提出了与实现碳中和目标相关联的主要科学问题。从地球系统自然变化、碳中和与地球自然系统、碳中和与人为影响三方面，指出了实现碳中和目标需要提升的科学认识及其在实现碳中和目标中的作用。具体来说，在地球系统自然变化方面的科学问题包括地球自然系统碳循环、地球系统自然过程在气候变暖中的作用、古气候变化；在碳中和与地球自然系统方面的科学问题包括碳中和对地球自然系统的影响、气候变暖对温室气体辐射强迫的敏感性；在碳中和与人为影响方面的科学问题包括地球自然系统和社会经济系统的相互作用、清洁能源建设以及与其相关联的局地尺度大气变化及其影响、地球工程及其对地球自然系统的影响。对这些问题的深入认识，是合理有效应对和减缓气候变化的重要科学基础，将会对实现碳中和目标提供重要科学支撑。

人类活动引起的气候变化是自然生态和人类社会面临的严峻挑战。作为应对气候变化的重要工具，气候模式为理解过去气候系统演变机理、气候服务及预估未来全球变化情景提供重要支撑。然而，气候模式在过程表达、次网格参数化及空间分辨率等方面的问题严重制约了气候模式的模拟与预测能力。随着经济社会的发展，人工智能技术得以广泛应用，其具有的整合多源数据、识别潜在信息、学习已有“经验”等优势，有望为气候研究和应用提供新的助力。在此背景下，文中首先对气候模式的发展进行简要回顾，接着在此基础上结合人工智能技术特征，阐述人工智能在气候研究和服务中的应用并分析现阶段面临的挑战。结果表明，已有观测数据与模式输出结果能够为人工智能应用提供必要数据基础，人工智能则据此对气候模式进行优化和集成，进而提升了气候模拟与预测结果的准确性。展望未来，应当聚焦人工智能与气候模式的耦合问题并拓展人工智能在应对气候变化各领域的应用，从而更有效地应对全球气候变化带来的挑战。

天气预报与社会经济和人们的生活息息相关。随着全球气候变暖日益加剧，极端天气事件呈现广发、频发和强发的“新常态”，传统的天气预报将面临更大的挑战。文中首先阐述了气候变化与极端天气事件的关系，然后分析了全球气候变暖对常规天气预报和极端天气预报的影响，发现气候变暖将加大极端天气预报的难度，同时也更加强调“新常态”下提高极端天气预报准确率在防灾减灾方面的作用，并进一步分析气候变暖将使天气预报面临新的挑战。在此基础上，提出了适应气候变化的未来天气预报业务发展新动向以及应对措施和建议，如大力发展高分辨率和多圈层嵌套的数值预报模式、深入开展气候变暖背景下极端天气事件发生机理和可预报性研究、大力发展基于物理机制的动力-统计相结合的新模型、建立人工智能与数值预报技术融合的新方法以及提高预报员的科学素养和业务能力等。

青藏高原被称为亚洲水塔，是全球最重要和最脆弱的水塔，其最突出的特点是冰雪为核心组成部分。近几十年来，气候变化导致亚洲水塔冰川、积雪等固态水体快速减少，湖泊、河流等液态水体显著增加，因此呈现亚洲水塔的固液失衡特征。与此同时，亚洲水塔北部内流区的冰雪融水储存到内陆盆地，导致水资源增加，南部外流区的冰雪融水汇集在外流大江大河下游或进入印度洋，导致水资源减少，因此呈现水资源分布的空间失衡。冰川整体加速融化，具有显著的东南-西北空间差异特征，表现为东南部和天山地区冰川物质亏损严重，青藏高原西北部亏损相对较小，帕米尔-西昆仑地区冰川相对稳定甚至前进；冰川变化导致冰崩、冰湖溃决等灾害风险增加。积雪覆盖度和年积雪日数总体减少，积雪融化时间有提前趋势，年融雪量和最大雪水当量都呈现下降趋势。未来要高度关注极高海拔地区的冰雪变化过程，加强观测的系统性和技术、手段、方法创新，提高冰雪变化过程模型模拟的时空分辨率，加强不同情景下未来水资源变化预估，研究并提出不同冰雪变化情境下的水安全应对策略。

