全球变化及应对

—1—附件6“全球变化及应对”重点专项2016年度申报指南全球变化是指由自然和人文因素引起的、地表环境及地球系统功能全球尺度的变化。全球变化已经并将持续影响着人类的生存和发展，并成为当今世界各国和社会各界关注的重大政治、经济和外交问题。妥善应对全球变化，离不开科学研究的支撑。为大幅度提升我国全球变化研究领域观测、分析、模拟能力，取得国际学术界公认的重大成果，为国家参与全球气候治理及国际气候谈判提供科学支撑，按照《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》和《国家应对气候变化规划（2014-2020年）》部署，根据国务院《关于深化中央财政科技计划（专项、基金等）管理改革的方案》，科技部、教育部、中科院、气象局、海洋局、环保部等部门组织专家编制了“全球变化及应对”重点专项实施方案。“全球变化及应对”重点专项的总体目标是：发挥优势，突出重点，整合资源，在全球变化领域若干关键科学问题上取得一批原创性的成果，使多学科交叉研究能力明显增强，显著提升我国全球变化研究的竞争力和国际地位，为维护国家权益、实现可—2—持续发展提供科学支撑。重点关注以下关键科学和技术问题：全球变化关键过程、机制和趋势精确刻画和模拟，减少认识上不确定性；全球变化影响、风险、减缓和适应、数据产品及大数据集成分析技术体系研发；具有自主知识产权的地球系统模式研制；国家、区域应对全球变化和可持续发展途径。围绕上述问题，将部署5方面的研究任务：1.全球变化综合观测、数据同化与大数据平台建设及应用；2.全球变化事实、关键过程和动力学机制研究；3.地球系统模式研发、预测和预估；4.全球变化影响与风险评估；5.减缓和适应全球变化与可持续转型研究。根据专项实施方案和“十二五”期间有关部署，2016年优先支持25个研究方向。申报单位针对重要支持方向，面向解决重大科学问题和突破关键技术进行一体化设计，组织申报项目。鼓励依托国家重点实验室等重要科研基地组织项目。项目执行期一般为5年。为保证研究队伍有效合作、提高效率，项目下设课题数不超过4个，每个项目所含单位数原则上不超过6个。本专项不设青年科学家项目。1.全球变化综合观测、数据同化与大数据平台建设及应用1.1全球变化关键过程和重要参数综合观测与数据产品研发研究内容：陆地、海洋和极地等不同类型区卫星遥感与地面观测技术；现有地、空和天基观测体系的完善途径；全球变化关—3—键过程和重要参数综合观测，数据获取与同化核心技术。考核指标：形成5个具有自主知识产权的、支撑全球变化模拟与分析数据产品（能量平衡、水循环、碳循环、冰冻圈变化、海洋环境），实现对主要温室气体、气溶胶、冰雪、水资源和能量等关键要素的动态监测。1.2基于卫星遥感资料的全球碳同化系统研究研究内容：基于卫星遥感的生物圈和大气圈关键参数（CO2柱浓度、植被结构和生化参数、地表温度和土壤水分等）提取技术体系；基于大气CO2浓度评估生态系统模型和优化模型参数的方法；人为源和生态系统碳通量的同步优化计算方法。考核指标：建成国际一流的、具有自主知识产权的高分辨率全球碳同化系统。1.3全球变化大数据共享平台建设与大数据集成分析技术体系研究研究内容：大尺度全球变化数据产品快速生成方法；数据驱动的全球变化敏感因子认知模型；相关数据的不确定性与时空代表性评估；现有多源数据的数量、时空分布及不确定性对全球变化研究结果的影响。考核指标：建成全球变化大数据共享平台，形成大数据集成分析技术体系和能量平衡、水循环、碳循环、冰冻圈变化、海洋环境关键参数共享数据集。—4—2.全球变化事实、关键过程和动力学机制研究2.1气候多尺度变化机制与年代际重大事件的归因及早期信号研究研究内容：人类活动及多尺度自然变率与气候系统整体变化的相互作用，气候变化实测与模拟的时空代表性与不确定性。考核指标：阐明全球气候多尺度变化的时空特点，揭示人类活动和多尺度自然变率与气候系统整体变化的相互作用机制，辨识末次冰期以来主导不同时间尺度气候变化的关键因子，诊断年代际重大气候事件早期预警信号。