函数计算了历史时期（1985—2016年）与未来时期（2021—2090年）澜湄流域上下游同时面临干旱、湿润以及干湿存在差异的发生概率。基于典型浓度路径RCP4.5和RCP8.5情景的预估结果显示与历史时期相比,未来时期澜湄流域在RCP4.5与RCP8.5情景下具有相似的变化趋势,即：遭遇同期湿润的概率在逐渐增大（最大达到199.5%),遭遇同期干旱的概率则在逐渐减少(最小达到-35.9%),而遭遇干湿差异时期的概率在所有时段均大幅减少（-53.1%~-42.5%)。未来澜湄流域上下游同期湿润概率的增加和遭遇干湿差异概率的减少预计将加大上下游面临水资源竞争的可能性,从而对澜湄流域各国家之间的水资源合作产生不利影响。这一研究可以为澜湄流域水资源合作策略的制定提供科学参考和依据。

针对冰盖的定向地球工程研究旨在增强冰盖稳定性和减缓冰盖物质流失,从源头上减少冰盖对海平面上升的贡献,有望为应对气候变化和保护海岸线争取几百年的时间。冰盖地球工程主要作用在冰底和冰架-海洋界面上,主要途径如下：(1)排干或冻结冰盖底部水来干燥冰床,增强冰盖底部摩擦力;(2)在海洋中建造人造岛来支撑漂浮的冰架;(3)在冰架前端建造水下隔离墙,阻止温暖的海水到达冰川底部以减缓其融化。冰盖地球工程包括数值模拟、方案设计、工程试验和政治法律等诸多方面的研究。国际上的研究团队正在开展数值模拟和方案设计方面的研究,工程试验和政治法律等方面的研究尚未起步。预计工程试验的难度阶梯很可能是从实验室试验开始,到小尺度的野外试验,接着到格陵兰冰盖的入海冰川,最后到南极冰盖的入海冰川。针对冰盖的定向地球工程研究很有可能成为21世纪全球变化领域新兴的研究方向。

冰冻圈资源是寒区旱区社会经济发展的重要物质基础,在气候变化背景下受到了深刻的影响。在人类需求日益增长、冰冻圈资源稀缺性不断加剧的情况下,如何妥善开发利用冰冻圈资源已成为保证区域可持续发展的核心问题之一。基于“资源—资产—资本”视角的冰冻圈资源可持续利用路径为这一问题提供了新的思路,探讨了以资源资产化、资产资本化为核心的冰冻圈资源运营管理过程,并基于这一视角进行了冰冻圈服务过程的讨论,分析了中国冰冻圈流量资产效用潜力空间格局与三种潜力之间的协调程度。结果表明,东北地区大部、新疆自治区西部与藏南地区为人口与经济效用高等级流域聚集区,华北、东北、新疆西部、藏南及青藏高原东缘等地区为高潜力协调度流域聚集区。这种基于“人口-经济-生态”三大系统的效用潜力识别,有利于冰冻圈资源“提质”与“增效”两个目标的达成,进而促进冰冻圈资源可持续利用的实现。

气候变化引起全球冰冻圈各要素普遍退缩,进而深刻影响着区域生态安全和社会经济发展。恢复力(resilience)以降低脆弱性为目标,维持和培育社会-生态系统应对外界胁迫和干扰的能力,为应对冰冻圈变化引起的负面影响、实现区域可持续发展提供了重要的理论和实践框架。文中辨识了全球变暖背景下冰冻圈过程和功能变化对主要社会-生态系统的影响,综述了当前冰冻圈影响区恢复力相关的主要研究和实践进展,探讨了加强冰冻圈影响区社会-生态系统恢复力的路径。我们认为未来要进一步加强区域和全球冰冻圈变化及其影响综合评估,深入研究冰冻圈影响区社会-生态系统变化的驱动机制、级联效应和稳态转换;在实践上将减缓、适应和转型有机结合,建立管控区域社会-生态系统演化的综合监测、评估、预警和决策系统,从而促进系统朝着更具恢复力和可持续的路径发展。

为了了解区域云顶高度对过去气候变化的响应,基于卫星搭载的MODIS传感器提供的2000年3月至2018年2月MOD03_08_v6.0数据,分析了东亚地区云顶高度2000—2018年的时空变化特征,并探讨其长期变化的原因。研究发现,东亚地区云顶高度呈西南高东北低的特征。云顶高度在东亚地区以0.020 km/a的变率增长,其中大陆东部云顶高度的年际变率为0.035 km/a,东部海域年际变率为0.034 km/a。在东部海域地区云顶高度的变化同海表温度的变化相关性较高,相关系数为0.68,这表明云顶高度的变化受下垫面的影响。在东亚地区30°~40°N区域内,年平均云顶高度的增加较为明显。此外,夏季云顶高度在长江中下游盆地、塔里木盆地、吐鲁番盆地以及四川盆地东北部呈-0.03 km/a的减少趋势,这是由于更多低云的形成降低了云顶高度;冬季云顶高度在东亚地区40°N以北呈下降趋势,而在40°N以南呈增加趋势。

