2020年9月22日，習近平主席在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上承諾，中國力爭于2030年前達到CO2排放峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。中國的碳達峰與碳中和戰略，不僅是全球氣候治理、保護地球家園、構建人類命運共同體的重大需求，也是中國高質量發展、生態文明建設和生態環境綜合治理的內在需求。碳中和戰略涉及深度社會經濟發展轉型，以期實現低碳甚至零碳排放和基于技術變革的增匯目標，是面向可持續發展的重大機遇。為滿足國家實施碳中和戰略對基礎科學研究的需求，充分發揮國家自然科學基金的基礎性、科學性和前瞻性優勢，促進地球科學與管理科學的融合創新，國家自然科學基金委員會地球科學部和管理科學部聯合啟動“面向國家碳中和的重大基礎科學問題與對策”專項項目，擬針對國家碳中和的重大基礎科學問題與對策開展專項資助工作。
一、科學目標
圍繞“減排”和“增匯”這兩條實現國家碳中和戰略的根本路徑，本專項項目旨在系統揭示海洋和陸地碳匯格局、過程機制、演化趨勢及其與氣候系統的互饋機理，闡明地質碳封存過程機制、固碳功效、增匯潛力、技術風險與管理模式，剖析經濟轉型、路徑優化、氣候治理、國際合作等碳中和管理與政策問題，通過學科交叉融合研究，凝練關鍵基礎科學問題并提出解決方案，服務于國家碳中和戰略。本專項項目鼓勵自然科學與管理政策研究團隊聯合攻關，突破學科間屏障，面向國家碳中和戰略解決基礎性和前瞻性的重大科學問題。
二、擬資助研究方向
(一)中國海生態系統碳匯格局、清單及不確定性(申請代碼1選擇地球科學部D下屬代碼)
集成現場觀測和衛星遙感數據，結合數值模擬等技術手段，系統評估中國海生態系統主要碳庫時空變化，揭示渤海、黃海、東海和南海等主要中國近海系統的碳源匯格局，降低其評估的不確定性，提供中國區域高時空分辨率的海洋碳收支清單。
(二)中國海生態系統固碳關鍵過程與調控機制(申請代碼1選擇地球科學部D下屬代碼)
集成分析歷史觀測數據，深入研究我國鄰近海域典型生態系統結構和碳匯功能的關系，揭示海水碳酸鹽體系、浮游植物初級生產過程、群落凈生產和浮游動物傳遞等關鍵碳匯過程的調控機制，甄別自然和人類活動對碳匯的影響，厘清暖化和富營養化等環境變化對生態系統碳匯功能的影響。
(三)海洋微型生物驅動與耦合的綜合負排放機理(申請代碼1選擇地球科學部D下屬代碼)
通過學科交叉同步研究微型生物代謝驅動的碳、氮、硫循環過程，從分子、基因水平到種群、生態系統水平上闡釋微型生物碳泵與無機碳匯的協同作用機理，探究微型生物碳泵驅動與耦合的有機碳-自生碳酸鹽聯合負排放路徑，從實驗觀測到數值模擬建立微生物驅動的碳、氮、硫循環與碳匯耦合關系，實現海洋負排放機理上的突破，為碳中和目標提供海洋負排放的創新性理論和技術儲備。
(四)中國陸地生態系統碳庫現存量及其不確定性(申請代碼1選擇地球科學部D下屬代碼)
系統地評估2010-2020年間中國森林、草地、農田、濕地和內陸水體生態系統的全組分碳庫的現存量、空間變異特征及其影響因素;量化地上植被、地下植被、土壤、凋落物碳庫組分及其關系;評估碳庫的現存量與容量，揭示碳庫的穩定性以及估算的不確定性，凝練提出碳儲量評估及其不確定性量化的方法體系。
(五)中國陸地生態系統固碳速率及其不確定性、穩定性和持續性(申請代碼1選擇地球科學部D下屬代碼)
基于長期調查樣地、通量觀測、多模型比對、多源數據整合等途徑，定量分析森林、草地、農田、荒漠、濕地、內陸水體等類型陸地生態系統的固碳速率，以及以縣、市、省等行政區劃為主體的固碳速率，分析不同體系下固碳速率的不確定性;定量揭示中國陸地生態系統固碳速率的時空變異特征、影響因素和調控途徑;評估碳匯功能的穩定性和持續性。
