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大气科学 2024年第6期48卷 2095-2109页

作者：李家庆徐海明邓洁淳马静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/气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室南京210044 南京信息工程大学大气科学学院南京210044

本文首先基于1979~2019年ERA5逐日再分析数据集,采用自组织映射(SOM)神经网络方法对冬季北半球对流层极涡进行客观分型,分析了极涡天气型的时间变化特征,揭示了冬季北半球极涡天气型长期变化的成因。结果表明:(1)根据极涡中心位置,极涡... 详细信息

本文首先基于1979~2019年ERA5逐日再分析数据集,采用自组织映射(SOM)神经网络方法对冬季北半球对流层极涡进行客观分型,分析了极涡天气型的时间变化特征,揭示了冬季北半球极涡天气型长期变化的成因。结果表明:(1)根据极涡中心位置,极涡可分为绕极型、偶极型、偏欧亚型和偏北美型,其中绕极型和偶极型为主导环流型。绕极型和偶极型的出现频次分别呈现显著减少和增多的趋势,并具有明显的年际和年代际变化。(2)绕极型的长期减少和偶极型的长期增加主要是由于北极地区快速升温导致北半球中高纬度区域间的经向温度梯度不断减小,大气斜压性减弱,进而引起绕极西风环流减弱,使得北半球极涡的强度减弱,极涡极易分裂。随后基于第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)中一个海气耦合模式(CESM2)的工业革命前参照试验(piControl)和CO_(2)浓度每年增加1%的强迫试验(1pctCO_(2))数据集,采用上述同样的方法进一步探讨了极涡绕极型和偶极型的长期变化与全球增暖的关系,发现无论在piControl还是在1pctCO_(2)试验中绕极型和偶极型极涡仍为主导环流型,但在piControl试验中绕极型和偶极型的出现频次无显著变化趋势,而在1pctCO_(2)试验中绕极型和偶极型则分别表现为显著减少和增多的趋势,进一步验证了观测中这两类极涡天气型的长期变化与全球增暖密切有关。同时本文也使用了CMIP6中其他11种模式做了对比分析,发现结果可靠。

关键词：极涡天气型长期变化全球增暖影响

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北亚秋冬季节转换的热力学特征

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大气科学 2025年第2期49卷 337-352页

作者：符诗怡施宁周波涛南京信息工程大学大气科学学院南京210044 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/气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室南京210044 海口市气象局海口570100

本文利用1958~2020年日本气象厅逐日再分析资料(JRA-55),对北亚地区(50°~75°N,80°~140°E)在入冬前后的热力收支特征以及影响入冬时间早晚的外强迫因子进行了研究。结果表明,在气候平均上,北亚于第62候入冬;在此之前... 详细信息

本文利用1958~2020年日本气象厅逐日再分析资料(JRA-55),对北亚地区(50°~75°N,80°~140°E)在入冬前后的热力收支特征以及影响入冬时间早晚的外强迫因子进行了研究。结果表明,在气候平均上,北亚于第62候入冬;在此之前,北亚地区的降温经历了从剧烈到缓慢的变化过程。在此过程中,非绝热冷却起主要作用,它部分地被暖平流所抵消。线性斜压模式的数值结果表明,欧亚大陆中高纬的非绝热冷却有利于北亚地区形成西风和偏南风,从而造成较强的局地暖平流,进而抵消部分非绝热冷却作用。在年际变率上,赤道中东太平洋和北大西洋的海温异常均可通过欧亚大陆上的波列异常进而影响北亚入冬早晚,它们可分别提前1个月和5个月出现显著信号,具有一定的预测意义。在对冬季气温的影响上,在北亚入冬偏早(晚)年,12月东亚部分地区以及我国南部地区气温偏高(低)。

关键词：北亚秋冬季节转换热力收支特征

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CMIP6模式对亚洲陆地生态系统的模拟评估与预估

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气候变化研究进展 2023年第1期19卷 49-62页

作者：孙晓玲谢文欣周波涛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/气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/大气科学学院南京210044

基于国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)模式模拟以及观测数据,评估了9个CMIP6模式对亚洲地区叶面积指数(LAI)、总初级生产力(GPP)和净初级生产力(NPP)的模拟性能。模拟评估结果表明,9个CMIP6模式能够较好地模拟出亚洲地区陆地生态系... 详细信息

