地-气界面科学与全球变化研究

摘要

随着全球变化加剧，地-气界面作为地球系统中关键的物质与能量交换界面，成为理解气候变化、生态演变以及地球系统反馈机制的重要窗口。地-气界面过程涉及大气与陆地、海洋之间的能量与物质交换，是陆地和海洋生态系统动态变化的核心，直接影响地球系统的演变。地-气界面科学研究对于深入理解地球系统的动力学过程至关重要，是地球系统科学中的重要前沿问题之一。本文首先概述了地球系统科学视角下的地-气界面科学研究，总结了地球系统结构中的地-气界面及其作用，以及地-气界面物质与能量交换过程与全球变化的关系。其次，综述了地-气界面过程对大气环境的影响，地-气界面过程对生态系统的碳、氮等元素循环、水循环及其功能服务的影响，以及陆-海-气系统作用与全球气候变化。最后，提出了地-气界面科学研究的前沿与挑战，包括建设地-气界面科学的多尺度跨学科研究体系，如天-地-空立体观测系统优化、地-气界面过程的模式研究与多尺度耦合机制、人工智能时代的地-气界面科学研究等，极地、高山和滨海等生态和气候敏感区的地-气界面过程及影响等。地-气界面科学研究将在气候变化应对、生态环境保护和可持续发展等领域发挥更加重要的作用。

关键词

地-气界面 / 全球变化 / 生物地球化学循环 / 地球系统模式 / 陆-海-气相互作用