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地球科学进展 2025年第1期40卷 15-20页

作者：张井勇中国科学院大气物理研究所地球系统数值模拟与应用全国重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

基于“正排放时期—净零时期—净负时期”的划分方法,建立了面向碳中和的气候变化预估与风险研究新框架。聚焦“一带一路”主要区域,系统开展了SSP1-1.9和SSP1-2.6两种可持续发展路径情景下面向碳中和的未来平均与极端气候变化预估以及... 详细信息

基于“正排放时期—净零时期—净负时期”的划分方法,建立了面向碳中和的气候变化预估与风险研究新框架。聚焦“一带一路”主要区域,系统开展了SSP1-1.9和SSP1-2.6两种可持续发展路径情景下面向碳中和的未来平均与极端气候变化预估以及灾害风险研究。在全球碳中和时期,预计“一带一路”主要区域平均与极端气候变化将呈现新特征、新格局,气候灾害风险将出现新变化。建立的新框架为气候变化未来预估与灾害风险评估提供了新方案,建议正在启动与开展的联合国政府间气候变化专门委员会第七次气候变化评估报告及将来的气候变化评估报告纳入面向碳中和的气候变化评估作为其重要组成部分,为人类社会共同应对气候变化和实现可持续发展提供新认识。最后,讨论了人工智能技术在未来气候变化预估与风险评估中的应用。

关键词：气候变化碳中和目标未来预估灾害风险人工智能可持续发展

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上新世以来赤道太平洋海温轨道周期转型的简单模式瞬变模拟

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第四纪研究 2025年第2期45卷 375-394+363页

作者：季翔宇王跃魏思华丁奕凡党皓文郑伟鹏田军翦知湣同济大学海洋地质全国重点实验室中国科学院大气物理研究所地球系统数值模拟与应用全国重点实验室中国科学院大气物理研究所地球系统数值模拟科学中心中国科学院大学地球与行星科学学院

随着上新世以来大气CO2浓度降低，全球平均温度变冷，水汽含量减少，可能导致气候系统内部反馈过程对不同轨道周期外部驱动的敏感性发生改变，即长期气候背景状态变化可能导致轨道尺度气候周期转型（比如中更新世前后从4万年周期主导转... 详细信息

随着上新世以来大气CO2浓度降低，全球平均温度变冷，水汽含量减少，可能导致气候系统内部反馈过程对不同轨道周期外部驱动的敏感性发生改变，即长期气候背景状态变化可能导致轨道尺度气候周期转型（比如中更新世前后从4万年周期主导转为10万年和2万年周期主导）。为了检验这个假设，本研究综合利用箱式海洋模型以及二维能量平衡大气模型，以3 Ma以来的轨道参数和大气CO2浓度为驱动，进行瞬变加速模拟，试图揭示外部驱动和内部反馈对热带太平洋表层海温长期趋势以及周期转型的相对贡献。结果表明：1)简单模式可以成功模拟出与重建记录相似的经/纬向温差协同演变关系，并合理再现冷舌区海温的构造演变趋势和轨道周期转型；2)不同CO2背景值条件下，水汽反馈对轨道辐射量的敏感性差别不大，但可以剧烈放大构造-轨道尺度CO2变化驱动的温度响应幅度，特别是在热带地区更为明显；3)冷气候背景下的冰反射率反馈强度远大于气候暖期，可导致冷舌区海温轨道尺度变幅显著增大；4)中更新世前后冷舌海温平均值降低的内部机制主要是水汽反馈，轨道尺度变幅增大的内部机制则是冰反射率反馈，而10万年和2万年周期的增强则需要大气CO2驱动与两个内部反馈的共同作用，CO2背景值降低可通过冰反射率反馈而增强岁差周期，偏心率周期则来自CO2本身的10万年周期以及水汽反馈放大作用。

关键词：赤道太平洋海温轨道周期转型气候内部反馈气候敏感性瞬变数值模拟

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中国高温、干旱及其复合事件的研究进展和展望

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大气科学学报 2025年第1期48卷 26-36页

作者：祝亚丽刘洋孔祥慧王晓欣张梦琪洪晓玮陈活泼孙建奇中国科学院大气物理研究所竺可桢-南森国际研究中心北京100029 中国科学院大气物理研究所地球系统数值模拟与应用全国重点实验室北京100029 中国科学院大气物理研究所气候变化研究中心北京100029

干旱是全球最主要、影响最严重的气象灾害之一。随着全球变暖,干旱更易与高温同时发生,干旱与高温的正反馈过程导致极端事件持续更久、强度更强,形成高温干旱复合极端事件,对农业、生态环境等造成更为严重的影响。本文通过对中国高温、... 详细信息

