气候系统中的水循环处于不断运转演化和更新中。近年来在全球变暖和人类活动的双重影响下，水文循环发生了显著变化，引起了社会和学界的广泛关注。水文循环是气候系统的核心，是连接气候子系统的纽带，也是水文气象学研究的核心问题。近年来国内外学者采用各种观测手段及海-陆-气耦合模型检测和模拟水文循环变化，取得了丰硕成果。对其变化的物理机制和驱动因素有了深入的理解，提高了对其未来可能变化的预测预估水平。文中对最近20余年与水文气象学相关的水文循环发生的变化，引起全球、区域及流域水文循环通量变化的原因，以及未来变化的预测等问题所取得的进展做了较全面的阐述。最后对水文气象学领域水文循环变化研究应关注的问题进行了探讨。

利用全国754站逐日最高气温观测序列，在论证极端温度概率分布与非平稳性关系的基础上，构建和比较了多种非平稳广义极值模型，定义了极端高温的动态重现期和重现水平，提出了一种极端高温事件的新型评估思想和方法，并将其应用于极端气候变化研究。通过该方法可以更好地解释极端事件的真实极端性，有效地增强极端事件之间的可比性，从而保留更多历史极端气候事件的信息。动态重现期的变换运用可对当前极端事件发生的真实状态和趋势提出更准确评估。该方法的提出可有效澄清学术领域和公共舆论对于多年一遇极端事件的理解上长期混淆重现期的绝对值和概率性这一分歧和谬误。

鉴于热带气旋（TC）对我国沿海地区的影响，研究全球变暖背景下未来登陆我国TC活动的变化，对于我国沿海地区的防灾减灾具有重要意义。基于CMIP5中全球气候模式HadGEM2-ES数据，文中利用区域气候模式RegCM4开展了历史时期和3种情景（RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5）下未来东亚区域气候的动力降尺度模拟，检验了模式对历史登陆我国TC活动及其相关大尺度环境场的模拟能力，并预估了3种情景下2030—2039年、2050—2059年和2089—2098年，登陆我国TC的路径、强度和频率的变化特征。结果表明：模式能合理地再现东亚区域历史时期（1986—2005年）大气环流场的空间结构以及登陆我国TC的特征；在3种情景下未来登陆我国TC的平均强度和数量均有不同程度的增加，尤其是台风及以上级别TC的总数明显增加，其中RCP8.5情景最突出，到21世纪末期（2089—2098年）登陆我国TC的平均强度、台风及以上级别TC总数的年平均值较历史时期将分别增加7.56%和1.05个；不同情景下未来登陆我国TC的路径均有不同程度的北移趋势，且全球升温的幅度越大，北移趋势越明显，这可能与未来中国近海显著变暖和垂直风切变减弱有关。未来我国沿海地区尤其是中高纬度很可能将面临日益严峻的TC灾害风险，亟需尽快开展防灾减灾及对策研究。

基于1970—2019年秦岭-淮河地区气象站点观测数据，以日均温稳定≥10℃持续日为主要指标，以1月平均气温为辅助指标，借助薄盘样条插值（TPS）及基于数字高程模型（DEM）的普通克里金插值法，探讨秦岭-淮河地区亚热带北界对全球气候变暖及变暖“停滞”现象的响应及变化。结果表明，1970—2019年秦岭-淮河地区日均温稳定≥10℃持续日及1月平均气温均呈不同程度的上升趋势，但二者高低值的分布年份并不相同；50年来亚热带北界在秦岭段出现了明显的向高海拔地区移动的趋势，其中，秦岭南坡共计抬升153.3 m，北坡抬升148.8 m。在变暖“停滞”期间，秦岭南、北坡亚热带北界所处海拔的变化具有较高的同步性，但在1980s至1990s期间差异性较大。1970—2019年亚热带北界在淮河段北移1.3个纬度以上，在115°E附近甚至达到3个纬度，与中国过去2000年亚热带北界曾到达的最北位置相仿；从年代际上来看，亚热带北界在1990s期间北移最明显，黄河流域下游部分区域已由暖温带逐渐转化为亚热带。