近40年来，气候变化导致青藏高原暖湿化，对森林、灌丛、草地、湿地和荒漠等生态系统的地理分布格局和功能产生了明显影响。灌丛、草地和湿地分布范围扩大、边界向西和高海拔区域扩展。气候变化影响下，青藏高原生态系统生产力、固碳和土壤保持能力得到改善，水源涵养变化在空间上表现出显著的异质性。气候变化对植物物候、植物生长速率、动植物分布范围和物种相互作用，以及生物多样性的显著影响，还有待更深入观测与研究。

“美丽冰冻圈”是“美丽中国”概念在冰冻圈的延伸与应用，其是“自然美、服务美、和谐美的综合体，利与害的辩证统一体”。文中通过回顾与再解读“美丽冰冻圈”的内涵，分析“美丽冰冻圈”与“美丽中国”的关系，对“美丽冰冻圈”的概念进行了再阐释。在此基础上，从冰冻圈科学体系化发展与美丽中国建设、研究两条主线，从学科与社会两个视角，分析了“美丽冰冻圈”的缘起与发展历程，理论解析了“美丽冰冻圈”研究内容的两个层级。通过详细分析近20年随认知提升、国家需求拉动与科研项目推动，“美丽冰冻圈”研究内容经历探索研究阶段、总结拓展阶段与综合深化这3个阶段的演进过程，揭秘了“美丽冰冻圈”。

气候变化对工业部门的影响正受到越来越多的关注。缓发性气候因素和突发性气候因素对制造业、采矿业和电力行业产生了重要影响。短期内，工业部门主要进行被动适应；而在长期内，当产生了气候变化的预期以及预测可能带来的结果时，工业部门能够进行主动适应。案例研究与问卷调查是理解分析组成工业部门的个体企业适应行为的重要途径，而各类计量模型与综合模型还主要集中于针对气候变化对工业产出、出口等方面的影响评估，缺少对工业部门气候适应行为的评估与分析。工业部门适应气候变化的挑战，包括研究和实践两个层面。研究上，存在对气候适应定义的争议，缺乏针对适应有效性、不良适应以及适应极限的探索；实践上，成本和决策层面的阻碍是主要挑战。未来需要进行更多的定量分析，将气候变化对工业的影响与适应策略相联系，考虑区域、行业及企业的异质性，构建模型和评价体系探索工业气候适应的复杂内在机理，以帮助工业部门更好地适应气候变化。

冰冻圈水文过程对气候变化的响应及其影响已成为全球变化研究的热点问题之一。从全球尺度看，冰川的物质损失量（即冰川冰的融水量）2000—2019年整体表现为(48±16)~(57.6±13) Gt/(10 a)的加速趋势，但不同区域差异较大。从流域尺度看，不同流域冰川融水对气候变化的响应程度各异，主要取决于不同流域冰川规模大小及不同规模冰川的组成特征。尽管对全球不同冰川区的冰川融水未来变化趋势，尤其拐点出现时间的认识仍有所差异，但对于冰川融水空间变化整体格局存在共识，即未来全球冰川融水的变化趋势受控于冰盖及高纬度大型冰川的变化速率。全球变暖导致融雪期间径流年内分配出现明显变化，表现为流域融雪期明显提前，提前的日数主要集中在20 d以内，其次是消融早期的融雪径流明显增加，峰值流量到达时间提前。预估未来雨雪比增加将导致积雪储量减少，同时增加升华量，进一步强化融雪径流的提前时间，导致流域融雪径流贡献减少。气候变化通过多种方式影响多年冻土水文过程，表现在下垫面水文效应、活动层径流调蓄作用和多年冻土层上水变化三方面。在下垫面水文效应方面，地表冻融作用的加强、热融喀斯特的扩张和活动层加深，直接影响地表产汇流过程和能力，进而影响地表径流的年内分配；在活动层径流调蓄方面，活动层变化不仅影响地表径流过程，也影响活动层内垂直和水平方向的壤中流，更影响多年冻土层上水的补给和径流能力，更重要的是活动层的冻融及深度变化，对上述水文过程起到年内到长期的水文调节作用；在多年冻土层上水变化方面，通过各种方法获得的结果可以得出这样的认识，即多年冻土退化已经或多或少对地下径流产生了影响，这种影响的突出表现是多年冻土退化对河流的直接补给作用，且补给的数量似不可忽视，有些流域甚至达到一定量级。

