面对气候危机的复杂性和紧迫性，第二届气候变化科学大会总结凝练气候变化领域的关键科学问题，聚焦前沿研究方向，推动学科协作与技术创新，旨在为助力解决这一人类共同面临的重大挑战作出贡献。
导 读
近年来，全球气候变化引发的极端事件频发，从洪涝灾害到森林火灾，对自然生态和人类社会构成了严峻威胁。2024年10月31日，第二届气候变化科学大会在上海成功召开，来自250多家机构的专家通过15场专题会议广泛讨论，凝练了应对气候危机的关键科学问题，为气候变化科学聚焦研究方向、优化资源配置和推动国际合作提供了重要指引。
图1 应对气候危机的关键科学问题
一、气候变化科学的挑战
气候变化正在深刻重塑地球系统，生态系统与人类社会面临巨大挑战。地球多圈层相互作用使气候系统高度复杂，人类活动加剧了其非线性与不确定性，给气候模拟与预测带来严峻挑战。减缓与适应技术仍面临技术瓶颈、高成本和区域差异等限制，大规模应用困难。因此，亟需聚焦关键科学问题，加速多学科协作创新，为应对气候危机提供科学基础和实践路径。
二、关键科学问题
为有效应对气候危机，从气候变化的观测、认知、预测、减缓、适应、政策等领域凝练出了以下八个关键科学问题（图1）：
1. 地球系统多圈层智能感知网络与数字孪生系统构建：如何构建覆盖地球多圈层的一体化观测网络，整合多源数据，建立数字地球孪生系统，实现地球系统的智能感知与动态模拟？
2. 人类活动影响下的气候系统关键反馈机制与敏感性评估：如何揭示地球系统多圈层之间的复杂作用及反馈机制，精确量化气候系统对人类活动的响应？
3. 气候系统临界点预测与不可逆变化触发机制：如何精确识别气候系统中的临界点，揭示冰盖消融、雨林退化等不可逆变化的触发机制，明确灾难发生前的行动时间窗口？
4. 局地气候变化与极端天气事件的预测预警：如何开发高分辨率气候模型，精准预测局地气候变化趋势及极端天气事件的频率、强度与空间分布，为风险管理和灾害防控提供科学依据？
5. 二氧化碳高效捕集的材料设计与过程优化：如何研发高选择性、高吸附容量的新型材料，优化二氧化碳捕集过程中的传质、能耗等关键环节，实现捕集效率的提高和成本的下降？
6. 清洁能源高效转化与存储：如何通过新型材料设计、界面工程和体系优化，提升光电转换效率与能量存储密度，解决清洁能源技术的稳定性与性能瓶颈？
7. 工业过程近零碳排放的化学反应新途径：如何开发新型催化材料与化学反应新路径，通过降低反应活化能，优化反应动力学和热力学平衡，实现工业节能减排？
8. 气候变化适应技术与政策的集成优化及社会经济效益评估：如何建立大数据驱动的智能模型，全面评估气候适应技术和政策的经济效益与社会影响，以支持可持续发展决策？
三、未来发展方向
气候变化科学正迈向多学科交叉与新兴技术驱动的新阶段，人工智能、大数据、数字孪生等技术将深刻影响气候变化科学研究范式。未来需深化基础研究，推动地球科学与材料、信息、工程等领域的深度融合，促进政府、学术界、产业界和公众的多主体协同创新，加强国际合作和知识共享，为人类寻求可持续发展之路提供创新解决方案。
总结与展望
本文凝练了应对气候危机的八个关键科学问题，涵盖气候变化的观测、认知、预测、减缓、适应、政策等领域，为科学研究与政策制定提供了重要指引。展望未来，气候变化科学正迈向融合与创新的新范式，研究将超越减缓与适应的传统分界，设计多目标解决方案，实现适应与减缓策略的有机结合。通过研究范式的转变，气候科学将从探索自然规律走向直接服务气候行动，为应对气候危机开辟新路径。
责任编辑
张堂堂 中国科学院西北生态环境资源研究院
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原文链接：https://www.the-innovation.org/article/doi/10.59717/j.xinn-geo.2024.100112
本文内容来自The Innovation姊妹刊The Innovation Geoscience第3卷第1期以News & Buzz发表的“Key Scientific Questions to Address Climate Crisis: Insights from the Second Climate Change Science Conference” (投稿: 2024-11-15；接收: 2024-12-02；在线刊出: 2024-12-12)。
DOI:10.59717/j.xinn-geo.2024.100112
引用格式：Shen X., Zhang X., Liu F., et al. (2024). Key Scientific Questions to Address Climate Crisis: Insights from the Second Climate Change Science Conference. The Innovation Geoscience 3:100112.
作者简介
董文杰（通讯作者），教授、博士生导师，中山大学大气科学学院院长，南方海洋科学与技术实验室“地球系统模式”创新团队首席科学家，国家重大人才工程入选者（特聘教授），国家重大科学研究计划项目首席科学家，国家重点研发计划项目首席科学家；热带大气海洋系统科学教育部重点实验室主任、全球变化亚太研究网络（APN）科学指导委员会联合主席、ISC中国国家委员会委员、“未来地球计划”（Future Earth）全球秘书中心（中国）主任、未来地球计划中国委员会秘书处秘书长兼模式工作组组长、中国科协联合国咨商工作环境专业委员会秘书处秘书长，中国气候变化国家评估报告领衔作者，基金委大气科学学科评议组组长，教育部大气科学类专业教学指导委员会副主任。世界气候研究计划（WCRP）中国国家委员会 CNC-CLiC 副主席、政府间气候变化委员会(IPCC)第五次评估报告（AR5）主要作者、第六次评估报告（AR6）1.5度特别报告主要作者。
张 贤（通讯作者），博士、研究员，中国21世纪议程管理中心全球环境处处长，中国可持续发展研究会气候变化工作委员会主任，入选国家高层次人才特殊支持计划，国家万人计划“青年拔尖人才”，全球前2%顶尖科学家。长期从事气候变化与低碳技术战略研究，致力于促进CCUS技术发展和技术转移南南合作。主笔系列报告被中办国办采用，多篇获得党和国家领导人批示。作为国别代表参加气候变化谈判等国际合作机制，与联合国开发计划署、国际能源署等国际机构广泛合作。在Nature Climate Change、Nature Communications等高水平期刊发表论文100余篇、出版著作20余部，主持、参与国家及省部级项目40余项。负责组织《中国碳中和技术发展路线图》研究，牵头编写《中国碳捕集利用与封存技术发展路线图》，作为首席作者完成第三、四次《气候变化国家评估报告》CCUS技术专题评估。
申晓骥（第一作者），博士，河海大学副教授、硕士生导师，江苏省“双创博士”。研究方向为水文与生态遥感，主持国家自然科学基金、江苏省自然科学基金等科研项目5项，参与“十四五”国家重点研发计划、澳大利亚科学研究委员会等重大项目10余项。在Remote Sensing of Environment等高水平SCI期刊发表论文20余篇，担任澳大利亚莫纳什大学客座研究员、《水资源保护》等多个学术期刊青年编委，长期担任20余个主流SCI期刊审稿人。
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