干旱是全球最主要、影响最严重的气象灾害之一。随着全球变暖,干旱更易与高温同时发生,干旱与高温的正反馈过程导致极端事件持续更久、强度更强,形成高温干旱复合极端事件,对农业、生态环境等造成更为严重的影响。本文通过对中国高温、干旱及其复合事件研究进展的回顾,总结了中国高温、干旱及其复合事件的变化事实,并对影响中国高温、干旱的关键因子及物理机制进行了梳理;指出了当前研究存在的不足,并提出系统研究海温-陆面-海冰-大气多因子、多过程协同影响中国复合高温干旱事件的必要性;最后,对当前高温干旱的预测现状进行了简要回顾,指出在系统认识复合高温干旱事件发生发展机制的基础上,亟须发展动力-统计相结合的方法,以提升其预测水平。

关键词：热浪干旱极端事件复合高温干旱事件复合事件

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不同尺度初始误差对2021年台风烟花路径和强度模拟预报的影响

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大气科学 2025年第2期49卷 550-564页

作者：周菲凡叶一苇张晗杨雅雯段晚锁中国科学院大气物理研究所云降水物理与强风暴重点实验室北京100029 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 中国科学院大学北京100049 中国气象局河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室郑州450003 河南省气象台郑州450003 中国科学院大气物理研究所地球系统数值模拟和应用全国重点实验室北京100029

本文以2021年台风烟花为例,考察了不同尺度初始误差对台风路径和强度预报的影响。分别由NCEP提供的FNL再分析资料和由ECMWF提供的ERA5资料驱动WRF模式,对烟花进行长时间(14 d)、高分辨率(3 km)的模拟,产生对照试验CTL_F和CTL_E。对比分... 详细信息

本文以2021年台风烟花为例,考察了不同尺度初始误差对台风路径和强度预报的影响。分别由NCEP提供的FNL再分析资料和由ECMWF提供的ERA5资料驱动WRF模式,对烟花进行长时间(14 d)、高分辨率(3 km)的模拟,产生对照试验CTL_F和CTL_E。对比分析CTL_F和CTL_E的模拟结果,并与最佳路径进行比较,将与最佳路径较为接近的模拟结果作为真值,将另一模拟结果作为有误差的预报。将二者的初始场作差,并进行尺度分解,以200 km,2000 km为界限,分解成小尺度、中尺度和大尺度3种误差,分别将这3种尺度的误差叠加到真值的初始场上,再分别进行模拟预报,考察不同尺度的误差对台风烟花模拟预报的影响程度,并分析各种尺度误差对预报误差的相对贡献。结果表明,不论是强度预报,还是路径预报,在前10 d的预报中,中尺度误差起到了决定性作用。而在后4 d的预报中,大尺度和小尺度误差的贡献逐渐凸显,三种尺度误差的效果相当。此外,中尺度误差在前期使得台风路径偏东,强度偏强,而大尺度和小尺度误差使得台风路径偏西,强度偏弱。分析原因显示,初始时刻总误差场的信息主要体现在中尺度误差上,因此中尺度误差在前期的作用最为显著。中尺度误差略微加快了台风增强的速度,显著放缓了台风衰减的速度,而大尺度和小尺度误差略微放缓了台风增强的速度,而明显加快了台风衰减的速度。此外,叠加中尺度误差场后台风具有更强的初始强度,偏东的路径又使得其登陆时间较晚,综上,中尺度误差使得台风强度偏强。而大尺度和小尺度误差由于使得台风路径偏西,较早登陆,因此使得台风强度总体偏弱。

关键词：尺度分解初始误差台风路径台风强度数值模拟

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全球土壤加速变暖

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气候与环境研究 2024年第6期29卷 735-743页

作者：杨占梅张井勇吴凌云湖南工商大学资源环境学院长沙410205 中国科学院大气物理研究所地球系统数值模拟与应用重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 碳中和与智慧能源湖南省重点实验室长沙410205 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029

利用ERA5-Land陆面再分析资料探究土壤温度的变化规律,发现最近几十年全球土壤温度正在加速变暖,2000~2023年的年平均变暖速率超过1980~1999年变暖速率的2倍。1980~2023年全球土壤变暖的热点地区主要呈现在北极地区、地中海—中国华北... 详细信息

利用ERA5-Land陆面再分析资料探究土壤温度的变化规律,发现最近几十年全球土壤温度正在加速变暖,2000~2023年的年平均变暖速率超过1980~1999年变暖速率的2倍。1980~2023年全球土壤变暖的热点地区主要呈现在北极地区、地中海—中国华北一带、非洲中北部、北美南部和南美中南部。2023年不只是陆地气温最热的一年,也是土壤温度最热的一年,2023年8~12月陆地气温和土壤温度为历史同期最热。本研究揭示出全球土壤温度正在加速变暖,对更好理解全球变暖具有重要意义。

