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温室气体的主要种类
温室气体 （GHG Greenhouse Gas）： 指任何会吸收和释放红外线辐射并存在大气中的气体。京都议定书中规定控制的6种温室气体为：二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）、氧化亚氮（N₂O）、氢氟碳化合物（HFCs） 、全氟碳化合物（PFCs）、六氟化硫（SF6）。
地球的大气中重要的温室气体包括下列数种：二氧化碳（CO₂）、臭氧（O3）、氧化亚氮（N₂O）、甲烷（CH4）、氢氟氯碳化物类（CFCs，HFCs，HCFCs）、全氟碳化物（PFCs）及六氟化硫（SF6）等。由于水蒸气及臭氧的时空分布变化较大，因此在进行减量措施规划时，一般都不将这两种气体 纳入考虑。至于在1997年于日本京都召开的联合国气候化纲要公约第三次缔约国大会中所通过的〔京都议定书〕，明订针对六种温室气体进行削减，包括上述所提及之： 二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N₂O）、氢氟碳化物（HFCs）、全氟碳化物（PFCs）及六氟化硫（SF6）。其中以后三类气体造成温室效应的能力最强，但对全球升温的贡献百分比来说，二氧化碳由于含量较多，所占的比例也最大，约为55%。
二氧化碳
大气中的二氧化碳（CO₂）是植物光合作用合成碳水化合物的原料，它的增加可以增加光合产物，无疑对农业生产有利。同时，它又是具有温室效应的气体，对地球热量平衡有重要影响，因此它的增加又通过影响气候变化而影响农业。此外，大气中具有温室效应的微量气体还有甲烷、氯氟烃、一氧化碳、臭氧等，总的温室效应中二氧化碳的作用约占一半，其余为以上各种微量气体的作用。
二氧化碳浓度有逐年增加的趋势，50年代其质量分数年平均值约315×10（-6），70年代初已增加至325×10（-6），已超过345×10（-6），平均每年增加1.0-1.2×10（-6），或每年约以0.3%的速度增长。综合多数测定结果，在工业革命以前的二氧化碳质量分数为275×10（-6）。
大气中二氧化碳浓度增加的主要原因是工业化以后大量开采使用矿物燃料。1860年以来，由燃烧矿物质燃料排放的二氧化碳，平均每年增长率为4.22%，而近30年各种燃料的总排放量每年达到50亿吨左右。
大气中二氧化碳增加的另一个主要原因是采伐树木作燃料。森林原是大气碳循环中的一个主要的“库”，每平方米面积的森林可以同化1-2kg的二氧化碳。砍伐森林则把原本是二氧化碳的“库”变成了又一个向大气排放二氧化碳的“源”。据世界粮农组织（FAO，1982）估计，70年代末期每年约采伐木材24亿立方米，其中约有一半作为燃柴烧掉，由此造成的二氧化碳质量分数增加量每年可达0.4×10（-6）左右。
近200年来，另一个主要的温室气体——甲烷的增加也十分迅速。人和草食动物的肠道、粪便、沼泽地，稻田等都是产生甲烷的“源”。此外，人类在开采天然气和煤炭时，也向大气中排放甲烷。在工业化以前，大气中的甲烷的质量分数只有0.7×10（-6），已接近1.9×10（-6），预计到2030年可达到2.34×10（-6）。
氯氟烃是近50年工业污染的结果，70年代初首次检测到大气中的氯氟烃。由于氯氟烃可以破坏大气臭氧层而且本身又具有温室效应，因而已受到各国重视。
根据以上综合分析，如果按现二氧化碳等温室气体浓度的增加幅度，到21世纪30年代，二氧化碳和其它温室气体增加的总效应将相当于工业化前二氧化碳浓度加倍的水平，可引起全球气温上升1.5-4.5℃超过人类历史上发生过的升温幅度。由于气温升高，两极冰盖可能缩小，融化的雪水可使海平面上升20-140cm，对海岸城市会有严重的直接影响。
甲烷
