该领域的关键科学问题是：水与气候、生态、环境、社会的相互作用机理；“大气水－地表水－土壤水－地下水”的时空变化与循环过程；区域水资源形成与转化关系；人类活动对水循环的影响；社会水循环的驱动机理。
2011年度拟重点资助的研究方向包括：
（1）流域水文过程观测实验与尺度效应；（2）土壤水盐运动与生态过程的耦合机制；（3）水文过程定量描述、模拟与不确定性分析；（4）地表水和地下水相互转化机制；（5）水文地质结构变化及介质非均质性对水循环过程的影响；（6）人类活动对区域水循环的影响及其效应；（7）水循环过程及其极端水文事件
拟资助6～8项。
7．人类活动对环境变化的影响及其调控原理
该领域的科学目标是：以地球系统科学和可持续发展观为指导，研究区域性、典型性和关键性环境问题，阐明人类活动对环境变化的影响及其调控原理。
该领域的关键科学问题是：资源开发和利用对地球环境的影响；重大工程和自然灾害对生态与环境的影响；有毒污染物时空分布和环境风险；自然过程与人类活动导致环境异常的识别与调控。
2011年度拟重点资助的研究方向包括：
（1）不同地域人类适应环境变化模式比较研究；（2）城市、区域发展过程与环境变化；（3）土地复垦、土地利用变化及其环境效应；（4）环境污染物的源识别、过程示踪和定量解析；（5）有毒污染物的生态与健康风险；（6）地下水的污染过程与修复原理；（7）重大工程的环境和灾害效应；（8）矿产资源、能源开发诱发的地质灾变机理；（9）重大地质灾害成因机理及监测预警
拟资助6～8项。
8.海洋资源、环境与生态系统
该领域的科学目标是：紧紧围绕该领域的国际前沿和与国家重大需求密切相关的科学问题，立足近海，面向深海大洋和极地海域，以海洋资源的演变规律、海洋环境与生态系统的相互作用及其在气候变化中的作用为重点，力争在近海海洋过程与生态系统变异、深海大洋与极地的环境演变等方面取得重要科学进展。
该领域的关键科学问题是：海洋动力过程与环境变化；海洋生态系统与生物地球化学过程；海洋生态系统服务功能与生物多样性；陆—海相互作用及其环境效应；深海大洋环境与生态系统；极区环境变化与海—陆—气—冰相互作用。
2011年度拟重点资助的研究方向包括：
（1）海洋中尺度过程的动力机制及其环境效应；（2）海洋物质输运过程、陆架环流动力过程与生态系统响应；（3）河口与近海动力沉积过程与地貌演化；（4）中国近海中新生代大陆边缘动力学及油气资源；（5）深海极端环境系统与资源环境效应；（6）陆源痕量金属和同位素的海洋学过程；（7）海洋生态系统及其对环境变化的响应；（8）大洋钻探与深部生物和环境演变；（9）近海复合污染机理及其对生态系统的影响；（10）极区生源要素的生物地球化学过程
拟资助6～8项。
9.天气与气候系统变化过程与机制
该领域的科学目标是：认识6由气候系统主导的灾害性天气和气候的各种物理、化学和生物过程，它们的时空特征、变化规律、相互联系和物理机制，捕捉重大天气、气候事件的前期征兆，改进天气预报的精度，发展新一代气候模式、预报方法和气候预测理论。“十二五”期间重点围绕气候系统过程、模式与预测理论，灾害性天气动力学与可预报性理论，大气化学、边界层物理与大气环境，中高层大气动力学过程和云雾物理等方面开展创新研究，力争在天气与气候系统变化机制方面取得重要进展。
该领域的关键科学问题是：灾害性天气预报精度的进一步提高，预报时效的延伸，以及预报对象的拓展问题；气候系统变化研究和月、季度、年际、年代际尺度气候预测理论与预测试验；天气、气候系统模式的发展；海量探测数据的处理、分析和同化应用；天气、气候要素探测的新原理新方法和新技术研究；云雾的物理和化学过程与人工影响天气。
2011年度拟重点资助的研究方向包括：
（1） 大气环流异常对东亚天气、气候的影响；（2） 海－陆－气相互作用及其对天气、气候的影响；（3） 气候系统模式的研发和改进；（4） 极端气候事件形成机理与可预报性；（5） 高影响天气的发生、发展与预报研究；（6） 数值模式物理过程参数化；（7） 大气遥感、反演方法、资料同化；（8） 人工影响天气的理论和方法；（9） 天气气候与大气环境的联系；（10） 气溶胶、云、辐射及其相互作用；（11） 陆面过程与大气边界层物理的研究
