被誉为“亚洲水塔”的青藏高原及其周边高山，是亚洲多条大河的发源地，为近20亿人提供着淡水资源。中纬度西风带所输送的水汽是这一区域重要的水分来源。然而，西风携带的水汽究竟如何跨越喜马拉雅山脉进入亚洲水塔内部，长期以来是学界关注的科学难题。 2022年5月，在第二次青藏高原综合科学考察研究中“巅峰使命”珠峰综合科考的支持下，实验室高寒区大气-水体相互作用与环境安全研究方向环境变化与多圈层过程团队高晶研究员带领科考队员，在珠穆朗玛峰北坡海拔4270米的珠峰观测站利用浮空艇科学观测平台，开展了从地表直至海拔9050米的大气水汽及其稳定同位素（δDv和d-excessv）的垂直变化过程观测，首次获得了该区域多种大气组分的完整垂直剖面数据。该观测聚焦两个关键科学问题：春末西风带如何将源自喜马拉雅以南的水汽输送至高原内部；在这一高空输送过程中，大气水汽稳定同位素是否会发生显著变化。

20世纪80年代末，Raymo等科学家提出著名的“隆升–风化”假说，认为以青藏高原为代表的山脉隆升通过增强硅酸盐风化进而消耗大气CO2，从而驱动新生代全球降温。新生代海水δ7Li升高约9‰长期被视为“隆升–风化”假说的关键证据之一。隆升加强风化导致的入海7Li通量是否主要驱动了海水δ7Li升高，始终缺乏直接来自青藏高原地区的河水锂同位素记录约束。 针对这一科学问题，科研人员克服了造山带沉积记录稀缺及流域古水体锂同位素重建难度大的挑战，选取了青藏高原南北气候与剥蚀背景具有显著差异的代表性区域开展研究：南部为尼泊尔喜马拉雅山麓Siwalik前陆盆地河流相沉积序列，代表季风控制的湿润和强侵蚀环境；北部为柴达木盆地深钻岩芯，代表中纬度西风控制的干旱与中度侵蚀环境。

近日，中国科学院青藏高原研究所、北京大学碳中和研究院等单位合作，在Nature Communications在线发表题为“Global methane emissions rebounded in 2024 despite a deceleration in atmospheric growth”的研究论文。该研究依托我国自主研发的“贡嘎”-甲烷大气反演系统，结合多套自主研发的湿地甲烷过程模型，系统评估了2019-2024年全球甲烷收支变化，揭示了近年来大气甲烷浓度变化背后的源汇机制。

气候变暖正以前所未有的速度加剧了全球干旱事件发生的频率、持续时间和强度，且预计在未来还将进一步增加。频繁的干旱事件将降低物种的栖息地质量，并影响不同物种的生存策略，进一步导致繁殖失败，甚至种群减少。近期发生的极端干旱已导致部分生物多样性热点区出现栖息地丧失和种群死亡。因此，面对快速的气候变化，全面评估干旱加剧对生物多样性热点区内物种的影响，对于指导先发制人的保护工作至关重要。

亚洲水塔的水循环受中纬度西风与印度夏季风的季节性交替调控。尽管印度夏季风贡献了亚洲水塔南部约70%的年总降水量，但越来越多的研究表明，西风是亚洲水塔水循环演变的重要动力调控因素。西风不仅主导亚洲水塔北部和西部地区的水文气候过程，还通过西风—季风相互作用，调控降水季节变化和印度夏季风强度，进而影响该地区春季积雪、冰川物质平衡以及水资源空间异质性。因此，准确约束西风水汽传输的时空变化，对于理解和预估亚洲水塔未来水资源稳定性及风险管理具有重要意义。然而，由于观测资料匮乏，西风平流输送的水汽如何集成于亚洲水塔的大气水循环及其发生机制仍不清楚。特别是在无降水条件下，复杂地形、边界层过程及残余水汽如何与西风传输的外源水汽相互作用改变区域大气水汽含量和分布，仍缺乏系统认知。该过程的解析对非季风期的大气水汽来源及区域水循环变化尤为重要。为破解这一关键难题，在第二次青藏高原综合科学考察研究支持下，实验室高寒区大气-水体相互作用与环境安全研究方向高晶研究员和姚檀栋院士联合法国国家科学院LSCE实验室、俄亥俄州立大学伯德极地中心、德国AWI研究所、挪威卑尔根大学、中国科学院空天信息创新研究院等国内外多个研究团队，经过八年科学攻关，成功完成了32次高海拔区浮空艇大气水汽稳定同位素（δDᵥ和d-excessᵥ）和气象要素三维综合观测，并结合同位素理论模型及同位素示踪大气环流模式（ECHAM6-wiso）模拟，揭示了在西风主导的冬春季稳定天气条件下亚洲水塔水汽输送的垂直输送带调控机制。