基于国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)模式模拟以及观测数据,评估了9个CMIP6模式对亚洲地区叶面积指数(LAI)、总初级生产力(GPP)和净初级生产力(NPP)的模拟性能。模拟评估结果表明,9个CMIP6模式能够较好地模拟出亚洲地区陆地生态系统LAI、GPP和NPP的时空分布特征。综合来看,多模式集合(MME)模拟效果最佳,其模拟的LAI、GPP和NPP与观测的空间相关系数分别达到0.90、0.81和0.89,均方根误差在0.5左右。在此基础上,利用MME结果进一步预估了亚洲地区陆地生态系统在SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下的未来变化。总体而言,亚洲地区LAI、GPP和NPP到21世纪末都呈现上升趋势。其中,温室气体高排放情景下的上升趋势大于温室气体低排放情景下的上升趋势,亚洲中高纬度地区的增幅大于低纬度地区的增幅。从区域平均来看,到21世纪末期,与当今气候态相比,北亚LAI、GPP和NPP的增幅最大,其在SSP5-8.5情景下分别增加68%、106%和90%;东南亚增幅最小,分别为15%、34%和39%。在SSP1-2.6情景下,北亚LAI、GPP和NPP在21世纪末的增幅分别为23%、29%和26%;东南亚分别为3%、10%和11%,意味着未来全球变暖背景下亚洲区域陆地生态系统变绿和固碳幅度加强。

关键词：亚洲地区陆地生态系统 CMIP6 评估预估

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不同区域海温对中国东部冬季雾日年际变化影响的对比研究

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高原气象 2024年第6期43卷 1493-1506页

作者：岑琦胜刘鹏南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心江苏南京210044 南京大学大气科学学院江苏南京210023

利用观测资料,发现中国东部冬季雾日数明显高于其余月份,且冬季雾日数的气候统计诊断变量分布不均匀,从而可将中国东部分为南、北方两个区域。又根据雾日数变化趋势的强弱,以及南北方间雾日数相关性的特点,可将冬季分为早冬(11-12月)和... 详细信息

利用观测资料,发现中国东部冬季雾日数明显高于其余月份,且冬季雾日数的气候统计诊断变量分布不均匀,从而可将中国东部分为南、北方两个区域。又根据雾日数变化趋势的强弱,以及南北方间雾日数相关性的特点,可将冬季分为早冬(11-12月)和晚冬(次年1-2月)。通过分析早晚冬时南北方雾日与海表温度的关系发现,在早冬,南北方两区域的雾日都受热带太平洋区域海温显著影响;在晚冬,北方雾日受北大西洋区域海温影响显著,而南方仍受热带太平洋区域海温显著影响。通过分析环流发现,早冬时,热带太平洋区域海温的暖异常,有利于中低纬西太副高显著增强北抬,促使中高纬日本北部上空出现深厚的反气旋异常、西伯利亚高压明显减弱,从而使整个中国东部出现一致的偏南风异常,有利于南北方雾日都增加。在晚冬,热带太平洋对东亚中高纬地区的影响显著减弱,异常偏南风仅能维持在南方,仅使南方雾日偏多,并不能影响北方的雾日变化;而此时北大西洋区域海温暖异常通过波列的作用,对东亚中高纬地区的影响显著,使得北方地区受到异常东南风控制,有利于北太平洋水汽的输送,配合冬季气候态极强的下沉气流,大气层结相对稳定,使得北方地区雾日显著增多。

关键词：中国东部冬季雾日海表温度年际变化

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2022年中国南方破纪录的夏秋连旱:热带海温和欧亚加热的作用

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中国科学：地球科学 2024年第2期54卷 439-450页

作者：胡跃鹏周波涛王会军张大鹏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气象灾害教育部重点实验室气候与环境变化国际合作联合实验室南京210044 南京信息工程大学大气科学学院南京210044

2022年夏季至秋季,中国南方遭遇了一次持续的极端干旱事件,并对南方地区的经济发展和生态系统都造成了严重的影响.本文探究了引起这一持续性干旱事件发生的大气环流异常.研究结果表明,2022年夏季中国南方极端干旱的发生与西北太平洋异... 详细信息

2022年夏季至秋季,中国南方遭遇了一次持续的极端干旱事件,并对南方地区的经济发展和生态系统都造成了严重的影响.本文探究了引起这一持续性干旱事件发生的大气环流异常.研究结果表明,2022年夏季中国南方极端干旱的发生与西北太平洋异常反气旋及东亚副热带急流北移所共同导致的水汽通量辐散和异常下沉运动密切相关.不同的是,后续造成秋季干旱持续维持的大气环流异常主要是位于孟加拉湾至中国南海地区上空的气旋性环流异常,该系统导致了中国南方的水汽减少和异常下沉运动.进一步的研究表明,2022年夏季欧亚大陆北部罕见的强地表加热和热带太平洋的极端拉尼娜型海温异常共同导致在同期出现了西北太平洋异常反气旋和东亚副热带急流的北移,而秋季在孟加拉湾至中国南海地区上空形成的气旋性环流异常很大程度上是由热带印度洋海温的极端负异常导致的.