(六)中國陸地生態系統碳固持與碳匯功能的關鍵過程與調控機制(申請代碼1選擇地球科學部D下屬代碼)
研究土壤有機碳庫關鍵屬性的空間分布規律特征，解析森林、草地、農田、荒漠、濕地、內陸水體等類型生態系統土壤有機碳庫的形成與穩定機制;研究主要生態系統類型土壤碳庫關鍵屬性和土壤碳轉化的關鍵過程對全球變化的響應及其生物與非生物機制;探究植物及土壤微生物群落對土壤有機質穩定性的影響機制。
(七)中國陸地生態系統增匯潛力及風險評估(申請代碼1選擇地球科學部D下屬代碼)
根據不同的氣候變化和大氣沉降情景，結合我國重大生態工程及各類人為管理措施等，探討不同時期、不同排放情境下的增匯潛力，量化氣候變化和人為活動各分量對生態系統增匯潛力的貢獻，在充分考慮固碳速率(動態特征)、穩定性、持續性的基礎上，提出陸地生態系統增匯的系統管理優化方案。
(八)中國區域巖溶碳匯機理、清單及增匯潛力(申請代碼1選擇地球科學部D下屬代碼)
集成分析巖溶系統監測數據，發展新型融合觀測系統，研究其中的碳循環過程與機理，建立巖溶碳匯算法，量化我國巖溶碳匯清單，評估巖溶碳匯速率與穩定性;研究微生物、碳酸苷酶、土地利用形式等對巖溶形成及碳匯的影響，探索通過人工干預加速巖溶碳匯的方法與途徑，并評估其潛力。
(九)CO2封存的地質體結構透明化表征方法與埋存場地選址(申請代碼1選擇地球科學部D下屬代碼)
開展區域地質調查和工程地質勘察，進行多尺度地質結構觀測，進行地表水/地下水物理化學力學性質測試，建立多尺度三維地質結構模型和水文地質結構精細化模型，開展數據挖掘、人工智能與大數據分析，建立CO2地質封存潛力評價指標體系。
(十)深地CO2封存多相流體與地質體的長時耦合作用(申請代碼1選擇地球科學部D下屬代碼)
建立真三向應力狀態下CO2注入-運移-封存全周期過程中儲層孔隙率-滲透率演化機制;揭示CO2-咸水-巖層耦合作用下儲層孔隙力學長期變形規律以及時效致裂機理;建立滲透-化學-力學耦合作用下蓋層巖體的真三向破壞準則及強度理論，揭示CO2聚集壓力下蓋層巖體時效損傷變形規律以及漸進式破壞機理。
(十一)去碳目標導向的CO2驅油與埋存的關鍵理論與技術(申請代碼1選擇地球科學部D下屬代碼)
研究適應不同類型地質封存需求的煙氣凈化和CO2捕集原理，分析高含水油藏開發歷程對滲流、封存效率和封存安全性的影響規律，闡明高含水油藏中CO2-水-油-巖的微觀相互作用，揭示高含水油藏封存CO2后流體重新分布及長期封存機制。
(十二)CO2地質封存潛力與資源協同方法(申請代碼1選擇地球科學部D下屬代碼)
構建區域尺度地質結構時空數據，量化不同區域的潛在碳封存儲層及能力，探討不同區域工業CO2排放源與區域碳封存能力的匹配性問題，揭示不同區域生物質能源、水資源、清潔能源等資源與碳封存的協同性。
(十三)地質碳封存安全與風險(申請代碼1選擇地球科學部D下屬代碼)
開展CO2-咸水物理化學作用下蓋層滲漏破壞試驗與模擬研究，揭示非純CO2-咸水作用下蓋層密閉性與力學特性演化機理，建立考慮儲層密閉性及蓋層突破性的力學穩定性評價方法;開展物理和化學兩種捕獲方式下多尺度地質結構劣化試驗，建立斷層活化判據，建立封存CO2后的監測方法，評價封存CO2后的長期封存機制、泄露風險和引發地質災害的潛在風險。
(十四)中國海岸帶生態系統碳匯格局、清單及潛力(申請代碼1選擇地球科學部D下屬代碼)
結合長期樣地、通量觀測、遙感監測、模型模擬等技術手段，構建紅樹林、鹽沼、海草床等中國海岸帶典型生態系統碳儲量與碳通量的評估體系，闡明氣候變化與人類活動影響下碳儲量與碳通量的時空格局、演變規律及演化特征，揭示碳匯關鍵過程與調控機制，提供碳收支清單及不確定性，評估碳庫穩定性、碳匯可持續性及潛力。
