（二）中國西部雪冰氣候及生物地球化學(xué)現(xiàn)代過程研究中國是冰川大國，青藏高原及其周邊高海拔地區(qū)廣泛發(fā)育的山地冰川一方面是寶貴的淡水資源，另一方面，其儲存的氣候和環(huán)境紀(jì)錄是研究環(huán)境變化的寶貴信息源。從1990’s年代開始，秦大河帶領(lǐng)研究團隊，針對雪冰代用指標(biāo)的適用性，全面開展了現(xiàn)代過程觀測研究。雪冰表面氣溶膠從氣-雪-冰傳輸過程是解釋冰芯記錄的基礎(chǔ)。秦大河部署了天山、珠穆朗瑪峰冰川上的定位觀測研究。證明了代用指標(biāo)的適用性。形成了一支具有國際影響的研究隊伍，取得了一系列重要成果，可概括為以下幾個方面：
1)通過降水和雪層中δ18O與溫度的相關(guān)性研究、大氣氣溶膠和雪層中離子濃度對比研究、雪層中融水滲透對不同物質(zhì)成分濃度的影響的實驗觀測，論證了我國西部山地冰芯中氣候環(huán)境指標(biāo)的適用性。
2)在珠穆朗瑪峰地區(qū)開展冰川變化、氣象、大氣環(huán)境等觀測和冰芯記錄研究。研究表明，該地區(qū)過去幾十年冰川處于退縮狀態(tài)，近幾十年來退縮加劇，其主要原因是氣候變暖使冰雪融化增強，同時，降水也有一定程度的減少，這對揭示地球最高海拔區(qū)域的現(xiàn)代環(huán)境狀況和近期氣候變化很有意義。在他帶隊考察和指導(dǎo)下，課題組對珠峰冰芯草酸、NH4+、火山事件以及粉塵記錄開展了系統(tǒng)研究，揭示了印度季風(fēng)、蒙古高壓、西風(fēng)帶對該地區(qū)的影響；通過溫室氣體及其同位素確立了東絨布冰川的底部年代。揭示了過去數(shù)百年來冰芯記錄的氣候和大氣環(huán)境變化歷史，特別是人類排放大氣污染物的變化過程。
3)開創(chuàng)西部雪冰生物地球化學(xué)過程研究新領(lǐng)域。通過引進新方法，針對雪冰內(nèi)保存完好的源區(qū)生物地球化學(xué)信息建立了技術(shù)分析系統(tǒng),獲得了青藏高原雪冰中微量有機成分的記錄，搭建了冰川與生態(tài)環(huán)境研究的橋梁。他通過部署博士后工作，在天山和喜馬拉雅山、西昆侖地區(qū)開展了雪冰內(nèi)生物有機酸如甲酸、乙酸、草酸的研究。此外，冰芯實驗室研究人員將該項研究拓展至大分子有機地球化學(xué)領(lǐng)域，如從高海拔雪冰中檢測出系列痕量類脂物分子，這些分子不僅靈敏地記錄了人類活動污染物，而且還詳細地反映了青藏高原的季風(fēng)活動。系統(tǒng)開展了西部雪冰黑碳時空分布研究，并模擬了雪冰黑碳產(chǎn)生的輻射強迫。他部署開展寒區(qū)樹木年輪研究，尤其注重同位素樹木年輪學(xué)、樹輪與冰凍圈因子的關(guān)聯(lián)及其機理探討，形成獨具特色的寒區(qū)樹木年輪研究小組。
此外，他還主持編制了包含南北坡的喜馬拉雅山冰川資源圖，這是世界上第一冊完全版的喜馬拉雅山冰川圖，摸清了冰川家底。為國際學(xué)術(shù)界長期研究喜馬拉雅山冰川變化及其社會經(jīng)濟影響奠定了基礎(chǔ)。他還積極推動西部冰川的遙感監(jiān)測，完成了念青唐古拉山冰川的航測飛行。當(dāng)前，采用遙感技術(shù)與地面考察相結(jié)合，組織推動開展我國第二次冰川編目工作。
（三）冰凍圈科學(xué)理論框架