关键词：夏秋连旱中国南方热带海温欧亚加热

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我国气温和降水局地同期相关的时空变化特征

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地球物理学进展 2024年第3期39卷 905-915页

作者：谭希贤段明铿南京信息工程大学大气科学学院南京210044 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/气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室南京210044

使用中国1958—2017年2419个站点的气温和降水数据,探讨了不同季节两者之间的局地相关关系及其时间和空间变化特征.研究发现,我国气温和降水局地同期相关有着明显的季节差异及年代际变化特征.我国前30年(1958—1987年)、后30年(1988—2... 详细信息

使用中国1958—2017年2419个站点的气温和降水数据,探讨了不同季节两者之间的局地相关关系及其时间和空间变化特征.研究发现,我国气温和降水局地同期相关有着明显的季节差异及年代际变化特征.我国前30年(1958—1987年)、后30年(1988—2017年)四个季节的局地同期相关多以负相关为主,其中秋季表现最弱,夏季最强.与前30年相比,后30年冬、秋季的负相关性增强,春季负相关性下降,站点相关的稳定度较低;夏季负相关性下降,且站点相关的稳定度随区域发生变化.进一步分析发现,冬季在东北区和华东区,夏季在江淮区和东北区存在气温降水同期相关性显著变化区域,Wilcoxon秩和检验结果显示前、后30年冬季东北区气温显著变化,华东区气温和降水均显著变化,而前、后30年夏季东北区气温显著变化,江淮区降水显著变化,从而令这些区域前、后30年冬夏两季的气温降水同期相关性发生年代际转折.

关键词：气温和降水气候变化相关关系年代际变化

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2022年夏季长江流域干旱的水循环模拟和分析

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大气科学学报 2023年第6期46卷 813-824页

作者：程浩秋魏江峰宋媛媛单昱峰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/气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/大气科学学院江苏南京210044

基于WRF-WVT水汽追踪模式,对2022年6—8月长江流域极端干旱情况下的水循环进行模拟研究,分析了长江流域蒸散发对长江流域局地和非局地降水的影响。结果表明,2022年夏季干旱导致长江中下游陆地水储量在5—8月期间减少100~150 mm。6—8月... 详细信息

基于WRF-WVT水汽追踪模式,对2022年6—8月长江流域极端干旱情况下的水循环进行模拟研究,分析了长江流域蒸散发对长江流域局地和非局地降水的影响。结果表明,2022年夏季干旱导致长江中下游陆地水储量在5—8月期间减少100~150 mm。6—8月长江流域约45%的蒸散发在当地和华北形成降水,其中6月长江流域蒸散发主要贡献当地降水,而7、8月对当地和华北降水的贡献大致相等。6—8月长江流域蒸散发贡献的当地降水逐月减少,总量为8.2×10^(7) m^(3)(长江流域平均91.2 mm),并且降水强度越高当地蒸散发贡献率越小,对当地降水贡献最大的区域为四川盆地附近(最大超过40%)。长江流域蒸散发为华北提供的降水在6—8月先增多后小幅度减少,总量为5.3×10^(7) m^(3)(华北平均58.4 mm),并且降水强度越高长江流域蒸散发贡献率越大。2022年夏季长江流域蒸散发对当地和华北地区暴雨的贡献率都为12%左右。

关键词：长江流域干旱降水水循环水汽追踪

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华南冬季雾日年际变化特征及其与ENSO的关系

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大气科学 2023年第4期47卷 1099-1112页

作者：植炫惠徐海明马静植石群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/气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室南京210044 南京信息工程大学大气科学学院南京210044 广东省气候中心广州510080

本文基于1979~2016年华南地区52个台站逐日雾观测数据和ERA5再分析资料等,采用EOF分解等多种统计方法,研究了ENSO对华南冬季雾日年际变化的影响,并进一步探讨了华南冬季雾日年际变化与ENSO关系的年代际转变。结果表明:(1)华南地区冬季... 详细信息

本文基于1979~2016年华南地区52个台站逐日雾观测数据和ERA5再分析资料等,采用EOF分解等多种统计方法,研究了ENSO对华南冬季雾日年际变化的影响,并进一步探讨了华南冬季雾日年际变化与ENSO关系的年代际转变。结果表明:(1)华南地区冬季雾日具有区域一致的变化特征,呈现出明显的年际变化和线性增加的趋势。在冬季,华南地区近地面层北风减弱,大气层结更加稳定,同时温度露点差降低,空气中水汽含量增加,为雾的形成提供了有利的背景场条件。(2)ENSO与华南地区冬季雾日的年际变化存在显著相关关系,在El Niño年的冬季,菲律宾海上空存在一个异常的反气旋环流,反气旋西侧的异常暖湿西南气流给华南地区带来充沛的水汽,有利于雾日的形成。La Niña年雾日的变化则与El Niño年相反。这种显著相关关系主要取决于大雾日数,而非轻雾日数。(3)ENSO与华南地区冬季雾日年际变化的关系在1996年前后出现明显年代际转折,在1979~1996年期间,两者相关性较弱,1997年之后相关性显著增强。这种关系的转变可能受到北大西洋年代际振荡(AMO)的调控。