利用1961—2015年青海湖水位资料及其流域气温、降水量、蒸发量等气象观测资料,高原季风、西风环流气候等指数及植被数据,分析青海湖水位波动的基本特征,揭示高原季风、西风环流、植被覆盖、径流以及冻土退化对湖泊水位波动的影响机理,建立基于水量平衡的青海湖水位变化的定量评估模型。研究表明：2004年前后,青海湖水位出现由降到升的突变,自2005年以来持续回升;水位波动具有8 a和21 a的显著性周期;全球变暖背景下高原季风增强、西风环流趋弱、气候趋于暖湿、流域植被恢复、冻土退化和径流量显著增大,引起了2005年以来青海湖水位的持续回升。基于湖泊水量平衡原理建立的气候变化对青海湖水位影响定量评估模型,能够客观反映青海湖流域上年及当年降水量、流量和蒸发量对湖泊水位的效应。

碳捕集、利用和封存（CCUS）技术是世界公认的最有前景的碳减排技术之一,它在不改变能源结构的前提下,实现碳的有效封存,是协调经济发展和环境可持续的双赢策略。为了探讨“一带一路”沿线主要国家CCUS技术的发展前景,文中基于CO₂封存机理和CO₂在油藏和气藏中理论封存量的评估方法,分析了“一带一路”沿线主要国家CO₂的封存潜力。结果表明,“一带一路”沿线主要国家有较高的CO₂封存潜力, 在油藏和气藏中的理论封存量达到6200亿t。虽然目前沿线大部分国家CCUS技术都处于起步阶段,但在政府投资和政策的支持下,CCUS技术将为“一带一路”沿线主要国家碳减排目标的实现做出重要贡献。

以实现国家自主贡献目标为背景,运用电力行业细分的递推动态可计算一般均衡（CGE）模型,模拟我国统一碳市场下不同碳交易机制的实施效果及其经济影响。研究表明,全国统一碳市场有助于我国实现国家自主贡献目标,并且可以缓解碳减排对经济增长造成的负面影响;相比基于碳排放量免费分配初始碳配额的“祖父法则”,基于碳强度基准免费分配初始碳配额的“标杆法则”可以降低碳交易价格、增加碳配额交易量并扩大碳市场规模;采取拍卖方式有偿分配初始碳配额时碳市场中各行业面临更大的减排成本,但有利于增加政府收入;对碳市场未覆盖的行业和居民户征收碳税能有效控制其碳排放、增加政府财政收入、降低碳交易价格并促进我国国家自主贡献目标的实现;全国统一碳市场在抑制火电行业发展的同时将不同程度地促进清洁能源发电部门的发展。

推动电力行业低碳发展是中国有效控制CO₂排放和推动尽早达峰的重要抓手。在分别利用学习曲线工具和自下而上技术核算方式分析风电、光伏两类主要的可再生电力和其他各类电源发展趋势的基础上,综合评估了既有政策和强化政策条件下2035年前中国电力行业能源活动碳排放变化趋势。研究发现,既有政策情景下电力行业碳排放在2030年左右达到峰值,届时非化石能源在发电量中比重为44%,而通过强化推动能源绿色低碳发展的相关政策,2025年前即可达到电力行业碳排放峰值,2030年非化石电力在发电量中比重可以提升至51%,其中可再生电力加速发展将分别贡献2025、2030和2035年当年减排量（相对于既有政策情景）的45%、54%和62%。尽管从保障电力稳定安全供应角度,煤电装机仍有一定增长空间,但考虑到电力行业绿色低碳和可持续发展的长期需求,仍应加强对煤电装机的有效控制,“十四五”期间努力将煤电装机控制在11亿kW左右的水平。

中国高度重视适应气候变化工作,实行减缓与适应并重的应对气候变化原则,已出台适应气候变化相关的战略、规划等一系列政策文件。但总体来看,中国适应气候变化政策与行动尚处于起步阶段,面临着法规制度缺位、监测评估不足、组织协调机制不完善等挑战,适应气候变化政策的类型、数量和力度都明显弱于减缓。为完善中国适应气候变化政策与机制的框架设计,文中梳理了相关研究、《联合国气候变化框架公约》下的适应气候变化国际机制及主要国家经验,提出了一套完整闭环的适应气候变化核心决策流程及关键支撑机制,并重点从开展法制建设、制定适应战略（计划）、建立监测评估机制、构建协调机制和完善资金机制等五方面,归纳了主要国家的经验与启示,最终研究提出完善我国适应气候变化政策与机制框架设计的建议,包括加快建立和完善适应气候变化法制建设、加快构建国家适应气候变化的政策体系、加快完善国家适应气候变化的机制设计、加强适应气候变化支撑能力建设、推动适应气候变化的国际合作等。