南极、北极和青藏高原，被统称为“三极”。全球变暖背景下，三极地区的冰川、冻土和海冰正快速变化，由此带来的一系列气候、生态、环境和资源问题备受关注。
“三极环境与气候变化”计划的总体目标就是构建三极环境与气候天空地冰海一体化观测系统，揭示三极多圈层环境与气候变化机理，预测、预估三极与全球气候环境的未来，为应对气候变化、保障极地安全、构建人类命运共同体提供科技支撑。
“三极环境与气候变化”大科学计划分筹备启动、重点引领、全面引领以及三极强国四个阶段。
在泛第三极地区环境变化与水资源安全、三极冰冻圈生态系统过程与服务功能、三极深部探测与环境演变、极地海气能量与物质循环、三极天基全时观测系统和三极环境变化的对比与关联等六大具有良好研究基础的方向率先开展研究。
迄今为止，“三极”计划的参与者包括20余位中国科学院、工程院院士，60余家机构，前期参与计划讨论设计的和编制的科研人员上百人。姚檀栋、吴立新两位院士以及北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院院长程晓3人，受科技部社会发展科技司的委托一起探讨三极研究的未来，负责编制《“三极环境与气候
三极天基观测系统
卫星遥感观测是目前三极科学研究的主要手段，但受卫星轨道和卫星载荷性能等限制，高纬度、高海拔地区的连续有效观测难以实现。目前，我国已有资源三号、高分三号、风云系列等卫星提供遥感数据，但仍缺少自主研发的支持三极地区环境与气候连续监测的卫星系统。
三极天基观测系统主要由科学实验卫星群、地面接收站网、地面定标系统和地面应用系统等几部分组成。目前我国急需弥补三极地区科学研究中的观测不足，发展三极天基观测系统，为我国极地研究和气候变化科研提供关键数据和坚实保障，助力我国主导的“三极环境与气候变化”国际大科学计划。
国家重点研发计划2019年定向专项
三极环境与气候变化重大科学问题预研究
研究内容：
在三极地区研究建立支持冰雪、冻土、海洋、大气和生态等要素的协同观测平台；
研究三极地区冰冻圈变化趋势、异同、关联及其影响；研究三极地区生态过程与碳循环及其影响；
研究三极大气-海洋环流相互作用过程及其影响；
研发三极协同对比与分析综合研究平台；
研究三极环境与气候变化国际大科学计划实施机制、国际推介与合作机制，研究在青藏高原建立对外开放的观测研究基地的方案。
考核指标：
在南极、北极和第三极地区各建立 1-2 个国际开放的综合协同观测平台，依托上述协同观测平台与其他国际观测计划合作，开展 1 期三极冰-海-气-陆协同观测，建立开放的协同观测数据库和分析平台；
初步揭示三极环境与气候变化的异同和关联机制，发表 SCI 论文不少于 20 篇。
编制三极环境与气候变化国际大科学计划实施机制方案，建立三极科学中心 1-2 个。
中国气象局
联合参与第二次青藏高原综合科学考察研究、三极环境与气候变化大科学计划等国家重点科技任务。围绕重点合作任务，联合高校共同开展国家重点科技计划的设计和申报。支持气象科研业务单位与高校围绕综合观测、预报预测、气象资料、信息平台和人工影响天气等关键技术开展联合研发，加强科技成果与中试基地的对接。