甲烷是在缺氧环境中由产甲烷细菌或生物体腐败产生的，沼泽地每年会产生150Tg（1T=1012）消耗50Tg，稻田产生100Tg消耗50Tg，牛羊等牲畜消化系统的发酵过程产生100-150Tg，生物体腐败产生10-100Tg，合计每年大气层中的甲烷含量会净增350Tg左右。它在大气中存在的平均寿命在8年左右，可以通过下面的化学反应：
CH4+OH→CH3+H2O
消耗掉，而用于此反应的氢氧根（OH）的重量每年就达到500Tg。
一氧化二氮
一氧化二氮在大气层中的存在寿命是150年左右，尽管在对流层中是化学惰性的，但是可以利用太阳辐射的光解作用在同温层中将其中的90%分解，剩下的10%可以和活跃的原子氧O（1D）反应而消耗掉。即使如此大气层中的N2O仍以每年0.5-3Tg的速度净增。
N2O+hv→N2+O(1D)
N2O+O（1D）→N2+O2
N2O+O（1D）→2NO
氯氟碳化合物
氯氟碳化合物（CFC-11和CFC-12），它们在对流层中也是化学惰性的，但也可在同温层中利用太阳辐射光解掉或和活性碳原子反应消耗掉。
CCl₃F+hv→CCl₂F+Cl,
Cl₂F₂+hv→CClF₂+Cl
CCl₃F+O（1D）→CCl₂F+ClO
CCl₂F₂+O（1D）→CClF+ClO
谈谈全球变暖的主要原因，以及我们将要采取的主要措施
工厂大量排放废气、废渣和固体废弃物；汽车的尾气，人类滥砍乱伐
全球变暖是指全球气温升高。近100多年来，全球平均气温经历了冷－暖－冷－暖两次波动，总得看为上升趋势。进入八十年代后，全球气温明显上升。1981～1990年全球平均气温比100年前上升了0.48℃ 。导致全球变暖的主要原因是人类在近一个世纪以来大量使用矿物燃料（如煤、石油等），排放出大量的CO2等多种温室气体。由于这些温室气体对来自太阳辐射的短波具有高度的透过性，而对地球反射出来的长波辐射具有高度的吸收性，也就是常说的温室效应"，导致全球气候变暖科学家早就警告，海平面大幅升高，不仅给许多小的岛国带来灭顶之灾，也将威胁其他国家的沿海地区。北极熊等众多生物将因为失去赖以生存的环境而灭绝。 全球气候变暖还将导致高温、热浪、台风、强降水事件发生频率的增加。秦大河告诉记者，去年中国发生的几次强台风、重庆遭遇的伏旱、长江水位偏低在某种程度上往往和全球气候变化有联系。 偏暖的天气对农作物的影响十分明显。30年来，法国苹果树的开花期已经提前了10天，玉米的播种季节提前了1个月。今年12月份以来，江苏省大部地区气温持续偏高，引发植物反季节开花，南京市一些区域的桂花在严冬开放。 科技部、中国气象局、中国科学院等部门不久前发布的《气候变化国家评估报告》指出，气候变暖使农业需水量加大，供水的地区差异也会加大，为适应生产条件的变化，农业成本和投资需求将大幅度增加。 一些专家认为，如不考虑改良品种等技术因素，由于气候变暖的影响，21世纪后半期，中国主要农作物，如小麦、水稻和玉米的产量最多可下降37％。牧业方面，气候变化导致的干旱化趋势，使半干旱地区潜在荒漠化趋势增大，草原界限可能扩大，高山草地面积减少，草原承载力和载畜量的分布格局会发生较大变化。 偏暖的天气正在改变人们的冬季活动：在新疆阿勒泰地区，连续三个月气温同比明显偏高，令滑雪场上的积雪正逐渐减少，游客减少九成。 暖冬使得各种病菌、病毒活跃，病虫害滋生蔓延。蚊子、跳蚤、老鼠等有害动物被冻死的几率降低，这些传染病载体的数量大增，对人类健康构成了严重威胁。 科学家们认为，森林等植被横遭毁坏和温室气体排放逐日增加是气候变暖的主要原因。人类长期使用煤炭、石油等燃料排放的二氧化碳是最主要的温室气体。 为了减少温室气体的排放，中国近年来采取了一系列措施，提高能源使用效率，大力开发利用核能、生物质能源、太阳能、风能等清洁能源。过去20多年，中国大力开展植树造林、加强生态环境保护，森林覆盖率有所增加，中国森林累计净吸收30．6亿吨二氧化碳。