气候变化导致了青藏高原冰冻圈的快速变化，增加了冰冻圈灾害发生的规模和频率，严重威胁着冰冻圈区域工程和运营安全，影响青藏高原冰冻圈区域的可持续发展和人民的生活福祉。文中分析了青藏高原冰冻圈区域工程所面临的挑战，阐述了近年来青藏高原冰冻圈变化及其未来变化趋势。从冰冻圈灾害类型和观测到的冰冻圈灾害对工程影响的视角，探讨了冰冻圈变化和灾害对工程设计和安全运营以及工程建设和维护经济成本的影响。提出了减缓气候变化下冰冻圈变化和灾害的应对策略，并讨论了工程的应对策略和技术措施。

冰冻圈人文地理环境是研究冰冻圈区人类活动（人口、生计、文化、经济、政治等）的地理分布格局及其演化规律的一门学科，与冰冻圈科学、气候变化科学、环境科学、社会学等学科紧密关联。该学科主要关注冰冻圈区人类活动、人类如何适应冰冻圈环境，以及这些环境变化对人类社会的综合影响。研究显示：(1)对1970—2024年间的相关文献进行计量分析发现，原住民关键词出现频率最高，与其他关键词关联度也最高，可持续发展、文化、气候变化适应、社区、健康紧随其后，这些关键词具有显著地位，是冰冻圈人文地理环境研究的重点和热点。(2)关键词聚类形成“气候变化适应、政治、可持续发展、原住民、航道、健康、食物安全、资源、文化和旅游”10个最具代表性的集群。(3) 1990—2020年间，北极地区人口数量呈小幅减少趋势，青藏高原地区呈增长态势，受冰冻圈环境限制，人口跨区域迁徙较弱。(4)冰冻圈文化以海猎、狩猎、游牧传统文化为主，宗教以原始多神教为主，民族及其语言多元，受现代生活方式和气候变化影响显著。(5)环北极冰冻圈地区以传统驯鹿和渔业活动为主，矿产-油气资源开发主要由企业运营，海冰减少促进了环北极国家的进出口贸易；青藏高原冰冻圈区经济结构以畜牧业为主。(6)冰冻圈旅游机遇与风险并存。气候变暖使冰冻圈旅游舒适度增加，环北极旅游可达性也在增强，但是中低纬地区冰雪资源受变暖影响显著，已危及滑雪旅游可持续性。(7)极地冰盖和海冰消融加速，增强了极地资源的可获取性。因涉及多国利益，各国都意图拓展领土或势力范围，获取更多资源，致使大国间博弈不断加强。中低纬冰冻圈地缘政治问题主要聚焦于“水冲突”。鉴于气候变化对冰冻圈人文地理环境影响显著，未来应多关注冰冻圈区原住民生计与福利水平提升、冰冻圈区原住民民族自治、极地地区可持续发展目标与实现路径3个方面的研究。

本文系统回顾了2010—2023年全球气候变暖加剧背景下中国区域发生的重大极端天气气候事件，在重点分析这些事件特征及社会经济影响的基础上，进一步梳理总结了这些事件最新的归因研究进展。2010年以来的国内十大天气气候事件中占比最高的是极端降水与洪涝事件和台风，分别为27%和15%；其次为极端高温、干旱、低温雨雪相关的冷事件以及雾霾沙尘相关的污染事件，占比均在11%~12%之间；最后相对较少的是强对流天气和其他类型气象事件，占比分别是7%和6%。随着全球气候变暖加剧，中国地区的极端高温、极端降水和干旱等事件的频率和强度显著增加。极端事件趋势归因关注气候变化对极端事件长期趋势的影响。极端高温和干旱事件的增加主要归因于人为强迫，而极端降水、干旱、野火等极端事件也与人类活动引起的增暖联系紧密。人类活动，尤其是温室气体排放，是推动我国极端事件长期变化的主要驱动因素。单个（单类）事件归因关注极端事件自身发生概率和强度的变化。基于环流相似法、大气模式方法和“故事线”等归因方法的研究表明，人类活动显著增加了极端高温、干旱野火事件以及复合干旱事件的强度和发生频率，一定程度上减弱了低温事件发生概率和强度；对降水事件的影响程度因事件类型存在一定差异，但多数研究结果倾向于人类活动加剧了极端降水事件的风险。尽管近年来极端事件归因研究取得了重要进展，但对例如强台风、强对流天气以及其他类型复合事件等极端事件的归因研究尚有不足。此外，极端事件归因研究还面临观测资料不足、气候模式发展滞后等挑战。建立实时检测归因系统将对防灾减灾政策的制定和实施提供科学指导，具有重要意义。