鑒于冰芯記錄和冰雪現(xiàn)代過程在全球變化研究中的特殊作用及其研究中的高新技術(shù)手段發(fā)展迅速這一形勢，秦大河克服種種困難，于1991年高標(biāo)準(zhǔn)主持創(chuàng)建了冰芯研究實驗室。實驗室成員在青藏高原及其周邊地區(qū)鉆取了一系列冰芯，為使用冰芯重建高原千年、百年氣候記錄奠定了基礎(chǔ)。在南極，從中山站-Dome Ａ的斷面考察取得了系列成果，是國際ITASE計劃重要組成部分。實驗室還部署在生物地球化學(xué)循環(huán)、雪冰微生物、冰芯氣泡等方面開展了開創(chuàng)性工作。在十多年時間內(nèi)，使中國起步較晚的冰芯研究活躍于國際科學(xué)舞臺上。
隨著學(xué)科的不斷發(fā)展，秦大河敏銳地意識到，將冰凍圈作為一個整體，并注重冰凍圈與其他圈層的相互作用，冰凍圈各組成部分的綜合集成研究才能進一步推動本學(xué)科的飛速發(fā)展。因此，在他的倡導(dǎo)和主持下，冰芯實驗室適時地對研究方向和側(cè)重點做出調(diào)整，從過去以冰芯研究為主，發(fā)展到研究冰凍圈物理、化學(xué)、生物地球化循環(huán)并舉，并且更加強調(diào)冰凍圈與地球系統(tǒng)其他圈層的相互作用，加強與國家需求、尤其是西部經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展之間的聯(lián)系。2004年，實驗室更名為冰凍圈與環(huán)境重點實驗室。2007年成為國家重點實驗室時，在他的提議下，命名為“冰凍圈科學(xué)國家重點實驗室”。這是國際上首次在研究機構(gòu)名稱中使用“冰凍圈科學(xué)”概念。不謀而合，4個月后在意大利舉行的IUGG會議上，成立了IUGG第八個委員會－冰凍圈科學(xué)國際聯(lián)合會（IACS），這也是在國際科學(xué)界首次使用“冰凍圈科學(xué)”一詞，說明實驗室在構(gòu)建新的學(xué)科和發(fā)展方向上極富遠見和超前意識，及時順應(yīng)了冰凍圈科學(xué)領(lǐng)域的國際發(fā)展趨勢。
進入21世紀(jì)，世界氣候研究計劃（WCRP）啟動氣候與冰凍圈計劃(CliC)．秦大河作為CliC科學(xué)指導(dǎo)委員會成員，率先在國際上成立了第一個CliC國家委員會-CNC/CliC，并向WCRP/CliC提交了中國CliC計劃和高亞洲冰凍圈研究計劃。秦大河提出從冰凍圈與水、冰凍圈與氣候、冰凍圈與生態(tài)以及冰凍圈變化的適應(yīng)對策方面構(gòu)建亞洲冰凍圈科學(xué)的理論框架，受到國際冰凍圈科學(xué)界的普遍認(rèn)同。
（四）中國氣候與環(huán)境變化科學(xué)評估
西部大開發(fā)戰(zhàn)略是鄧小平理論與實踐的重要組成部分。大開發(fā)戰(zhàn)略的實施與中國科學(xué)院知識創(chuàng)新工程的實施基本上是同步的，中國科學(xué)院適時提出“西部行動計劃”，目的在于配合國家戰(zhàn)略進行基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性和前瞻性的研究，為中央決策提供科學(xué)依據(jù)。秦大河組織實施“西部生態(tài)環(huán)境演變規(guī)律與水土資源可持續(xù)利用研究”重大項目，在西部地區(qū)布設(shè)典型生態(tài)環(huán)境建設(shè)試驗示范區(qū)，加強現(xiàn)代過程監(jiān)測、歷史演化研究和預(yù)測、預(yù)估和評估工作，并利用中國科學(xué)院在高新技術(shù)方面的優(yōu)勢，組織力量對適合西部地區(qū)的高新技術(shù)進行開發(fā)、集成組裝、試驗示范和推廣。
