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联合国秘书长古特雷斯说，我们正进入“气候紧急状态”。过去8年是全球有记录以来最暖的8年，全球变暖仍在持续。 工业革命以来，人类不断向大气中排放二氧化碳、气溶胶等，导致全球气候变化，不仅对地球气候系统（大气圈、水圈、冰冻圈、生物圈、岩石圈） 产生了重要影响，也反过来威胁到人类的生产生活——这是“碳中和”问题的由来。“碳中和”就是大气中碳的收支相抵，从而抑制由于人类活动造成的大气中二氧化碳增加所导致的气候变暖。 在“碳中和”背景下，需要科学认识气候系统多圈层之间的物质和能量交换过程，了解各圈层之间的碳循环过程，从而更加准确预估未来气候变化。这涉及大气科学、陆地（生态）、海洋科学等自然科学领域多学科交叉。 碳在大气、陆地、海洋之间“交换”“流动”。关键在于人类活动造成的碳排放，引起这些自然系统多少变化、在哪些方面和哪个地方变化。因此，需要研究全球变暖背景下大气、陆地、海洋的变化，特别是这些变化反过来对碳循环的影响。