球气候系统指的是一个由大气圈、水圈、冰雪圈、岩石圈（陆面）和生物圈组成的高度复杂的系统，这些部分之间发生着明显的相互作用。在这个系统自身动力学和外部强迫作用下（如火山爆发、太阳变化、人类活动引起的大气成分的变化和土地利用的变化），气候系统不断地随时间演变（渐变与突变），而且具有不同时空尺度的气候变化与变率（月、季节、年际、年代际、百年尺度等气候变率与振荡）。 气候系统是地球系统的主要部分之一。地球系统还包括人类与生命系统，社会—经济方面等。它是一个完整的、相互关联的具有复杂的代谢和自身调节机制的系统。它的生物过程与物理和化学过程强烈的相互作用，以此构成复杂的地球生命支持系统。气候系统变化的原因 引起气候系统变化的原因有多种，概括起来可分成自然的气候波动与人类活动的影响两大类。前者包括太阳辐射的变化，火山爆发等；后者包括人类燃烧化石燃料以及毁林引起的大气中温室气体浓度的增加，硫化物气溶胶浓度的变化，陆面覆盖和土地利用的变化等。自然因素与气候变率 气候系统所有的能量基本上来自太阳，所以太阳能量输出的变化被认为是导致气候变化的一种辐射强迫，也就是说太阳辐射的变化是引起气候系统变化的外因。引起太阳辐射变化的另一原因是地球轨道的变化。地球绕太阳轨道有三种规律性的变化，一是椭圆形地球轨道的偏心率（长轴与短轴之比）以10万年的周期变化；二是地球自转轴相对于地球轨道的倾角在21.6°—24.5°间变化，其周期为41000年；三是地球最接近太阳的近日点时间的年变化，即近日点时间在一年的不同月份转变，其周期约为23000年。 另一个影响气候变化的自然因素是火山爆发。火山爆发之后，向高空喷放出大量硫化物气溶胶和尘埃，可以到达平流层高度。它们可以显著的反射太阳辐射，从而使其下层的大气冷却。人类活动加剧了气候系统变化的进程 人类活动引起的全球气候变化，主要包括人类燃烧化石燃料，硫化物气溶胶浓度的变化，陆面覆盖和土地利用的变化（如毁林引起的大气中温室气体浓度的增加）等。 人类活动排放的温室气体主要有6种，即二氧化碳（CO2），甲烷（CH4），氧化亚氮（N2O），氢氟碳化物（HFCS），全氟化碳（PFCS）和六氟化硫（SF6）其中对气候变化影响最大的是二氧化碳。它产生的增温效应占所有温室气体总增温效应的63%。且在大气中的存留期很长，最长可达到200年，并充分混合，因而最受关注。 温室气体的增加主要是通过温室效应来影响全球气候或使气候变暖的。地球表面的平均温度完全决定于辐射平衡，温室气体则可以吸收地表辐射的一部分热辐射，从而引起地球大气的增温，也就是说，这些温室气体的作用犹如覆盖在地表上的一层棉被，棉被的外表比里表要冷，使地表辐射不至于无阻挡地射向太空；从而使地表比没有这些温室气体时更为温暖。 自1750年以来，由于人类活动的影响，全球大气二氧化碳、甲烷和氧化亚氮等温室气体浓度显著增加，2005年全球大气CO2浓度为379ppm,目前已经远远超出了根据冰芯记录得到的工业化前六十五万年以来的自然变化浓度范围，是65万年以来最高的。根据多种研究结果证实了过去50年观测到的大部分全球平均温度的升高非常可能是由于人为温室气体浓度的增加引起的。
中科院大气物理研究所的机构设置
中国科学院气候变化研究中心（CCRC)是中国科学院的非法人研究单元。在中国科学院和国家有关部门的指导和支持下，针对国家气候变化外交和国家可持续发展的需求，组织和协调我院相关研究队伍，从事有关气候变化的科学基础、影响和适应、对策的战略性、综合性和关键性科学问题集成研究，为国家适应和应对气候变化问题的决策提供有力科学支撑。
该中心的总目标是：协调组织院内与气候有关的研究力量，面向国家适应气候变化与可持续发展的需要，开展综合和集成研究，为政府决策提供科学支撑；把中心建成为国家应对环境外交谈判的科学“智库”；培养中国科学院气候变化研究的核心力量；代表中国科学院进行气候变化领域的重大国际合作。
近期目标有：完成中国科学院气候变化研究中心的组建；针对国家环境外交谈判和应对气候变化的国家需求，对已有成果进行系统总结评估和集成；部署一些新的研究项目，形成新的研究计划；根据需要，不定期形成若干有关最新研究成果的战略研究报告；筹建气候变化综合信息数据库。
CCRC的主要研究内容包括以下方面：
一、面向国际谈判的研究
包括从决策者和谈判者领取任务，有针对性攻关以及根据集成研究的成果提出建议，争取谈判的主动权。