基于国际耦合模式比较计划第六阶段（CMIP6）模式模拟以及观测数据，评估了9个CMIP6模式对亚洲地区叶面积指数（LAI)、总初级生产力（GPP）和净初级生产力（NPP）的模拟性能。模拟评估结果表明，9个CMIP6模式能够较好地模拟出亚洲地区陆地生态系统LAI、GPP和NPP的时空分布特征。综合来看，多模式集合（MME）模拟效果最佳，其模拟的LAI、GPP和NPP与观测的空间相关系数分别达到0.90、0.81和0.89，均方根误差在0.5左右。在此基础上，利用MME结果进一步预估了亚洲地区陆地生态系统在SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下的未来变化。总体而言，亚洲地区LAI、GPP和NPP到21世纪末都呈现上升趋势。其中，温室气体高排放情景下的上升趋势大于温室气体低排放情景下的上升趋势，亚洲中高纬度地区的增幅大于低纬度地区的增幅。从区域平均来看，到21世纪末期，与当今气候态相比，北亚LAI、GPP和NPP的增幅最大，其在SSP5-8.5情景下分别增加68%、106%和90%；东南亚增幅最小，分别为15%、34%和39%。在SSP1-2.6情景下，北亚LAI、GPP和NPP在21世纪末的增幅分别为23%、29%和26%；东南亚分别为3%、10%和11%，意味着未来全球变暖背景下亚洲区域陆地生态系统变绿和固碳幅度加强。

为加快碳达峰、碳中和进程，中国正探索碳总量控制制度，而省域碳配额分配是落实总量控制目标的重要抓手。从分配准则、分配方法和分配结果3个环节对关于中国省域碳配额分配的研究开展综述。结果表明，兼顾公平和效率原则是各方研究共识，但对于公平原则的解读和测度尚存争议。指标法和优化法在省域碳配额分配中被广泛采用，前者能兼顾多方利益，后者能提升分配效率；混合法因具备多方法优势而具有较大发展潜力；博弈法因缺乏透明度而较为罕见。既有分配结果对各省分配的减排责任与各省实情间尚有差距，并仅关注某一特定年份当期或者某一时间区间内累计的碳配额分配，缺乏对逐年碳配额分配的关注。建议后续研究进一步关注兼顾公平与效率、考虑区域异质性与消费端排放责任、采用多方法组合、兼容个案特殊性的跨期动态分配方法学的构建过程。

碳配额分配是碳排放控制的关键，在实现国家“双碳”目标下探寻更利于高质量发展的省级分配方案具有重要意义。基于平等主义、历史责任、支付能力、排放效率和可行性分配准则，使用综合指标法设计了10种分配方案，并以高质量发展为标准，使用Malmquist指数模型对这些方案进行评价。结果表明：我国各省份在不同分配方案下拥有多样化的碳配额，多数地区根据排放效率准则、支付能力准则、历史责任准则和可行性准则（方案F）获得最大配额。从国家层面看，方案F具有最佳的经济高质量发展性能，是相对最优的选择。从区域层面看，各省在不同分配方案下有不同的经济高质量发展表现，多数地区根据平等主义准则、排放效率准则和可行性准则（方案G）实现最优发展。排放效率指标的选取对分配方案的结果具有稳健性。