全球变暖背景下的多年冻土融化被视为地球系统的关键临界要素之一，其封存数千年至上万年的有机碳一旦被微生物分解，将释放大量温室气体，加剧气候变暖。虽然已有研究表明热喀斯特等富冰区快速融化过程可触发不可逆碳释放，但这些认识主要来源于极端融化情景的模拟。对于更为普遍发生的渐进式多年冻土融化是否同样存在临界转变，长期缺乏直接观测证据。 决定多年冻土碳-气候反馈的核心在于三个关键过程：增暖如何改变光合碳固定、增暖如何驱动生态系统呼吸、以及最关键的—增暖在多大程度激活多年冻土老碳的分解释放。本研究假设：当变暖驱动的老碳损失的增量超过碳固定收益时，系统将跨越临界点进入不可逆的正反馈阶段。然而，由于缺乏对碳通量与地下碳动态的同步观测，上述过程长期处于“黑箱”状态；特别是气候变暖是否、以及在多大程度上触发老碳释放，仍存在很大争议。 为破解这一关键难题，实验室高寒生态变化与生态安全研究方向在青藏高原典型多年冻土区（海拔约4800m）开展了多梯度红外模拟增温实验（对照、+1°C、+2°C和+4°C）。通过持续5年的高频生态系统碳通量观测，结合不同土壤深度CO2浓度与稳定碳同位素（δ13C-CO2）监测，并辅以室内培养实验与贝叶斯同位素混合模型，实现了对不同碳源贡献的定量分离，从而首次在真实多年冻土生态系统中捕捉潜在的临界转变行为。

植物物候（如返青期和开花期）是生态系统响应气候变化的重要指标。随着全球气候变暖，植物春季物候普遍提前，但增温也可能引发土壤干旱等，从而推迟物候。尽管已有大量研究探讨了增温和降水变化及其互作效应对植物物候的影响，但目前尚未有一致的结论，特别是发现温度与降水变化对植物物候的影响存在协同、拮抗和没有互作效应。所以，我们假设这些差异可能源于不同试验地点的环境气候条件不同，尤其是干旱程度的差异（图1a）。特别是不同植物功能群植物（如禾草、莎草、杂类草和豆科植物）的抗旱性或耐旱性不同，它们对气候变化的响应也可能不同，进而导致不同植物物候对温度与降水变化及其互作效应表现出不同的响应模式。

河流洪水作为典型的自然灾害，其形成机制复杂且影响深远，是全球气候变化与水文科学领域的核心研究热点之一。青藏高原作为“亚洲水塔”，拥有丰富的冰川与积雪资源，冰雪融水是该区域流域径流的关键组成部分，对下游数十亿人口的水资源安全至关重要。在全球变暖背景下，该区域升温速率显著高于全球平均水平，不仅会引发极端降水事件，更导致冰川退缩、积雪消融速率加快，冰雪融水释放过程发生显著改变。这种“极端降水增加+冰雪融水异常释放”的叠加效应，使得流域洪水形成机制更趋复杂，但目前学界对降雨、融雪、融冰三类水源在不同流域洪水形成中的定量贡献仍缺乏系统认知，尤其对冰雪融水在洪水过程中的多重作用解析不足，制约了对该区域洪水风险的精准评估与科学防控。

源自冰碛湖的溃决洪水是全球高山地区最具破坏性的冰川灾害之一，可在短时间内沿河谷传播数十至上百公里，对下游居民生命安全、基础设施和生态系统造成严重冲击。近几十年来，气候变暖引发的冰川退缩和冰湖扩张日益加剧，但冰湖溃决洪水是否在全球或区域尺度上呈上升趋势，其变化是否与气候变暖直接相关，长期以来存在争议。这一不确定性在很大程度上源于对历史事件记录的不完整、事件类型混淆以及不同区域资料质量参差不齐等原因。 鉴于此，实验室高寒区大气-水体相互作用与环境安全研究方向系统整合历史文献记录与遥感和地貌证据，依托数据库交叉验证、遗漏事件补充、溃决时间校准等方法手段，构建了当前最为全面和高精度的冰碛湖溃决洪水数据库，对全球和各地区冰碛湖溃决洪水的分布、频率、破坏性及其气候关联性展开研究，为“变暖驱动冰湖溃决”这一判断提供了清晰有力的证据。