(十五)中國河流-河口-近海連續體碳交換與循環(申請代碼1選擇地球科學部D下屬代碼)
結合長期觀測、遙感分析與模型模擬，厘清中國主要河流-河口-近海連續體的多界面碳傳輸通量特征，揭示碳傳輸的關鍵過程與調控機制，闡明氣候變化與人類活動雙重壓力下河流-河口-近海碳交換的演變規律及其對海洋與陸地碳收支的影響。
(十六)陸海統籌下的中國海岸帶生態系統保護修復與固碳增匯協同增效(申請代碼1選擇地球科學部D下屬代碼)
構建和發展陸海統籌下的中國海岸帶生態系統固碳增匯的基礎理論，研發紅樹林、鹽沼、海草床等典型海岸帶生態系統的增匯措施與關鍵技術，探索兼顧生態系統保護修復與固碳增匯的協同增效途徑，評估不同增匯措施與技術實施的潛在風險，提出面向碳中和的海岸帶生態系統保護修復的最優化管理方案。
(十七)區域碳循環過程與區域地球系統模式(申請代碼1選擇地球科學部D下屬代碼)
研發或優化包含碳循環過程的區域海陸氣耦合的理論方法與關鍵技術，發展適用于中國區域海陸氣耦合的區域地球系統模式;研究未來氣候變化情景下東亞區域海洋和陸地生態系統碳循環及其與氣候系統的互饋作用，闡明海陸氣耦合對海洋和陸地生態系統碳源匯的影響。
(十八)中國碳中和行動有效性監測評估(申請代碼1選擇地球科學部D下屬代碼)
充分融合觀察數據與數值模式，研究碳中和行動有效性監測評估的關鍵科學與技術，開展中國區域碳中和行動有效性監測評估，支撐碳收支盤點工作;開發碳同化系統、甄別自然與人為碳排放等關鍵措施與技術，評價不同碳中和路徑的不確定性。
(十九)碳中和路徑下的中國區域氣候系統動力學(申請代碼1選擇地球科學部D下屬代碼)
從氣候系統對溫室氣體強迫的快慢響應、反饋過程和氣候敏感度等方面，揭示碳中和目標下中國區域氣候系統的變化、不確定性以及關鍵的動力過程;研發能夠有效減少模式預估不確定性的“涌現約束”方法，提高碳中和目標下東亞地區氣候變化的預估可靠性，量化氣候均態和極端事件等關鍵指標的變化和空間分布特征;評估碳中和政策在減緩增溫、減輕氣候災害等方面的有效性;評估我國生態工程的碳匯作用及其氣候影響。
(二十)面向不同碳中和路徑下的自然生態系統碳匯演化集成研究(申請代碼1選擇地球科學部D下屬代碼)
探討中國實現碳中和愿景的動態路徑和技術途徑，核算不同人為生態工程及管理措施對自然生態系統碳匯的影響潛力，基于不同的碳中和路徑評價不同的管理體系對自然生態系統增匯的有效性、可行性以及經濟性，提出自然生態系統增匯新技術方法和政策理論體系。
(二十一)面向碳中和的經濟轉型模式構建研究(申請代碼1選擇管理科學部G下屬代碼)
研究碳中和愿景與長期經濟增長的相關影響;2030年前碳達峰和2060年碳中和愿景下經濟結構形態演變特征和動力機制;碳中和愿景下的經濟轉型成本;碳中和愿景下的企業技術創新模式;研究進出口貿易對我國碳中和路徑的影響;發展適合中國國情的碳中和經濟學理論。
(二十二)面向碳中和的能源革命路徑研究(申請代碼1選擇管理科學部G下屬代碼)
研究碳中和愿景下顛覆性能源系統技術與結構特征;碳中和愿景下能源系統形態動態演化過程、驅動機制和管理理論;基于大數據的能源系統復雜性建模方法;高比例可再生能源下的電力系統安全運行管理理論與方法;顛覆性能源技術和碳移除(CDR)技術在實現碳中和目標中的作用和發展路線圖。
(二十三)重點行業和領域碳達峰、碳中和路徑優化研究(申請代碼1選擇管理科學部G下屬代碼)
研究鋼鐵、水泥、石化等重點行業和交通、建筑等關鍵領域實現碳達峰和碳中和目標的主要障礙、技術措施、轉型成本和優化路徑;研究數字經濟發展戰略和鄉村振興戰略對我國碳中和路徑的影響;從物質流動和供給-需求系統的角度，綜合分析主要行業和領域低碳發展的系統路徑。