2.2过去气候变化定量化重建方法与区域气候重建研究内容：代用证据、指标的物理意义及区域气候变化的定量重建；百年以上尺度的区域气候变化的归因及其不确定性；不同类型代用证据指示气候、环境变化的机理。考核指标：建立代用指标指示气候多尺度变化的定量关系、数理模型；重建末次盛冰期以来全球及区域不同时间尺度的气候变化，诊断和揭示驱动变化的机制，评估重建结果的不确定性。2.3全球变暖背景下热带关键区海气相互作用及其对东亚夏季风气候的影响研究研究内容：全球变暖通过热带关键区海气相互作用对东亚气候的调制，关键区海气相互作用及其对全球增温的响应；全球变暖对年代际气候变率的影响机理和年代际自然变化对年际气候变—5—率的调制作用；ENSO循环的多样性、非对称性及其对东亚气候预测的影响，以及印度洋、大西洋的年际和年代际变异对全球和东亚气候的影响。考核指标：阐明全球变暖背景下热带关键区海气相互作用机理，检测和归因东亚气候变化中自然变率和人为影响的信号，预测未来30-50年气候变化趋势。2.4中国北方地区极端气候的变化及成因研究研究内容：中国北方地区年际和年代际尺度极端气候时空特征、影响因子、机理及量效关系，区域极端气候预估方法和模型。考核指标：揭示中国北方地区极端气候年际和年代际变化机制，建立区域极端气候年际和年代际尺度预测方法和模型，预估未来三十年中国北方地区极端气候演变趋势。2.5陆地生态系统碳氮耦合循环与碳源汇效应研究研究内容：陆地生态系统的植物-土壤-大气碳氮耦合循环的动力学过程；碳氮耦合循环与陆地生态系统碳汇形成的作用机理；不同生态系统碳氮循环的生物学机制及其碳源汇效应。考核指标：阐明陆地生态系统碳源汇形成的机制，预测未来气候变化对不同陆地生态系统碳源汇强度的影响并探索增强陆地碳汇能力的途径。2.6河流拦截工程改变和调控陆地碳氮循环和物质输运机理研究—6—研究内容：受人为调节的流域-水库（湖泊）系统中各界面生物地球化学过程及其对流域物质通量变化的影响，河流拦截工程所造成水库、上下游河道及河口海岸地区物理、化学和生物过程变化及由此导致的流域物质输运和生物地球化学循环过程变化。考核指标：揭示河流拦截工程对陆地-海洋系统碳氮循环和物质输运的影响、机理及其与全球变化的关系。2.7海洋储碳机制及关键区域碳循环对全球变化的响应研究研究内容：海洋碳氮硫循环和耦合过程；海洋微型生物碳泵、生物泵、海洋沉积的碳氮硫效应及海盆和海湾储碳机制；关键区域碳循环对全球变化的响应特征与机理。考核指标：阐明不同时空尺度海洋碳库变动与全球气候变化的关系，揭示自然和人类活动多重胁迫下海洋酸化过程、储碳机制及其对海洋生态健康的影响。2.8海洋生源活性气体的生物地球化学过程及气候效应研究研究内容：CH4、N2O、DMS、H2S等海洋生源活性气体的生物地球化学过程及气候效应；海洋富营养化、沙尘沉降以及大气污染等对海洋生源活性气体释放的影响。考核指标：揭示控制活性气体在上层海洋与低层大气中迁移转化的关键自然和人为过程对CH4、N2O、DMS、H2S等海洋生源活性气体释放的影响机制；构建生源活性气体的海洋生物地球化学循环模型,定量评价我国东部陆架海域生源活性气体的释放—7—对全球气候变化的贡献。2.9自然过程与人类活动共同影响下的近海碳汇过程与机制研究研究内容：自然过程和人类活动多重胁迫对河口和近海生态系统与碳汇的影响；不同时空尺度上近海海洋碳库变动与全球变化的关系。考核指标：阐明近海碳循环过程与碳源汇变化过程及蓝碳增汇机制；建立海洋碳汇的指标体系和陆海统筹的近海增汇模式。2.10陆地水循环演变及其在全球变化中的作用研究研究内容：自然和人类活动对地球系统中陆地水循环过程的影响及其与全球变化的相互作用；全球变化对水循环及水资源影响。考核指标：揭示全球气候变化背景下陆地水文系统的人为调节、土地利用、城市化等人类活动对陆地水循环过程和通量的影响及其效应；构建陆面-水文耦合模式，预测全球水资源和水文极端事件的变化趋势。