二、面向国家应对气候变化决策的研究
包括根据国家发展规划和计划, 提出我国区域气候变化趋势及其对社会、经济发展影响的国家报告以及采用虚拟试验等科学方法提出适应和缓解气候变化的最优对策建议
三、面向气候变化的基础科学问题研究
包括气候变化归因、预测、影响与适应、对策研究。
CCRC的学术委员会由来自中国科学院大气物理所、地质与地球物理研究所、地球环境研究所，遥感应用研究所、海洋研究所、青藏高原研究所、寒区旱区环境与工程研究所、地理科学与资源研究所、南海海洋研究所、南京土壤研究所、科技政策与管理科学研究所，中国气象局、国家海洋局，美国夏威夷大学以及国家发改委应对气候变化司、国家科技部社会发展科技司的专家组成。学术委员会的主任室丁仲礼院士，符淙斌院士和吴国雄院士为副主任。CCRC管理委员会由来自中国科学院资源环境与技术局、大气物理所、地址与地球物理研究所、科技政策与管理科学研究所、生态环境研究中心、青藏高原研究所、寒区旱区环境与工程研究所、南海海洋研究所、海洋研究所、计划财务局、人事教育局以及高技术研究与发展司的领导组成。管理委员会的主人是资环局范蔚茗局长，副主任为大气物理所所长王会军研究员以及资环局常旭副局长。CCRC主任为王会军，副主任有郭正堂（地质与地球物理研究所、于贵瑞（地理所）、王毅（政策所）、廖宏（大气物理所）、延晓冬（大气物理所）和周天军（大气物理所）。中心学术秘书为张颖博士。已有固定成员包括姜大膀、鞠丽霞、乐旭、富元海、施宁（博士后）、张颖。 云降水物理和强风暴一直大气物理研究所研究的重要领域，在60-70年代大气所先后组建了云雾物理研究室和中尺度暴雨研究室。在我国著名科学家顾震潮、陶诗言、黄美元、周秀骥、周晓平和赵思雄等带领下，通过半个世纪的开拓和发展，我国云降水物理、人工影响天气以及强对流天气和中尺度动力学的研究得到长足的进步：（1）对云的结构和降水的过程有了一定了解，研究提出了世界著名的暖云云滴起伏增长理论，很好的解释了当时困扰国际云降水物理界的一大难题，即云滴由凝结增长转到重力碰并增长的门限问题，这是我国云降水物理学家对本领域的一大科学理论贡献；（2）开创了我国暴雨等灾害性天气的研究，提高了暴雨预报的水平，在暴雨发生的机制和预报方法研究方面做出了重要的贡献；（3）研究冰雹云物理，提出了冰雹云分类和识别方法以及人工防雹技术，对我国人工防雹的理论和技术研究做出重大贡献，引领中国的人工防雹工作。暴雨和云降水物理分别研究获中国科学院自然科学一等奖和二等奖。撰写了出版了《中国之暴雨》、《云降水物理基础》和《冰雹和人工防雹》等专著和一些相关文章，同时培养了一批中青年科技人才。
云降水物理和强风暴实验室是以大气所原云雾物理研究室和中尺度暴雨研究室为基础组建的。自组建以来，坚持探测试验、数值模拟和理论研究相结合，重视探测技术研发、实验和探测设计和模式研制和发展，集中研究关系国计民生的重大天气系统中的云和降水物理过程、各种强对流灾害性天气过程，以揭示典型降水云系自然降水形成过程、人工影响云降水的理论和方法、中尺度暴雨形成的机理以及提高预报水平的方法，同时研制了研究所需的特种观测仪器。
经过近些年的努力，实验室已经在云降水物理、人工影响天气以及中尺度强风暴等研究领域形成特色和优势，在若干相关重大科学问题的研究上取得了有影响的一系 列创新成果，扩大了社会影响，在国内外有较高学术地位。（1）对作为人工增雨的典型层状云系得宏微观结构、水分收支、降水过程和机制作了较为深入的探测分析和数值模拟相结合的研究，比较清楚地了解了层状云系的相态和粒子谱结构和降水形成环节，发展了层状云三层概念模型，提出了人工增雨潜力综合评估的方法，建立了人工增雨科学概念模型。（2）对强风暴云体——冰雹云的宏观特征、冰雹形成的微物理过程和催化防雹的机制做了观了分析和数值模拟研究，发展了三维冰雹云催化数值模式，该模式已在全国十多个省相关研究部门和一些大学应用；提出了用冰雹云回波顶部的温度作为参数的识别指标，该识别方法已被列入全国人工防雹条例，成为指导各地人工防雹作业的规范。（3）对暴雨过程做了定量诊断研究。研究了暴雨预报的动力理论，提出了暴雨预报技术，提高了暴雨预报水平。其中包括广义湿位涡暴雨预报技术、对流涡度矢量预报新技术、广义标量锋生预报技术、广义湿位温梯度与干冷平流梯度相结合的湿热力平流参数预报新技术、适用于低涡暴雨预报的水汽垂直螺旋度预报新技术和波作用密度暴雨预报技术。