地表细颗粒物（PM_2.5）和臭氧（O₃）重污染事件是我国大气污染治理的重点关注对象。文中综述了中国近几年关于气候变化对PM_2.5和O₃重污染事件影响的研究进展。结果表明，PM_2.5重污染事件主要发生在静稳天气条件下而O₃重污染事件主要发生在高温低湿天气条件下。气候变化（包括气候系统内部变率和大气成分变化驱动的全球变暖)，主要通过影响大尺度环流和区域环流进而影响局地重污染气象条件。目前关于气候变化影响PM_2.5的研究较为系统，能识别气候因子或全球变暖对典型重污染事件或重污染事件长期变化趋势的影响，但气候变化影响O₃重污染事件的研究还较少。

衡量排放物气候效应的指标有两种最为常见：全球增温潜能（GWP）和全球温变潜能（GTP)。这些指标是制定排放政策的基本科学依据，对制造业和相关经济部门的政策制定者有重要的参考价值，同时对理解排放和减排水平对过去和未来气候变化的定量影响有重要的科学意义。文中围绕IPCC第五和第六次评估报告针对GWP和GTP的讨论，对排放物气候效应指标的基本概念及其30余年的发展史进行了综述，详细介绍了常见排放物气候效应指标GWP和GTP的概念和算法，并系统分析了两者的区别和适用性。GTP与全球平均地表气温变化的关系更密切，因此在评估温室气体对地表气温的影响方面具有潜在优势。然而，GTP也存在一些不确定性，例如气候敏感性因素的影响、地球系统中的热交换以及目标时间点的选择。此外，还介绍了一些新的排放物气候效应指标，并探讨了排放物气候效应指标未来的发展方向。

本文从气候金融的定义及起源出发，分析了气候金融在国内外的发展历程、目前的状况、面临的问题、挑战和机遇，重点剖析了多边开发银行气候金融的创新实践及借鉴意义。最后对促进中国未来气候金融发展提出了7条建议，即完善气候金融政策体系、建立多元化融资渠道、加强气候金融服务体系建设、提升数字化技术应用、建设高质量气候投融资项目库、探索气候金融量化方法，以及加强国际合作与交流。

作为气候变化研究中的重大前沿科学领域，气候变化检测归因旨在揭示气候变化的原因，量化外强迫对气候变化的影响程度。这些问题不仅是气候变化科学研究的核心问题，也是气候变化国际谈判的热点和焦点问题。我国在检测归因领域总体起步较晚，但是近十年来，在中国科学家的努力下，我们从无到有实现了对中国区域气候变化和极端事件归因认识的若干突破，在中国气候变化检测归因领域取得了显著的研究进展。文中对该领域主要研究进展的回顾和梳理表明：20世纪中期以来，以温室气体排放为主的人类活动是中国区域变暖，极端温度频率、强度和持续时间变化的主要驱动因子。人类活动对极端降水变化产生了清晰的影响，同时也可在某些类型干旱的变化中发现人类活动的信号。百年时间尺度上，人类活动的信号可以在平均和极端温度指标的变化中检测到。对于重大高影响极端事件，人为强迫增加了极端高温事件发生的概率，减少了极端低温事件发生的概率。人类活动对强降水事件、干旱和复合事件的归因研究结论一致性较低，同时受到了事件定义和归因方法等的影响，要评估得出人类活动对这类事件影响程度的一般性结论仍然非常困难。未来需要加强对降水、干旱、大气环流、复合事件等变化的检测归因，理解并提高极端事件归因结果的可靠性。

