大氣中的水氣具有不僅水平與垂直方向上，以及時間維度的高變異度的性質，以臺灣地區為例曾達到1小時中的大氣總可降水量(atmospheric total precipitable water; TPW)有40 mm的變化程度。也因大氣中的水氣，不僅存在著氣態相位的蒸散逸入，亦有凝結或昇華成液態或冰態的降水型式的沉積等作用，以及與雲凝結核或大氣懸浮吸濕性粒子間的交互作用，進而導致水氣的凝結效率在不同溫度與壓力時之非線性變異。另外一方面，大氣中水氣於短波與長波輻射之吸收特性，在地球系統中大氣輻射能量收支的影響程度，也高於二氧化碳。因此水氣不僅對於天氣預報，氣候變遷，大氣化學等研究中，扮演重要角色。
因此透過衛星與地面遙測方式，獲得正確的水氣資訊是一個重要的課題。透過本研究計畫臺灣的福衛七號、韓國地球同步衛星GK-2A與日本地球同步衛星Himawari-8等這幾個太空任務均可以推估出大氣狀態，其中包含了水氣資訊。因此本研究將以人工智慧方式進行臺灣現地遙測水氣反演演算法的精進，探索及評析這幾個完全不同觀測方式的衛星任務，比較水氣反演品質及不確定性的來源。並採用在臺灣及鄰近區域施放的探空觀測及地面微波輻射儀、地基式GNSS所推估的天頂向對流層總延遲量(ZTD)等觀測資料。預計擴增包括了於南沙太平島以及海研船於南海航次的探空觀測，以及一些因為颱風靠近臺灣地區時的飛機投落送資料。研究計畫已經獲得我國科技部和韓國國家研究基金會(National Research Foundation of Korea)的共同支持。
相對於其他地區而言，亞太地區民眾暴露於較高的空氣污染，且不同國家區域、不同的空氣污染暴險濃度分佈可能造成不同的健康風險係數，因此可進行空污暴險-健康系統性之國際比較。這些深受空氣污染之苦的地區極需此類綜整科學的發現以提供當地有效預防政策的建言。
Hi-ASAP首航計畫是在國際大氣化學計畫的季風亞洲與大洋洲工作小組之下所發展出的科學計畫，它主要目標是應用新式發展的低成本感測器，提供科研證據以支持能有效降低空氣污染的政策行動。此計畫由環變中心龍世俊研究員主導，有10個國家的團隊參與，每個團隊皆包括大氣化學及公共健康領域的專家。在中央研究院永續中心的支持下，自2016年起，每年辦理低成本感測器及研究方法論的研討會及訓練課程，以訓練大家使用同樣之技術及方法論。
此外，環變中心亦提供空氣污染或評估健康指標的低成本感測器，對於這些國家來說，唯有低成本感測器能達成大量佈建及同時觀測的目地，以收集到足夠的研究數據，因此低成本感測器在此計畫是不可或缺的部分；這些國家則提供當地研究人力及管理野外觀測事務。各國團隊使用同樣的技術及方法論，並將數據匯整至由環變中心維護的資料庫中。我們的合作內容已發表在今年初Lung et al. 2022.這篇論文中。雖受到COVID-19影響，目前仍有三個國家之團隊已開始收集數據，預期未來兩年會持續收集資料並進行資料分析，未來Hi-ASAP預期成果包括國際比較與綜整分析之學術論文，以及政策影響。
近年來全球平均氣溫不斷升高，極端天氣事件也頻繁發生，如何以科學角度瞭解兩者的關連及未來的可能變遷，當今的主要研究趨勢為利用氣候模式模擬地球系統的運作，探討其中的物理化學機制，並推估未來變遷。為了整合全世界氣候研究能量，聯合國與世界氣象組織轄下的世界氣候研究計畫 (World Climate Research Programme, WCRP) 的耦合模式工作群 (Working Group on Coupled Modeling, WGCM) 在 1995 年啟動耦合模式比對計畫 (Coupled Model Intercomparison Project, CMIP)，協調全世界主要氣候研究中心，遵循學界認定的模擬程序協定，以各自研發的氣候模式，有系統地進行下列研究：1) 比對各模式模擬氣候能力，據以改善模式；2) 探討人為與自然因素 (如溫室氣體的暖化效應、懸浮微粒與火山爆發的冷卻效應、太陽輻射變化、地表變遷、氣候系統的自然變異等) 對工業革命以來氣候的影響，以評估人為效應的程度；3) 設定溫室氣體與懸浮微粒的排放情境，推估未來氣候變遷的可能趨勢，判定其可信程度。聯合國的跨政府氣候變遷委員會 (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) 所發表的第四次與第五次全球氣候評估報告 (the 4th and 5th Assessment Report, AR4 and AR5) 皆以 CMIP3 和 CMIP5 的氣候模擬與推估結果作為科學依據。