实验室与国际相应的研究机构和学术组织具有广泛的联系与合作，与美国国家大气海洋局（NOAA- National Oceanic and Atmospheric Administration）下属的强风暴实验室（NSSL-National Severe Storms Laboratory）有着密切的合作，经常有科学家互访；与俄克拉荷马大学的强风暴分析预报中心（CAPS- Center for Analysis and Prediction of Storms, University of Oklahoma）建立了战略合作关系；与俄罗斯大气物理研究所建立了年访制度；与韩国气象科学研究所建立了年度学术交流机制。
实验室瞄准国际大气科学前沿和国家需求，通过以上研究和合作研究， 2005~2009年，实验室获得国家科技进步二等奖一项（单位排名第2，个人排名第5），中国气象局研究开发奖一等奖（个人排名第5），省部级科学技术进步二等奖4项，在国际SCI刊物发表论文106篇，在国内CSCD刊物发表论文近120篇，编著2部。代表性成果发表在《J. Geophys. Res.》、《Geophys. Res. Lett.》、《J. Atmos. Sci.》、《Mon.Wea.Rev.》、《Weather and Forecasting.》等国际一流学术刊物上。 中国科学院大气物理研究所中层大气和全球环境探测重点实验室（LAGEO）成立于1995年4月。第一、二届实验室主任分别由吕达仁院士和陈洪滨研究员担任，学术委员会主任为周秀骥院士。
实验室自成立以来，凝聚和培养了一批优秀人才，并以基础研究和应用基础研究并重，围绕中层大气、大气物理过程、大气和环境遥感等有关的科学问题开展研究，旨在为临近空间区域开发利用和安全、大气物理过程遥感与监测和国民经济可持续发展提供理论和技术支撑。主要学科方向有：1. 中层大气过程及其天气和气候效应，2. 大气辐射、大气与环境遥感，3. 全球大气电学、雷电与雷暴电学，4. 先进大气与环境探测技术。
近五年来，实验室承担的国家和省部级各项科研项目达50余项，其中包括国家“973”重大基础项目课题、国家自然科学基金重大课题、重点课题、中国科学院知识创新工程重要方向性项目和省部级重点科研项目。近三年来，在国内外核心刊物上发表学术论文近200篇，其中SCI（E）论文60多篇，专利5项。
实验室现有研究人员36人（4人返聘），其中，中国科学院院士1人、国家杰出人才基金获得者1人、海外杰出青年科学基金获得者1人；在职博士生导师6人，研究员13人、副研、高工10人；具有博士学位者22人。实验室现有客座研究员3人，均为国外著名高校的知名专家。实验室现有博士生24人，硕士生18人，博士后2人。
实验室已成为我国培养大气物理和中层大气高层次科研人才的摇篮之一， 已有大批年轻有为的年轻学者从这里脱颖而出，走进了世界著名的大气科学研究机构，有大批青年学者成为国内大气科学研究领域的学科骨干和国防现代化建设的中坚力量。实验室作为国内外学术交流与科研合作的平台，与美国、法国、德国、日本、英国、加拿大、港台地区等开展了广泛的学术交流与科研合作。与此同时，实验室研究和技术人员也有数十人次到发达国家和地区开展科研合作与学术交流。
实验室现有价值3000多万元的科研仪器设备，并以中国科学院知识创新工程为契机，研制和购入了大批国内外先进的大型仪器设备，增强了科研技术平台的建设。代表性的仪器设备有：大型VHF测风雷达系统、X波段多普勒偏振雷达、DOBSON大气臭氧垂直总量仪、平流层高空科学气球发放、测控与回收等综合技术系统、气溶胶和辐射研究实验平台、车载激光雷达系统、臭氧及一氧化碳气体分析采集及32米气象塔、MODIS卫星资料接受平台、多参量高时间分辨雷电探测和记录综合观测系统等。