关键词：全球土壤温度加速变暖 2023年温度异常气候变化指标

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东北冷涡影响低温的关键环流型及其机理

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大气科学 2025年第2期49卷 477-490页

作者：陈晨谢作威肖天贵成泽伦布和朝鲁李尚锋杨旭涂钢成都信息工程大学大气科学学院成都610225 中国科学院大气物理研究所地球系统数值模拟与应用全国重点实验室北京100029 中国科学院大气物理研究所国际气候与环境科学中心北京100029 抚顺市气象局辽宁抚顺113000 吉林省气象科学研究所长白山气象与气候变化吉林省重点实验室/中高纬度环流系统与东亚季风研究开放实验室长春130062

东北冷涡常导致东北地区夏季低温冷害,给“东北粮仓”带来“哑巴灾”。本文利用欧洲中心第五代再分析资料,分析了1979~2021年初夏(5~6月)东北冷涡影响低温的关键环流配置及其形成和维持机理。结果表明:贝加尔湖地区和鄂霍茨克海上空的... 详细信息

东北冷涡常导致东北地区夏季低温冷害,给“东北粮仓”带来“哑巴灾”。本文利用欧洲中心第五代再分析资料,分析了1979~2021年初夏(5~6月)东北冷涡影响低温的关键环流配置及其形成和维持机理。结果表明:贝加尔湖地区和鄂霍茨克海上空的高压脊与东北冷涡共同组成了典型的倒“Ω”环流型,有利于高纬度冷空气和高位涡向南侵入东北地区;鄂霍茨克海地区高压南侧的偏东风也进一步向东北地区输送冷空气,这两股冷空气共同造成东北地区异常偏冷。自东欧平原至贝加尔湖的“-+-”Rossby波列是东北冷涡的前兆信号,非绝热加热和摩擦作用促进了这一Rossby波列的发展。随后,Rossby波的作用起着主要贡献,它使高位涡不断南下并堆积,在东亚急流的正压变形作用下,形成深厚的东北冷涡。随着Rossby波能量向下游频散以及非绝热加热和摩擦的耗散作用,东北冷涡急剧减弱。而当贝加尔湖北侧地区出现准定常脊时,它切断了东北地区与高纬度的冷空气和高位涡的联系,Rossby波也难以使东北冷涡发展,因而对东北地区无明显低温影响。

关键词：东北冷涡低温 Rossby波位涡收支阻塞高压

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CMIP6全球气候模式对青藏高原中东部地表感热通量模拟能力评估

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大气科学 2022年第5期46卷 1225-1238页

作者：王美蓉周顺武孙阳王军马淑俊余忠水南京信息工程大学资料同化研究与应用中心/气象灾害教育部重点实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心/气候与环境变化国际合作联合实验室南京210044 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029 南京大学国际地球系统科学研究所南京210023 拉萨市气象局拉萨850011 西藏自治区气象局西藏高原大气环境科学研究所拉萨850000

利用青藏高原(以下简称高原)气象台站常规观测资料、国家青藏高原科学数据中心的青藏高原地气相互作用过程高分辨率(逐小时)综合观测数据集(2005~2016)、国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)的历史模拟试验数据和卫星辐射资料,定量评估... 详细信息

利用青藏高原(以下简称高原)气象台站常规观测资料、国家青藏高原科学数据中心的青藏高原地气相互作用过程高分辨率(逐小时)综合观测数据集(2005~2016)、国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)的历史模拟试验数据和卫星辐射资料,定量评估了12个全球气候模式对1979~2014年高原中东部地表感热通量的模拟能力,并对其模拟偏差进行了成因分析。结果表明,CMIP6模式可较好地重现高原地表感热通量的年循环和季节平均的空间分布型,但数值较计算感热通量偏低,主要表现为对感热通量大值区严重低估。区域平均而言,12个模式模拟的春季高原中东部感热通量的时间演变序列整体较计算感热通量偏低,其中偏差最大的模式为MIROC6,其多年均值仅为计算值的1/3左右。进一步分析发现多模式模拟的春季高原10 m高度处风速和地气温差分别偏强和偏弱,说明CMIP6模拟的春季高原感热通量偏低可主要归因于地气温差的模拟冷偏差。地气温差的模拟冷偏差在高原中东部地区普遍存在,且地表温度和空气温度均存在明显冷偏差,尤其地表温度偏差更大,这很大程度上可能与CMIP6多模式模拟的春季高原降水偏强有关。

关键词：青藏高原 CMIP6模式地表感热通量地气温差冷偏差

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