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首先，大气与陆地和海洋之间的碳循环及其介面之间的物质和能量交换过程，以及地球自然系统和人类社会经济系统之间的相互作用研究，是大气科学与其他学科之间的深度交叉研究，是深入认识地球系统科学的关键所在，也是涉及碳中和领域最前沿的科学挑战。对于这些科学挑战，我们目前还给不出比较好的答案。
第二点，建立自然和社会经济耦合模型，不仅是科学制定和评估碳中和实现路径的重要工具，也是人类社会实现可持续发展的基础数字设施。现在强调数字地球建设，上海也在建设数字化城市，自然和社会经济耦合模型将建立经济社会发展模型，将自然和社会经济系统数字化，这将会成为数字地球的重要组成部分。
第三点，认识碳中和过程中的气候变化及其影响，这是实现碳中和目标的一项基础性工作。各个国家都在减排和进行能源替代，因此我们尤其要知道这一过程对气候变化有什么影响，对经济社会发展和公众健康有什么潜在风险，这也是实现碳中和目标的一项基础性工作。