实验室实行“开放、流动、竞争、联合”的运行机制。通过加强国际、国内学术联系，建立稳定的合作渠道，实现科技资源互补共享，旨在把实验室建设成为国家中高层大气和大气物理的高层次人才培养基地、高水平科研基地和国际学术交流中心，带动国内相关学科的发展，成为既能服务于国家和国防目标，又能进行高水平科技创新研究的国内外一流实验室。 “大气边界层物理和大气化学国家重点实验室”（英文简称 LAPC）于1988年利用世界银行贷款开始筹建，1991年经中国科学院批准正式成立并对外开放；1995年通过国家计委验收；2000年通过国家第一次评估；2005年作为定标实验室通过第二次评估，成绩良好。实验室坐落于中国科学院北京325米气象塔院内，风景秀丽，依托单位是中国科学院大气物理研究所，现任学术委员会主任为中科院院士吕达仁院士，实验室主任为王自发研究员。
实验室是建立在大气科学两个重要的分支学科（大气边界层物理与大气化学）结合点上的国家重点实验室，具有独特的学科交叉优势。20多年来，实验室始终开拓创新、锐意进取，发展和利用了理论研究、实验室模拟试验、野外立体综合观测实验、卫星遥测以及数值模拟等多种研究手段，在大气边界层物理，大气化学模式，及在学科交叉点上发展起来的碳氮生物地球化学循环研究领域，持续保持领先优势；近10年来，实验室在区域大气污染联网观测、预测和预报研究领域异军突起；近5年来，实验室在大气化学过程与气候变化的相互作用这一最年轻的研究领域占据了制高点。经过20多年的不懈努力，实验室产出了大量高水平研究成果，培养了大批优秀人才，建立了若干高水平的实质性国际合作平台，积累了相当规模的先进仪器设备，特别是培养和造就了一支研究水平高、学科搭配和年龄梯度合理的科研队伍，加之健全的规章制度和科学民主的管理体制，使实验室最近5年跃上了一个新台阶。
实验室的总体定位：
大气边界层物理和大气化学国家重点实验室定位于低层大气中物理和化学过程的基础研究。面向国际学科发展前沿和国家发展需求, 坚持观测实验、理论分析和数值模拟相结合, 引领我国大气边界层物理和大气化学学科发展与交叉，培养杰出人才，建设优秀团队，在大气边界层基础理论、大气化学模式发展与应用、海洋地球生物化学循环关键过程、大气化学过程与气候变化相互影响等关键研究领域，开展关键性、前瞻性的基础和应用基础研究，成为此领域代表国家水平、具有国际影响力的一流国家重点实验室。同时作为大气边界层物理和大气化学学科发展、人才培养和应用研发基地，为社会和经济可持续发展服务，为国家气候和环境外交提供科学支撑。
实验室的研究方向：
实验室根据目前国内外学科发展趋势、学科前沿走向和国家战略需求，结合近期自身特色发展优势与长期工作积累，不断调整和完善研究方向。目前的研究方向和内容为：
（1）大气边界层物理
城市复杂下垫面湍流相干结构和边界层阵风机理，非均匀下垫面大气边界层结构和交换过程；不同生态系统地-气湍流物质、能量交换规律及特征；海洋大气边界层物理过程，数值模式中的大气边界层参数化。
（2）大气化学与大气环境
大气边界层物理和大气化学联网观测研究；气态污染物和气溶胶化学在线观测仪器及光化学烟雾箱研制；区域大气复合污染的形成机制、输送过程与演变机理；自主知识产权空气质量数值预测模式研制和多模式集合预报平台；突发条件仿真、多相态污染过程模拟、观测与模拟技术有机结合的突发性大气污染风险场模拟预警技术以及移动平台的研制与集成。
（3）碳氮生物地球化学循环
温室气体浓度及界面交换通量观测技术完善与提高；人类活动与气候变化对温带半干旱草原、高寒草甸草原和青藏高原地区物质与能量收支变化的影响；农业面源氮素气体排放机制、调控途径及其对气候变化的响应；温带林地碳氮过程和界面物质能量交换通量特征及环境变化响应；森林生态系统挥发性有机物排放；建立和发展自主知识产权的陆地生态系统碳氮循环过程模型，为编制国家温室气体清单、制定陆地温室气体减排增汇策略和履约谈判服务。