中央研究院環境變遷研究中心結合大學研究人員，以美國大氣研究中心 (NCAR) 的地球系統社群模式 (CESM) 為基礎，將自行發展的大氣物理與化學模組 (包括大氣對流、雲量、輻射與氣膠) 植入 CESM 中，完成台灣地球系統模式 (Taiwan Earth System Model, TaiESM)。本團隊以此模式所模擬的過去與未來氣候變遷結果參與 CMIP6，協助推估全球暖化對地球環境與人類社會的可能衝擊，做為 IPCC AR6 的科學依據。IPCC已於 2021/08/09 發表 AR6 第一工作小組報告 (Working Group I)，其中便引用了 TaiESM 的研究成果。CMIP6的主體部分已經結束，但仍有其他分支計畫探討氣候變遷的機制與控制因子，RCEC 將利用TaiESM 繼續進行此部分的模擬與研究。
在世人對人類活動對全球/環境變遷之影響的興趣驅使之下，填補了長久以來我們對海洋了解所需的數據與知識的缺口，而「時間序列研究」便成為用於了解環境變遷上最可靠且可行的實驗手段。台灣在1999年開始在北南海建立了位於北緯16度、東經118度的”東南亞時間序列研究測站 (South East Asia Time-series Study; SEATS)”。此測站由當時的《國家海洋科學研究中心；1997~2007年由科技部所支持的虛擬中心》維持運作。從1999~2003年間至少每季採樣1次，而2003~2007年減為至少1年1次的採樣頻率。自2008年迄今，SEATS計畫便轉移到中央研究院環境變遷研究中心，進行每年至少2次或更多的航次採樣研究。國際海洋學界自從SEATS建立以來便表示了強烈的興趣，並極力支持台灣持續地進行該項研究。在1999年的國際地圈生物圈計畫(IGBP)會議中，SEATS正式被認可為國際時間序列測站之一。有別於其他七個海洋時間序列研究站，SEATS是全球唯一位於熱帶邊緣海的時間序列測站。而該測站自1999~2003年的研究成果已經發表於『深海研究II；Deep-Sea Research II』期刊當中。SEATS無疑是台灣眾多國際認可的整合型研究計畫中表現最為優異的其中之一。
GEOTRACES為全球海洋科學主要研究計畫之一，主要目的在探索全球海洋微量元素及同位素的分布及循環，參與國家有近三十國，過去十年來取得諸多重大科研成就。研究經費主要來自各國科研經費，部分後勤經費由ICSU之下的SCOR (Scientific Committee on Oceanic Research)所資助。本中心何東垣博士，受邀自2012年起擔任科學指導委員會長達六年，並於2017年推薦台大地質系任昊佳教授為台灣代表並順利獲選加入科學指導委員會，2018年於中研院舉辦科學指導委員會及訓練工作會，與日本東京大學及京都大學海洋化學團隊建立緊密合作關係，積極推動台灣參與GEOTRACES研究。何東垣博士目前獲中研院深耕計畫(2021~2025)獎助暨國科會個人計畫(2022-2025)資助進行相關研究；與任昊佳教授共同組織台灣GEOTRACES研究團隊，獲得新海研一號18天船期，將於2023年八月航向西北太平洋及其邊緣海，何博士將利用人為活動生成氣膠微量元素及同位素組成，對於物質循環及氣膠金屬對於浮游植物族群結構進行深入研究，預期將對氣膠金屬對海洋生物地球化學及物質循環的影響，做出全球領先的貢獻。 該計畫相關訊息詳見 網址