2.11跨境水资源科学调控与利益共享研究研究内容：跨境流域水文生态变化归因及影响；跨境水资源多级权属界定与分配；跨境水资源合理利用与水安全调控；跨境水资源权益保障与管理机制。考核指标：提出跨境水资源科学调控与利益共享理论与方法体系；提交服务国家水安全、水权益保障和地缘合作等系列咨询—8—报告。2.12云水资源利用的基础与示范研究研究内容：全球云水资源量及其时空分布的变化规律；云水资源与地表水资源的耦合利用模式；典型区域云水资源示范利用。考核指标：建立云水资源评价的理论和方法；评价我国不同区域的云水资源量；计算评估气候变化条件下全球可降水量、降水转化率及云水资源量；提出我国云水资源长期利用的基本模式及技术体系；建成典型区域云水资源与地表水资源耦合利用观测系统。2.13全球变暖“停滞”现象机理研究研究内容：气候系统外部因素（太阳活动、日地轨道等）和内部因素（海水热储量、洋流变化、气溶胶等）变化过程及其对全球增暖的影响，全球变暖“停滞”现象辨识。考核指标：阐明自然变率、深海热量吸收及气溶胶对地表温度变化的影响，揭示全球变暖“停滞”现象的机理。2.14风尘排放和迁移机制及其环境效应研究研究内容：风尘排放的源汇模式及大气风尘分布的时空特征，风沙活动及沙尘气溶胶的变化与全球变化的相互作用。考核指标：阐明自然和人为因素影响下风尘物质的释放、搬运和沉降机制；评估风尘对区域气候变化、生态系统和人居环境的影响。—9—2.15黑碳的气候与环境效应及减排策略研究研究内容：全球农业与生活源等导致的黑碳时空分布特征；大气中黑碳对气候变化及环境质量的影响；减排黑碳的成本效益和气候-健康效益。考核指标：建立全球农业与生活源等导致的黑碳（高时空分辨率的）排放清单；揭示黑碳对气候变化和环境质量的作用机制，提出高效、可持续的黑碳减排策略。3.地球系统模式研发、预测和预估3.1基于高分辨率气候系统模式的无缝隙气候预测研究内容：气候系统模式物理过程不确定性的定量化、优化方法和初始化系统；高分辨率气候系统模式和基于高分辨率气候系统模式多尺度、多物理耦合的协调同化方法；MJO、ENSO、PDO等的季节、年际和年代际无缝隙气候预测。考核指标：建成高分辨率气候模式的初始化系统和气候预测系统，开展季节到年代际的无缝隙气候预测试验。3.2三维地球系统模式耦合器研发研究内容：通用耦合器结构、易用性及更为先进的耦合器版本；动态三维耦合方法和并行通信方法及结合并行通信方法的三维耦合器的可扩展性；耦合器并行优化方法；高精度插值算法及标准、统一的数据表示方法和数据转换方法；通量计算方法的改进。考核指标：研制出具有自主知识产权的更为先进的耦合器版—10—本，实现大气环流模式与大气化学模式间的有效耦合以及区域与全球模式间的嵌套，并能支持地球系统模式公共软件平台的研发。4.全球变化影响与风险评估4.1中高纬度湿地及农田系统对气候变化的响应研究研究内容：中高纬度湿地及农田系统对气候变化的响应和适应机制，全球变化背景下技术进步对农业发展和湿地生态系统的影响。考核指标：阐明湿地和农田重要生物类群对气候变化响应的机制，提出中高纬度湿地及农田生态系统应对全球变化的适应性调控途径。4.2全球变化风险的形成机制及评估研究内容：全球增暖致险过程及机理,全球变化风险评估模式,不同情景下全球尺度上全球变化风险评估。考核指标：揭示全球变化致险机制，建立具有自主知识产权的全球变化风险评估模式，评估近（2030年）中（2050年）期全球尺度上全球变化风险。5.减缓和适应全球变化与可持续转型研究5.1碳排放和减碳的社会经济代价研究研究内容：大气二氧化碳浓度与地表温度的关系；全球增暖导致的社会经济损失。考核指标：揭示温控（1.5℃和2℃）对社会经济发展的影响，—11—评估世界主要国家碳排放和减碳的社会经济代价。5.2气候变化经济影响综合评估模式研究研究内容：气候变化综合评估模型（IAM）中经济模型的改进与开发；基于宏观经济的集成评估分析与成本-效益分析（CBA）结合的经济控制论模