（4）大气化学与气候变化
大气成分变化与气候变化之间的相互作用；从化学过程和机理上研究温室气体、对流层臭氧和气溶胶在气候变化中的作用；气候变化对污染物输送、分布和浓度的影响；气溶胶-云-气候相互影响；地球气候系统模式中生物地球化学过程和机理模式研制；国家节能减排对大气环境和气候的影响评估。
实验室的发展目标：
在大气边界层物理、大气化学、碳氮生物地球化学循环与气候变化研究方面，作出国际上有重要影响的系列基础研究和基础性工作；在大气环境与空气污染预报等应用基础研究方面，为我国经济和社会可持续发展做出重大贡献。 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室（英文缩写LASG）成立于1985年，同年9月正式对外开放，1989年晋升为国家重点实验室。在前三任主任曾庆存院士、吴国雄院士、王斌研究员的领导下，LASG成为蜚声国内外的大气科学和地球流体力学研究机构，并在1988、1992、1996、2000、2005、2010的国家评估中，成为连续六次获得优秀的国家重点实验室（其中2005年为免评获优）。LASG于1990年被国家计委和中科院授予先进集体称号，1994年获国家计委金牛奖，2004年获科技部“国家重点实验室计划先进集体”（金牛奖），2011年获科技部“十一五”国家科技计划执行优秀团队奖。李崇银院士为现任学术委员会主任，陆日宇为实验室主任。
根据国内外学科发展趋势和国民经济建设的需要，以及知识创新时期对国家重点实验室的新要求，实验室当前的研究方向为：研究和发展地球流体（大气和海洋）宏观演变规律和机理的系统理论；研究天气和气候动力学理论，掌握天气气候系统变化规律及其异常的发生机制；发展模块化地球系统模式和区域模式系统，开展数值模拟研究，为提高预测能力，预防和减轻天气气候灾害，合理利用气候和水资源提供新理论新方法。实验室的重点研究领域为：1）地球系统模式研发与应用研究；2）天气气候动力学；3）天气气候可预报性；4）地球流体力学，并确定气候问题的研究为未来5年的重点研究内容。
自2001年以来，实验室的重担落到了年青一代领导班子身上，经过近十年的努力，在原来的基础上更上一层楼，取得可喜的成绩。2001年，李崇银当选中科院院士；赵思雄获何梁何利科技进步奖；穆穆等获中科院自然科学一等奖；王会军获得国家杰出青年基金（简称“杰青”）；刘屹岷获全国百篇优秀博士论文。2002年，LASG研究团队获国家基金委“创新研究群体科学基金”的资助；李崇银获何梁何利科技进步奖；张人禾（2001年之前为LASG成员）获杰青。2003年，LASG学术顾问叶笃正荣获国际气象最高奖-IMO奖；王斌撰写的研究案例获计算机世界最高荣誉奖-21世纪成就奖；黄荣辉、张学洪获国家科技进步一等奖；吴国雄当选国际气象学和大气科学学会（IAMAS）执行局副主席；李建平获杰青。2004年，LASG研究团队获中科院“创新团队国际合作伙伴计划”项目的资助。2005年，叶笃正荣获国家最高科技奖；曾庆存等获国家自然科学二等奖；穆穆、王斌被授予全国优秀博士后；LASG成功主办大型国际系列会议-IAMAS 2005。2006年，吴国雄、李建平申请的973项目获资助；LASG 的“创新研究群体科学基金”获延续资助；宇如聪（2004年以前为LASG成员）获杰青；王斌当选世界气象组织大气科学委员会委员；段晚锁获得全国百篇优秀博士论文。2007年，吴国雄作为第一位来自亚洲的学者当选IAMAS主席；穆穆当选中科院院士；吴国雄等获国家自然科学二等奖；石广玉作为第一个日本以外的学者获日本气象学会最高奖-藤原奖；陆日宇获杰青；李建平任亚洲季风年国际计划项目办公室主任。2008年，吴国雄获何梁何利科技奖；穆穆当选发展中国家科学院（原第三世界科学院）院士；Bin Wang当选美国气象学会理事；王斌当选世界气候研究计划（WCRP）耦合模拟工作组（WGCM）成员；李建平任东亚气候国际计划(AMIP/EAC)共同协调人。2009年，LASG的“创新研究群体科学基金”获第二次延续资助，成为本领域唯一获得连续三期资助的群体项目；王会军申请的973项目获资助；刘屹岷获杰青；周天军当选WCRP亚澳季风工作组(AAMP)成员；李建平当选国际气候委员会(IAMAS ICCL)委员。
