发挥中国黄土在全球变化研究中的独特优势，革新研究范式，揭示多尺度气候环境变化机理，提升未来十-百年我国西部气候变化趋势和黄河流域极端气候/天气事件变率预测，为黄河战略实施提供科学理论支撑。重点任务包括：

　　（1）多尺度全球气候变化动力学

　　基于黄土、湖泊、石笋等地质生物记录，结合现代观测资料，发展气候环境要素定量指标新体系和年代学新方法，重建并集成第四纪高分辨率气候环境基准序列，结合地球系统模拟与数据同化，建立穿越时空的亚太气候环境演变数据库。从海-陆-气耦合的角度探讨万年-百年尺度亚太气候环境变化过程及全球联系、跨尺度互馈和突变/临界点产生条件与机理，构建亚太多尺度气候环境变化动力学新理论。

　　（2）西部气候演变历史与趋势

　　我国西部地区面临着全球变化下的严峻气候风险，现代观测资料的时空不足导致对西部气候演变历史重建与趋势预估存在极大不确定性。对石笋、湖泊、树轮、蜗牛等地质生物载体开展多指标高分辨率集成研究，打通古气候和现代气象观测记录的桥梁，定量重建我国西部地区全新世典型阶段，尤其是近500年来的气候环境演化历史和时空特征及其与高低纬、热带海气系统等的关联。基于集成数据、气候模型和人工智能算法，统计与动力模型相结合精准预估西部气候未来十-百年的发展趋势，支撑黄土高原生态安全与黄河流域高质量发展。

　　（3）黄河流域极端气候/天气事件

　　在多尺度气候环境变化和西部地区历史气候演变研究基础上，聚焦黄河流域极端气候与天气事件，发展超高分辨率古天气研究新方向，查明不同冷暖背景下极端天气/气候事件的特征和规律，结合现代观测和数值模拟，探究极端事件与气候背景态之间的关系和机理，预估未来极端气候和天气事件的发生频率和强度变化。通过地球科学与社会科学的交叉融合研究，查明黄河流域极端气候事件对区域社会发展和文明演替的影响，探索自然与社会的互馈机制。

　　黄土的疏松粉沙结构、高水敏性和强湿陷性，使其具有独特的易变性和易灾性，全球变化下黄土高原生态和地质安全面临着全新的挑战。瞄准全球变化下黄土高原水-土-气-生-人互馈作用、区域动态响应及环境安全，开发环境灾害预警与防控新技术体系。重点任务包括：

　　（1）水文循环与水资源安全

　　开展黄土高原三水循环监测示踪，研究气候变化和人类活动影响下黄土高原“三水转化”与循环过程，揭示黄土高原水平衡格局、水资源安全及生态环境演变的互馈关系，阐明黄土高原重大水文事件的地球化学与生态环境效应，开展基于“水资源-水环境-水生态”多目标耦合的黄土高原水文生态调控研究，创新黄土高原水文生态理论，构建黄土高原水文-生态健康保障技术体系和策略。

　　（2）大气环境监测示踪与安全

　　通过黄土粉尘和气溶胶的地球化学循环及对大气环境的影响分析，解析黄土高原和关中盆地大气气溶胶环境效应与调控机制；揭示黄土粉尘-气溶胶大气化学过程及其在全球和区域气候变化和极端天气事件中的作用，评估协同减排策略的环境影响。依托加速器质谱平台，拓展关键人工放射性核素高灵敏分析技术，优化多核素簇环境放射性示踪体系，研究放射性污染物在多圈层系统中的扩散转移规律；同时通过多种宇成核素浓度、比值等“指纹”信息与同位素示踪相结合新视角，开展温室气体排放及大气臭氧来源溯源解析研究，定量评估自然和人为源贡献。

　　（3）重大灾害响应与风险防控

　　围绕黄土高原水-土-气-生互馈过程和重大灾害微-细-宏-巨跨尺度演化，深入探究地质-地表-气候-工程扰动耦合作用下重大生态环境与地质灾害的多过程、跨尺度灾变机理，构建黄土地区水文-生态环境安全和重大地质灾害风险防控的理论与技术保障体系，解决全球变化下黄土高原人-地-生-水协调控制的地球系统科学难题。

　　在全球气候变化和大规模人类活动影响下，如何优化与提升黄土高原生态屏障功能，实现人地和谐、人民富裕和生态健康的可持续发展目标面临挑战。针对这一重大问题，将依托黄土高原地球关键带国家野外站，构建黄土区域地球系统理论，提出全球变化下黄土高原关键因子调控与生态屏障建设优化途径，保障黄河安澜，服务美丽中国建设。重点任务包括：

　　（1）黄土区域地球系统理论

　　从过去与未来、人与自然、全球与区域相结合的视角，研究多圈层、多尺度、多因子相互作用对黄土区域地球系统的影响，分析全球变化影响下黄土区域地球系统（包括植被、生态、水文、侵蚀等）的响应特征、变动幅度、发展趋势及其与黄河水沙演变的关系，构建黄土区域地球系统科学理论；提出黄土高原响应气候变化和大规模人类活动的韧性阈值，从地球系统科学视角为黄土高原生态屏障建设提供理论基础，服务区域可持续发展。

　　（2）水文气候变化与黄河水沙

　　研究黄土高原暴雨时空变异特性与黄河干支流多尺度水沙过程和传递规律，揭示极端降水与重大工程建设对流域水沙变化的作用机理和特大洪水泥沙生态灾害链效应，研制大数据和人工智能驱动的黄土高原干支流水沙变化模型，精准评估不同水文条件下粗泥沙入黄量，预测未来十-百年尺度全球和区域水文气候变化下的黄土高原水沙输出模式，提出特大洪水泥沙灾害极限防控及应对方案。

　　（3）黄土高原生态屏障优化途径

　　基于黄土区域地球系统理论及气候演变趋势预测结果，科学评估黄土高原水资源的承载力和未来发展趋势，厘清黄土高原不同地理功能区水-生-粮-能的协调关系和水资源刚性约束；研究黄土高原植被恢复的最佳模式和覆盖度、淤地坝、梯田等水土保持工程的合理实施强度，预测和评估退耕还林草、治沟造地、固沟保塬等重大生态工程可能面临的极端气候风险，提出黄土高原水土保持调控黄河水沙的优化途径；在黄土高原综合治理“26字”方略基础上，提出生态与经济协调发展的不同地域模式，促进农民富裕、人地协调和区域可持续发展。