从能量框架出发，对地球能量收支、有效辐射强迫、气候反馈和气候敏感度的相关研究做出系统的梳理。自20世纪80年代以来，地球能量收支增加0.28~0.52 W/m²，主要来源于大气顶反射太阳辐射持续减少，这是该时期全球升温的重要决定性因素。这些能量收支的改变与人为强迫及其气候影响密切相关。政府间气候变化专门委员会（IPCC）第六次评估报告（AR6）指出，1750—2019年，总的人为有效辐射强迫的最佳估计为（2.72±0.76）W/m²，引起的全球地表温度变化预计可达1.29（1.00~1.65）℃。气候反馈总体上能够抵消辐射强迫对地球系统的整体扰动，使气候状态趋于稳定。IPCC AR6给出的净反馈最佳估计结果为-1.16（-1.81~-0.51）W/(m²·℃)。为了预估未来气候变化，IPCC AR6给出了平衡态气候敏感度和瞬态气候响应的最佳估计值，分别为3.0（2.0~5.0）℃和1.8（1.2~2.4）℃。依据能量收支平衡下强迫-反馈理论框架，科学界通过量化地球能量收支及其长期变化、区分辐射强迫与气候反馈，厘清了人为和自然等外部强迫对气候变化的影响；依据气候反馈参数和气候敏感度的估算结果，可量化气候对强迫的响应幅度，实现对未来气候的合理预估。

为了应对气候变化并对大气成分及其相关物理、化学特性等进行系统的全球化观测，在青海省瓦里关山建成了欧亚大陆腹地第一个全球大气本底基准观象台（以下简称瓦里关本底站)，开展了包括温室气体、气溶胶、臭氧、辐射、酸雨等关键成分的长期观测，并开展了其与天气、气候、环境和人体健康效应相互作用的研究。文中系统回顾瓦里关本底站过去30年的发展历程、主要观测项目及其研究成果并展望未来的发展方向和研究重点，并指出了观测技术的提升、创新和新观测项目的引入是进一步精准描述本底大气特征对全球气候与环境变化多尺度响应的重要发展方向。

亚高山森林在维持生物多样性和区域水碳平衡等方面具有重要作用，同时对全球气候变化高度敏感，因此亚高山生态系统对气候变化的响应与适应始终是陆地生态系统研究关注的热点科学问题之一。树木生长是森林生态系统变化的重要反映。文中总结了气候变化下亚高山森林树木生长响应的不同模式和海拔分异特征，概述了导致树木生长气候变化响应分异的“温度和降水影响假说”“碳供给限制假说”“碳利用限制假说”和“以植物根-土互作为核心的地下生态过程的影响”等不同潜在机制及存在的问题，深入分析了这些不同机制与树木水力作用的关联关系，指出土壤-植物水力过程及其驱动的根-土关系和养分可利用性对树木生长的作用机制是解决高海拔森林生态系统响应气候变化这一前沿热点问题的关键和挑战。

气候变化对自然灾害的影响日益加剧，灾害活动出现新特点和新趋势，灾害风险急剧增加，防灾减灾面临新的挑战。文中从气候驱动因子跨圈层致灾特征、灾害活动的海-陆时空联动特性等角度分析了气候驱动下自然灾害的发生机制与活动特征，阐述了气候变化灾害风险出现的新常态与新挑战，探讨了自然灾害风险管理的成效与局限。面对灾害风险的新态势与新挑战，为了加强灾害风险防范的科技支撑能力，提出了5个关键科学问题：气候变化对圈层过程的影响及致灾机制、极端天气驱动的巨灾预测与风险演化、巨灾对社会经济系统影响机制与风险评估、基于人工智能的自适应灾害风险动态防控体系、适应气候变化的韧性社会建设理论。

综合评估模型（IAM）在全球和各国应对气候变化进程中起到了重要作用，特别是在IPCC的所有评估报告中扮演重要角色，支持了全球减排目标的评估和制定进程。IAM本身的发展也经历了从高集成度模型到大规模复杂模型阶段。随着承诺碳中和目标的国家CO₂排放已经占据全球CO₂排放的主要部分，IAM的研究方向也需要进行重大的调整，从原有的主要进行升温目标的情景和路径评估，进入到更细致的行业部门、技术，以及相关经济和生态环境因素的研究，以支持实现碳中和目标下的能源转型、经济转型的路径和政策措施的认知和制定进程。IAM研究的转型需要尽快推进，并需要更多的学术研究团体参与其中。