秦大河認(rèn)為，西部大開發(fā)戰(zhàn)略需站在我國現(xiàn)代化建設(shè)全局和長遠發(fā)展的高度，其戰(zhàn)略和方針必須建立在正確的科學(xué)認(rèn)識和結(jié)論之上。因此，摸清自然與社會相互作用的人地關(guān)系非常緊迫。秦大河組織全國70多位優(yōu)秀科學(xué)家，借鑒國際研究規(guī)范，從自然、人文和社會等多學(xué)科入手，采用權(quán)威結(jié)論和數(shù)據(jù)，綜合分析、評估了中國西部環(huán)境特征及其演變，在闡明規(guī)律的基礎(chǔ)上，使用若干全球和區(qū)域氣候模式以及統(tǒng)計方法進行分析，預(yù)測了中國西部生態(tài)環(huán)境變化和社會經(jīng)濟發(fā)展趨勢，提出了適應(yīng)與減緩方略。其科學(xué)結(jié)論在決策層和科學(xué)界產(chǎn)生了很大影響。
其后，秦大河擔(dān)任IPCC第四次評估報告第一工作組聯(lián)合主席，在他主持下，國內(nèi)氣候與環(huán)境演變的評估工作同步啟動，將之前的西部評估工作推向全國?！吨袊鴼夂蚺c環(huán)境演變》評估工作為我國第一部《中國氣候變化國家報告》的出臺奠定了科學(xué)基礎(chǔ)?；趯χ袊鴼夂蚺c環(huán)境變化科學(xué)事實的認(rèn)識，評估報告對氣候變化的影響，如對生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)、水資源、重大工程的影響等方面進行了論述；并從冰凍圈、生態(tài)系統(tǒng)、土地退化、工業(yè)、交通、服務(wù)業(yè)、城市與生活等幾個方面進行了氣候影響的利弊分析。評估了氣候變化對我國可持續(xù)發(fā)展的影響，提出了氣候變化的適應(yīng)與減緩對策。
作為全國政協(xié)人口資源環(huán)境委員會副主任和中國科學(xué)院地學(xué)部主任，2008年起，秦大河牽頭組織調(diào)研組赴三江源、三峽、白洋淀等地區(qū)進行了專題調(diào)研，提出了應(yīng)對氣候變化、綜合治理的科學(xué)方案與政策建議，發(fā)表《氣候變化：區(qū)域應(yīng)對與防災(zāi)減災(zāi)》。他組織召開“關(guān)注氣候變化：挑戰(zhàn)、機遇與行動”論壇，提出《積極應(yīng)對氣候變化若干建議》報送中央政府；組織了生態(tài)文明貴陽會議科學(xué)家論壇，達成“貴陽共識”；他還在科技界和政府高層積極呼吁盡早開展國家應(yīng)對氣候變化立法工作。
秦大河一貫秉持“自然科學(xué)基礎(chǔ)-社會經(jīng)濟需求-國家戰(zhàn)略”這樣一種治學(xué)思想。他創(chuàng)建并任主編的《氣候變化研究進展》一刊， 堅持“氣候變化-影響-適應(yīng)與減緩措施-環(huán)境外交”的辦刊理念，作者和讀者群面向自然科學(xué)家、經(jīng)濟社會學(xué)家和各級決策者，積極推動著我國氣候變化科學(xué)的發(fā)展，為決策者提供適時的科學(xué)依據(jù)。2005年創(chuàng)刊至今在短短數(shù)年內(nèi)，影響廣泛，已成為國內(nèi)重要核心刊物之一。
當(dāng)前，秦大河在擔(dān)任IPCC第五次評估報告第一工作組聯(lián)合主席的同時，在國內(nèi)主持《中國的氣候與環(huán)境：2012》科學(xué)報告和新一次《中國氣候變化國家報告》的評估工作。
