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人类活动和气候变化对温带半干旱草原、高寒草甸草原和青藏高原地区物质与能量收支变化的影响；农业面源氮素气体排放机制、调控途径及其对气候变化的响应；温带林地碳氮过程和界面物质能量交换通量特征及环境变化响应；森林生态系统 <ref>[https://www.sohu.com/a/444854673_650579 4幅全球森林地图，带你了解森林生态系统服务的重要性] ，搜狐，2021-01-16 </ref> 挥发性有机物排放对大气二次有机气溶胶形成的贡献及其气候效应研究。

实验室一方面坚持开展大气边界层物理和大气化学的基础理论研究，另一方面紧紧围绕国家在气候和环境两大领域的重大需求，在影响气候变化最为重要的温室气体（二氧化碳、甲烷等）和气溶胶以及影响环境变化最为重要的空气污染这两个关键问题上取得了重要科研成果。2001年实验室关于稻田甲烷的长期研究获得国家科技进步二等奖（第一完成单位），以充分证据改变了国际上对我国稻田甲烷排放总量的估算，依据LAPC的研究结果，国际政府间气候变化专门委员会（IPCC）承认并改正了对中国和全球稻田甲烷 <ref>[http://news.sohu.com/20090505/n263784821.shtml 我国学者绘制全球稻田甲烷排量地图]，搜狐，2009-05-05</ref> 排放总量估计过高的错误，为维护我国的粮食安全作出了重要贡献。实验室建立和完善了以北京325米气象塔为主的、点面结合的大气边界层和大气环境综合观测系统，积累了一大批宝贵的观测资料，在非均匀复杂下垫面边界层结构、大气湍流理论、地气交换过程及其参数化和数值模拟等方面，取得了一系列重要的研究结果。