全球气候在温室气体强迫作用下呈现长期变暖趋势，且伴随着与大西洋经向翻转环流（AMOC）密切相关的60~70 a的准周期多年代际振荡。AMOC是全球海洋环流的核心部分，影响全球海洋热量和淡水的分布，进而影响全球气候变化。文中回顾了有器测温度、盐度和海表面高度等观测数据以来，基于直接观测阵列和代用观测指标展示的AMOC的结构与变异过程，基于器测观测数据构建的AMOC代用指标显示，AMOC多年代际变异与全球平均表面温度的多年代际变异之间存在约45°~90°的位相差，两者之间的位相关系主要受到中深层海洋的热输送对表层气候系统能量收支平衡的影响以及气候系统外部辐射强迫作用的调制。文中还讨论了研究AMOC变异及其对全球气候变化影响过程面临的挑战：尽管观测数据显示AMOC并没有明显的趋势变化，但稀缺的观测不足以支撑数值模式模拟的AMOC减缓的现象；气候系统的外部辐射强迫作用会影响气候的内部变率，改变AMOC多年代际变异与全球表面平均温度的关系。未来需要进行持续且高质量的观测以增强对AMOC多年代际变异及其气候效应的认识，为气候模式改进和气候变化政策制定提供科学依据。

系统梳理了政府间气候变化专门委员会（IPCC）国家温室气体清单指南的发展历程，归纳了其4个阶段的演进特征：从初始框架构建，到系统化与部门完善，再到基于科学研究的系统升级，最终形成最新指南。根据《巴黎协定》第13条所指的透明度框架的模式、程序和指南（MPGs)，基于《2006年IPCC国家温室气体清单指南》，阐述了清单编制的规范与要求。对比分析了MPGs中的强制性要求（“必须”类条款）和非强制性要求（“应当”“可”“鼓励”类条款)，揭示了其“强制性规范+灵活性空间”的制度设计。最后，指出了中国在编制双年透明度报告（BTR）和温室气体清单文件（NID）时面临的由1996年指南向2006年指南过渡中存在的活动水平数据收集、排放因子确定等问题，提出了应对措施，并建议加快建立符合MPGs要求的具有中国特色的温室气体核算报告制度。

当前全球平均海平面上升处于加速状态。本研究评估了在冰盖快速消退极端情景下中国海平面上升导致的永久性淹没风险，采用高程面积法对未来情景下海平面上升淹没范围进行模拟。在未来SSP1-2.6与SSP5-8.5气候情景下，中国沿海地区新增静态永久性淹没范围从2100年的0.32%~2.29%上升到2150年的1.14%~6.33%。现有沿海设防可较好地应对缓发性永久淹没的过程，主要风险存在于因基础水位抬升引起的高潮位洪水和顶托效应，以及对极端洪水致灾频率的放大效应，需要及时评估沿海设防水平的能力并采取相应措施，重视极端复合灾害放大效应的影响。在未来冰盖不稳定的“黑天鹅”情景下，海平面上升范围将远远超过沿海设防能力，导致大范围的缓发性静态淹没。到2300年时，“黑天鹅”情景下的淹没范围占沿海地区比例将达6.26%~18.89%。极地冰盖失稳会导致极高的海平面上升速率，预留给沿海适应（如提高设防）的窗口期较为短暂，容易引发系统性的风险。沿海地区需重视海平面上升的“灰犀牛”和“黑天鹅”情景下的新兴风险，以满足气候变化适应规划和风险管理决策的需求。

农业生产面临的气候风险日益加大，亟需加强适应能力建设促进农业适应行动的广泛开展。文中通过文献综述回顾中国农业适应气候变化研究在科学认知上取得的进展以及对适应行动的支撑，按照农业气候资源高效利用、农业防灾减灾、生态治理和气候风险管理的逻辑层次总结农业适应气候变化能力建设上的进展和存在的不足，提出未来开展农业气候风险系统评估、甄别适应优先事项、构建农业适应气候变化技术体系、制定农业适应气候变化规划和提升适应气候变化公众意识等建议。