交通运输行业是温室气体排放的主要来源之一。“双碳”目标对交通领域碳减排工作提出了更高的要求。我国交通运输行业能源消耗统计和温室气体排放测算的统计数据基础较为薄弱，目前国家层面尚未公布统一的交通运输温室气体核算方法，温室气体排放存在底数不清的问题，其核算边界、范围、方法都有待进一步明确。文中通过梳理国内外交通运输领域温室气体核算边界及测算方法，提出了适用于我国交通运输不同子领域温室气体的测算研究思路。并针对我国交通运输温室气体核算工作现存问题，从健全行业能耗与排放核算方法体系、建立交通运输能耗与碳排放数据共享机制、加强交通能耗与碳排放核算方法培训、强化数据质量管理等方面提出相应的政策建议，为我国交通运输行业温室气体排放核算工作的持续开展提供参考。

气候变化与生物多样性丧失是当前全球面临的两大热点和难点环境问题，二者协同推进的必要性和重要性也在全球范围内形成广泛共识。文中在总结我国“双碳”目标下应对气候变化与保护生物多样性协同的现状与挑战的基础上，对近年来各国应对气候变化和保护生物多样性协同方面的政策实践进行了系统梳理与总结，各主要国家近年来在战略规划、生态空间、绿色金融、科技创新等方面进行了大量实践探索以推动二者协同，在这些实践推动下，全球已逐渐将“碳中和”和“生物多样性”融入生态环境治理新格局、将基于自然的解决方案（NbS）作为二者协同领域最有效的新路径、将绿色金融和科技创新作为推动二者协同发展的新动力。鉴于此，我国在二者协同推进中亟需将生物多样性保护纳入双碳“1+N”政策体系，注重将基于自然的解决方案融入城镇化、乡村振兴等重大国家发展战略，鼓励引导绿色金融、数字科技支持二者协同的重点领域，提高公众认知和社会参与，以推进二者协同并助力我国成为全球生态治理的重要参与者、贡献者和引领者。

随着气候变化影响加剧，全球气候治理进程加速，实现碳达峰已经成为全球气候行动的核心，各国也相继制定碳中和目标并开展行动。中国在第75届联合国大会一般性辩论上提出了碳达峰碳中和目标，部分已实现碳达峰的发达经济体也提出了各自的碳中和承诺。文中从“整体-阶段”及“焦点-公平”视角分析了欧盟和美国等主要发达经济体碳达峰的历程和特点，以及其碳中和目标和规划。研究发现，发达经济体在碳达峰过程中普遍经历了较长的爬坡期（58~136年）和平台期（4~20年)，在碳达峰时，发达经济体的能源结构以油气为主，油气占一次能源消费比重为57%~77%，其人均排放量、历史累计排放以及人均GDP也都处于较高水平，在碳达峰前后总体处于经济与碳排放脱钩状态。各发达经济体的碳中和路径均以能源转型为重点，采用了多元化的政策工具，并且注重低碳和负碳技术的革新。根据发达经济体的政策展望，在实现碳中和时，均难以将绝对排放量降为零，都需要通过碳移除手段进行抵消。通过对比分析，发现中国的碳达峰和碳中和目标是具有雄心的气候承诺，相较其他发达经济体需要付出更大努力。建议运用全面综合的政策工具支撑碳中和目标的有效落实，加快中国的气候立法，在兼顾公正转型的同时推动能源结构调整，注重可再生能源和能效方面的新技术开发应用。

总结发达国家能源转型过程中的经验和教训，对中国推动能源转型和实现“双碳”目标具有重要意义。文中回顾了中国和德国电力结构的演变进程，阐述了中国和德国能源转型的机制，并以2022年3月19日为例，分析了德国电力系统灵活性调节的经验。研究表明，健全的法律体系为德国能源转型提供了重要保障，“煤炭委员会”和相关财政支持有效解决了煤电转型过程中的问题，电力市场化是发展可再生主体新型电力系统的重要前提，风力和光伏发电精准预测与管理是可再生能源消纳的关键，煤电和互联互通的欧洲电网是当前德国电力供给的重要保障，过于激进的退煤去核战略是造成2022年德国能源危机的重要原因。最后，从法律保障、市场改革和可再生能源预测与管理等方面提出了中国能源转型的政策建议。