即大氣中碳的收支要相抵，也就是說排入大氣的碳和自然系統能夠吸收的碳達到平衡，大氣中的二氧化碳不再增加。 

 

第一個科學問題，首先我們要理解碳中和的過程，需要知道大氣中到底有多少碳，因此必須要認識氣候變暖背景下大氣、陸地和海洋之間碳的變化，還要知道它們之間的碳循環過程。這一點現在并不是很清楚，可以說是實現碳中和目標第一個與大氣科學直接相關的問題。

 

第二個科學問題，就是建立數值模型，即建立海陸氣耦合的大氣溫室氣體的數值模擬和數值預測模型系統。由于觀測站點有限，僅靠觀測是無法知道碳在大氣、海洋和陸地的精確分布、碳循環過程及其時間變化，因此需要建立數值模擬系統，實現海-陸-氣過程與溫室氣體排放源、吸收匯、區域和全球溫室氣體變化、以及區域之間傳輸的準確測算并預測未來變化。

 

第三個科學問題，我們要建立大氣、陸地、海洋界面的物理、化學、生物過程的一體化觀測系統，認識各圈層的相互作用，以及物質和能量交換過程。目前我們對陸氣、海氣界面的觀測總體上比較匱乏，特別是在海洋上，并且現在使用的算法也需要去改進，這是我們在大氣科學方面需要解決的第三個問題。

 

第四個科學問題，是建立社會經濟系統的動力學數學模型，認識社會經濟系統與自然系統之間的相互作用，并在一體化動力學模型中實現雙向耦合。我們說的碳中和問題不僅僅是自然系統問題，跟人類活動有密切關聯。實際上到目前為止都沒有一個完善的模型，包括中國在內的世界許多國家都在做這方面的研究。

 

我們還需要準確預估未來的氣候變化。

 

在考慮大氣中溫室氣體變化造成的增溫效應時，我們需要考慮自然系統的多年代際變化，但這類多年代際變化在我們目前的預估里并沒有很好的體現，這是準確預估溫室氣體增加造成的未來氣候變化需要考慮的問題，也是大氣科學中與碳中和有關的一個基礎科學問題。