(二十四)碳達峰、碳中和區域協同路徑優化研究(申請代碼1選擇管理科學部G下屬代碼)
研究自上而下與自下而上相結合的全國分區域碳中和路徑評價理論和方法體系;碳中和愿景下我國分區域能源結構和產業結構轉型的特征和驅動機制;全國重點產業空間布局特征對于區域和全國碳中和路徑的影響機制;建立省級尺度的全國能源經濟綜合評估模型體系，識別實現碳達峰和碳中和目標的區域協同優化路徑;選擇京津冀、長三角、粵港澳、西部等區域開展碳中和先行示范區案例研究。
(二十五)面向碳中和的環境協同治理研究(申請代碼1選擇管理科學部G下屬代碼)
研究碳中和愿景下碳排放與大氣污染物排放協同治理的模式與機制;研究不同區域碳中和路徑對于大氣污染物排放影響機制;研究不同碳中和路徑下的空氣質量空間格局特征、人群暴露風險特征和協同效益;研究碳中和與水污染、土壤污染治理的協同路徑;研究碳中和路徑下的中國分區域生態環境承載力;研究碳排放和非二氧化碳溫室氣體排放治理的協同路徑。
(二十六)面向碳中和的國家氣候治理體系研究(申請代碼1選擇管理科學部G下屬代碼)
研究面向碳中和愿景的法律法規體系創新;研究碳中和愿景下行業、地方碳排放總量控制的制度安排和協調機制;研究碳中和愿景下不同政策的交互影響;面向碳中和的政策工具創新和評估方法研究;碳匯體系建設與低碳消費模式對碳中和的貢獻與激勵機制研究;企業碳中和管理方法和激勵機制研究;建立國家碳達峰、碳中和轉型監測與戰略決策支撐系統。
(二十七)面向碳中和的國際氣候合作研究(申請代碼1選擇管理科學部G下屬代碼)
開展世界主要國家碳中和愿景比較和對我國的借鑒研究;面向全球碳中和的市場和非市場合作機制研究;研究基于算法的全球碳排放數據報告與核算理論和方法;研究國際碳定價機制鏈接和合作對我國和全球實現碳中和愿景中的貢獻和影響;提出我國深入參與并引領國際氣候合作機制構建的戰略和策略。
(二十八)碳中和路徑與對策綜合研究(申請代碼1選擇管理科學部G下屬代碼)
綜合運用管理科學、自然科學等相關領域的研究成果，建立由科學理論與技術支撐的碳中和路徑決策系統，識別和探索在不同自然生態系統碳匯演化情景下的最優行動方案，支撐國家形成并實施碳中和綜合戰略和對策。
三、項目遴選的基本原則
除撰寫提綱要求外，申請書內容還須體現如下幾個方面：(1)申請項目為實現總體科學目標的貢獻;(2)針對本項目指南中研究方向擬重點突破的科學問題、達到的研究目標或技術指標;(3)為實現總體科學目標和滿足多學科集成需要，申請人應承諾在研究材料、基礎數據和實驗平臺上的項目集群共享。
四、資助計劃
本專項項目資助期限為4年，申請書中的研究期限應填寫“2022年1月1日-2025年12月31日”，擬在每個研究方向資助1項，共資助28項，直接費用平均資助強度約300萬元/項。其中，研究方向(二十)和(二十八)的集成項目資助強度可略高于平均資助強度。
五、申請要求及注意事項
(一)申請條件
本專項項目申請人應當具備以下條件：
1. 具有承擔基礎研究課題的經歷;
2. 具有高級專業技術職務(職稱);
在站博士后研究人員、正在攻讀研究生學位以及無工作單位或者所在單位不是依托單位的人員不得作為申請人進行申請。
(二)限項申請規定
1.本專項項目申請時不計入高級專業技術職務(職稱)人員申請和承擔總數2項的范圍;正式接收申請到國家自然科學基金委員會作出資助與否決定之前，以及獲得資助后，計入高級專業技術職務(職稱)人員申請和承擔總數2項的范圍。
2.申請人和參與者只能申請或參與申請1項本專項項目。
3.申請人同年只能申請1項專項項目中的研究項目。
(三)申請注意事項
1.申請接收時間為2021年5月20日-2021年5月31日。
2.本專項項目申請書采用在線方式撰寫。對申請人具體要求如下：