LASG迄今共获国家级和省部级奖励30项，其中国家奖10项（自然科学二等奖3项、三等奖3项，科技进步奖一等奖1项、二等奖3项），中科院一等奖11项（自然科学奖6项，科技进步奖5项），多次参加各类国际模式比较计划、在大型重要国际会议上作特邀报告、主办大型重要国际系列学术会议，在重要国际学术组织担任职务、参与国际研究计划的决策等，使得实验室成为一个具有国际知名度的大气科学研究中心和人才培养基地。
LASG自1996年以来新当选中科院院士4人，中国青年科学家奖1人，中国青年科技奖2人，培养杰青8人，海外青年学者合作基金4人，中科院“百人计划”5人、全国百篇优秀博士论文奖获得者3人、中科院十大杰出青年3人、中科院青年科学家奖5人，中青年973项目课题负责人11人。目前，LASG在岗科研人员51人，研究生约120人，是一支以中青年学术骨干为主体的研究队伍。LASG设置了地球气候系统模式、天气气候动力学、天气气候可预报性和地球流体力学四个创新团队，配备了一支技术力量雄厚的支撑队伍。自2001年至今，LASG资助开放课题85项，邀请访问学者439位，聘请海外博士生合作导师12位，客座研究员17位，特聘研究员8位，他们为LASG的发展作出了应有的贡献。 中国科学院东亚区域气候－环境重点实验室是经中国科学院批准、在原中国科学院大气物理研究所全球变化东亚研究中心基础上成立的开放实验室。研究领域包括东亚区域环境、气候变化等全球变化研究的诸多方面，多学科交叉研究是本实验室的基本特色。同时，实验室还承担了国际START组织（全球变化分析、研究和培训系统）东亚区域研究中心的国际职能。
为了认识区域环境系统的行为规律和机理，发展预测理论和方法，建立人类有序适应对策的科学基础，实验室设置下列主要研究方向：
1、季风气候-生态系统-人类活动相互作用机理及协同观测；
2、地球系统区域模式的发展和应用；
3、全球变化的区域影响和人类适应。
实验室为国家在全球变化领域的重大项目的实施和完成做出了较大贡献。先后主持了国家在全球变化领域的有关“攀登计划”项目， 国家基础研究规划”（973）项目，并参加或负责了一批国家自然科学基金重大、重点项目和中科院重大项目研究。目前正在主持“国家基础研究规划”（973）项目 “北方干旱化与人类适应”；同时主持国家基金委重大国际合作项目：亚洲和北美半干旱区大气-植被-水相互作用的比较研究，国家基金委重点项目：增暖背景下西北西部区域气候及水分过程发生变化的机理研究；正在组织和实施大型国际合作计划“季风亚洲区域集成”，同时发起并组织国际亚太网合作项目：区域模式比较计划第三阶段。
实验室的若干研究工作具有国际影响：
1、“季风驱动的生态系统”和“广义季风系统”科学概念的提出，和以此为指导发展的区域环境系统集成模拟系统（RIEMS）；
2、以土地利用和变化为核心的区域环境系统数值模拟；
3、实验室领导的“亚洲区域模式比较计划”（RMIP）国际项目（对东亚气候和环境的模拟中，RIEMS的综合表现在参加RIMP的国际上10个主要的区域模式中居于领先）；
4、可适用各种气候和生态系统的大气－植被相互作用模式（AVIM），在国际生态系统模型/数据比较计划”（EMDI,1999-2002）中获得较高评分。
实验室还在区域环境系统的非线性动力学和极值研究、土壤湿度研究、生态系统模式、卫星遥感在气候和宏观生态学研究中的应用和大气辐射研究等方面开展研究。最近，在973项目的支持下，以北方干旱化为对象，提出了有序人类适应的新的科学思想。
实验室拥有一支较强的研究队伍，高级研究人员中包括中国科学院院士2名，研究员12名，副研究员多名。 建设中。
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