关键词：华南地区冬季雾日年际变化 ENSO

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AMO对ENSO与初夏西太平洋海洋热浪年际关系的年代际调制作用

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热带海洋学报 2024年第5期43卷 1-16页

作者：袁钰徐海明马静张彤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/气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室江苏南京210044 南京信息工程大学大气科学学院江苏南京210044

海洋热浪是发生在海洋上的极端高温事件,对海洋环境和生态系统具有破坏性影响。文章采用1960—2020年第五代欧洲中期天气预报中心再分析资料(European centre for medium-range weather forecasts reanalysis v5,ERA5)和英国气象局哈德... 详细信息

海洋热浪是发生在海洋上的极端高温事件,对海洋环境和生态系统具有破坏性影响。文章采用1960—2020年第五代欧洲中期天气预报中心再分析资料(European centre for medium-range weather forecasts reanalysis v5,ERA5)和英国气象局哈德来中心全球海冰和海洋表面温度资料集(Hadley centre global sea ie and sea surface temperature,HadISST)以及地球系统模式(community Earth system model,CESM1)北大西洋理想试验数据等,通过相关、合成分析等多种统计方法,研究了厄尔尼诺–南方涛动(El Niño-Southern Oscillation,ENSO)与次年初夏西太平洋海洋热浪年际关系的变化特征,并进一步探讨了二者关系发生年代际变化的可能成因。研究结果表明:1)ENSO与次年初夏西太平洋海洋热浪月数的年际关系具有明显的年代际变化特征,北大西洋多年代际振荡(Atantic multidecadal oscillation,AMO)是二者年际关系发生年代际变化的主要成因。当AMO处于正位相时,ENSO与次年初夏西太平洋海洋热浪存在显著的正相关关系,而当AMO处于负位相时,上述二者相关关系不再显著;2)AMO主要通过调控ENSO事件的强度进而影响西北太平洋大气环流的异常响应,从而进一步影响ENSO与次年初夏西太平洋海洋热浪之间的关系。当AMO处于负(正)位相时,相对较强(弱)的ENSO事件通过强(弱)风–蒸发–海温正反馈过程,使得ENSO事件次年初夏西北太平洋地区产生位置相对偏东(西)、强度相对偏强(弱)的异常反气旋/气旋。异常反气旋/气旋的位置和强度导致初夏西太平洋海洋热浪的分布在AMO正、负位相存在显著差异。

关键词：初夏海洋热浪西太平洋北大西洋多年代际振荡厄尔尼诺–南方涛动西北太平洋异常气旋/反气旋

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中国西北5月和9月地表气温的年际变率机理及其预测

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大气科学 2023年第2期47卷 343-358页

作者：姚梦莹朱志伟卢睿姚俊强南京信息工程大学大气科学学院/气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所乌鲁木齐830002

本文基于1961~2016年中国西北地区逐日地表气温观测资料以及全球大气再分析资料,通过统计诊断和数值模拟的方法,揭示了西北地区5月和9月地表气温年际变率规律及其机理,并在此基础上分别构建了季节预测模型。结果表明:(1)西北5月和9月地... 详细信息

本文基于1961~2016年中国西北地区逐日地表气温观测资料以及全球大气再分析资料,通过统计诊断和数值模拟的方法,揭示了西北地区5月和9月地表气温年际变率规律及其机理,并在此基础上分别构建了季节预测模型。结果表明:(1)西北5月和9月地表气温年际变率经验正交函数分解第一模态均为全区一致型空间分布,但具有不同的变率特征。(2)西北5月地表气温正异常与拉尼娜衰减型海表温度异常所对应的热带纬向三极型对流(降水)异常强迫有关,对流异常激发的热带外遥相关波列导致西北地区上空受反气旋(高压)异常控制,造成局地向下太阳短波辐射增多,从而使得西北地表气温增加;而西北9月地表气温正异常与拉尼娜发展型海表温度异常所对应的热带纬向偶极型对流(降水)异常强迫有关,偶极型对流强迫能够在西北地区东西两侧激发反气旋(高压)异常,导致西北地表气温正异常。(3)基于物理机制,分别利用拉尼娜衰减和发展型的相关海表温度异常预测因子,建立针对西北地区5月和9月地表气温年际变率的季节预测模型,独立预报期间(2007~2016年)预测技巧相关系数分别可达0.74和0.62,可为西北地表气温短期气候预测提供参考。

关键词：西北地区地表气温年际变率热带对流强迫季节预测

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