(1)申請人在填報申請書前，應當認真閱讀本項目指南和《2021年度國家自然科學基金項目指南》的相關內容，不符合項目指南和相關要求的申請項目不予受理。
(2)本專項項目旨在緊密圍繞核心科學問題，將對多學科相關研究進行戰略性的方向引導和優勢整合，成為一個專項項目集群。申請人應根據本專項擬解決的具體科學問題和項目指南公布的擬資助研究方向，自行擬定項目名稱、科學目標、研究內容、技術路線和相應的研究經費等。
(3)申請人登錄科學基金網絡信息系統http://isisn.nsfc.gov.cn/(沒有系統賬號的申請人請向依托單位基金管理聯系人申請開戶)，按照撰寫提綱及相關要求撰寫申請書。
(4)申請書中的資助類別選擇“專項項目”，亞類說明選擇“研究項目”，附注說明選擇“科學部綜合研究項目”。申請代碼1應按照擬資助研究方向后標明的申請代碼要求選擇地球科學部或管理科學部相應的申請代碼。以上選擇不準確或未選擇的項目申請不予受理。申請項目名稱可以不同于擬資助研究方向下列出的研究內容名稱，但應屬該內容所轄之內的研究領域。
其中，管理科學部不受理如下申請人的項目申請：(i)作為項目負責人近5年(2016年1月1日后)已經獲得國家社科基金資助，但在本項目申請截止日期前，尚未獲得全國哲學社會科學工作辦公室頒發的《結項證書》者。若已獲得《結項證書》，申請人必須在申請書后附《結項證書》復印件，并在復印件上加蓋依托單位法人公章。(ii)2021年作為負責人申請國家社科基金項目者。
(5)每個專項項目的依托單位和合作研究單位數合計不得超過3個;主要參與者必須是項目的實際貢獻者。
(6)申請人應當按照專項項目申請書的撰寫提綱撰寫申請書，請在申請書正文開頭注明“2021年度專項項目面向國家碳中和的重大基礎科學問題與對策之研究方向：***（按照上述28個擬資助研究方向之一填寫）”。申請書應突出有限目標和重點突破，明確對實現本專項總體目標和解決核心科學問題的貢獻。
如果申請人已經承擔與本專項項目相關的其他科技計劃項目，應當在申請書正文的“研究基礎與工作條件”部分論述申請項目與其他相關項目的區別與聯系。
(7)申請人應當認真閱讀《2021年度國家自然科學基金項目指南》申請規定中預算編報要求的內容，認真如實編報項目預算，依托單位要按照有關規定認真進行審核。
(8)本專項項目實行無紙化申請,申請人完成申請書撰寫后，在線提交電子申請書及附件材料。依托單位只需在線確認電子申請書及附件材料，無須報送紙質申請書，但必須應在項目接收工作截止時間前(2021年5月31日16時)對本單位申請人所提交申請材料的真實性和完整性進行認真審核。項目獲批準后，依托單位將申請書的紙質簽字蓋章頁裝訂在《資助項目計劃書》最后，在規定的時間內按要求一并提交。
3.本專項項目咨詢方式：
(1)申請代碼1屬于地球科學部的專項項目
國家自然科學基金委員會地球科學部綜合與戰略規劃處
聯系電話：010-62327157
(2)申請代碼1屬于管理科學部的專項項目
國家自然科學基金委員會管理科學部綜合與戰略規劃處
聯系電話：010-62326898
(四)其他注意事項
1.為實現專項總體科學目標，獲得資助的項目負責人應當承諾遵守相關數據和資料管理與共享的規定，項目執行過程中須關注與本專項其他項目之間的相互支撐關系。
2.為加強項目的學術交流，促進專項項目集群的形成和多學科交叉，本專項項目集群將設專項項目指導專家組和協調推進組，每年舉辦一次資助項目的年度學術交流會，并將不定期地組織相關領域的學術研討會。獲資助項目負責人必須參加上述學術交流活動，并認真開展學術交流。
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