全球變化與區域響應
重點研究全球氣候變化對中國的影響，大尺度水文循環對全球變化的 響應以及全球變化對區域水資源的影響，人類活動與季風系統的相互作 用，海一陸一氣相互作用與亞洲季風系統變異及其預測，中國近海一陸地 生態系統碳循環過程，青藏高原和極地對全球變化的響應及其氣候和環境 效應，氣候系統模式的建立及其模擬和預測，溫室效應的機理，氣溶膠形 成、演變機制及對氣候變化的影響及控制等。
復雜系統、災變形成及其預測控制
重點研究工程、自然和社會經濟復雜系統中微觀機理與宏觀現象之間 的關系，復雜系統中結構形成的機理和演變規律、結構與系統行為的關 系，復雜系統運動規律，系統突變及其調控等，研究復雜系統不同尺度行 為間的相關性，發展復雜系統的理論與方法等。
能源可持續發展中的關鍵科學問題
重點研究化石能源高品质潔淨利用與轉化的物理化學基礎，高性能熱功 轉換及高品质節能儲能中的關鍵科學問題，可再生能源規模化利用原理和新 途徑，電網安全穩定和經濟運行理論，大規模核能基本技術和氫能技術的 科學基礎等。
材料設計與制備的新原理與新方法
重點研究基礎材料改性優化的理化基礎、相變和組織控制機制、復合 強韌化原理，新材料的物理化學性質，人工結構化和小尺度化、多功能集 成化等物理新機制、新效應和新材料設計，材料制備新原理、新工藝以及 結構、性能表征新原理，材料服役與環境的相互作用、性能演變、失效機 制及壽命預測原理等。
