检索结果-内蒙古大学图书馆

大气科学学报 2024年第2期47卷 161-172页

作者：王会军戴永久杨崧李天明罗京佳尹志聪段明铿周放张艺佳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/气象灾害预报预警与评估协同创新中心江苏南京210044 中山大学大气科学学院广东珠海519000 夏威夷大学马诺阿分校大气科学系夏威夷檀香山96822

随着全球变暖,极端天气气候事件增强,天气气候灾害造成的损失也愈发严重。当前气候预测的准确性远远不能满足社会需要,气候系统预测理论和方法面临着众多挑战性问题。为提档气候预测科学水平和准确率,由南京信息工程大学和中山大学承担... 详细信息

随着全球变暖,极端天气气候事件增强,天气气候灾害造成的损失也愈发严重。当前气候预测的准确性远远不能满足社会需要,气候系统预测理论和方法面临着众多挑战性问题。为提档气候预测科学水平和准确率,由南京信息工程大学和中山大学承担的“气候系统预测研究中心”获得国家自然科学基金基础科学中心项目支持(2021年1月—2025年12月)。在该项目执行的前三年,项目团队开展了大量深入系统的研究,并取得了若干重要进展:1)揭示了气候系统的若干关键变化、驱动力和机制;2)剖析了海-陆-冰-气相互作用对我国重大极端气候事件的影响;3)在气候系统数值模式研发和预测系统集成方面取得重要进展;4)发展了延伸期-S2S-年代际的气候系统预测理论和方法。本文对这些进展作了扼要介绍,并针对气候与环境变化归因、古今气候环境研究融合、跨时空气候系统变异和极端气候、人工智能与气候科学、年代际预测和风险应对体系等关键科学问题做了展望。

关键词：气候系统气候预测极端气候海-陆-冰-气相互作用全球变化

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东亚冬季风指数对中国冬季气候变化表征能力的对比分析

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气象学报 2024年第2期82卷 168-189页

作者：敖康顺耿新张文君王林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南京210044 中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心北京100029

利用1951—2022年ERA5再分析大气环流资料和国家气候中心全国站点气温和降水资料,将33个常用的东亚冬季风(EAWM)指数划分为海陆差异类、高压特征类、大槽特征类、低层风场类、中高层风场类和综合类6类,按类别对比分析了它们的线性变化... 详细信息

利用1951—2022年ERA5再分析大气环流资料和国家气候中心全国站点气温和降水资料,将33个常用的东亚冬季风(EAWM)指数划分为海陆差异类、高压特征类、大槽特征类、低层风场类、中高层风场类和综合类6类,按类别对比分析了它们的线性变化趋势和年际、年代际变化特征,并就各指数对中国冬季气温、降水时空变化的表征能力以及与厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)、北极涛动(AO)等气候系统主要内部变率的关系进行了评估分析。结果显示:(1)在趋势变化方面,中国冬季气候暖湿化特征明显,但仅大槽特征类和综合类指数反映出季风的减弱趋势,其余类型指数则多呈现微弱的增强趋势,表明EAWM各子成员对当前全球变暖的响应存在差异;(2)在年际、年代际变化方面,EAWM指数主要表现为准4 a、准8 a和准16 a的周期振荡,基本都能刻画出20世纪80年代中后期EAWM的年代际减弱,对于21世纪第1个10年中期EAWM的年代际增强,考虑了南北气压差的海陆差异类指数以及高压特征类、大槽特征类和中高层风场类指数能较好表征;(3)在反映中国冬季气温变率的能力方面,除低层风场类指数外,各类指数表现良好,尤其是高压特征类指数的表征能力最佳,而在降水变率方面,高压特征类指数的代表性较差,低层风场类指数的指示意义最好;(4)在与气候系统主要内部变率的关系方面,大多数指数能较好反映ENSO与EAWM之间的关系,其中低层风场类指数的表征能力最好。而在反映AO与EAWM的关系上,则是高压特征类和大槽特征类指数的表现更佳。总体而言,除趋势变化存在较大差异外,各类EAWM指数能够一致地反映中国冬季气候变化的主要特征,但不同类别指数所表征的侧重点存在差异。因此,在分析EAWM相关科学问题时应根据研究的目的选择合适的指数。

关键词：东亚冬季风指数年际变化年代际变化 ENSO 北极涛动

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统一框架下中国气候预估多模式集合策略对比

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中国科学：地球科学 2023年第9期53卷 2155-2171页

作者：朱欢欢江志红李肇新李伟姜胜周攀宇赵暐昊李童南京信息工程大学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南京210044 Laboratoire de Météorologie Dynamique CNRSSorbonne UniversitéEcole Normale SupérieureEcole PolytechniqueParis 75005France 南京信息工程大学数学与统计学院南京210044

科学可靠的未来预估对气候变化适应和相关政策的制定具有重要意义.多模式集合是实现该目标的有效途径之一.但是,目前研究中鉴于关注的目标对象、时空尺度以及所用模式库的不同导致集合方案效果存在差异,不同方案间难以直接相互比较.因... 详细信息

科学可靠的未来预估对气候变化适应和相关政策的制定具有重要意义.多模式集合是实现该目标的有效途径之一.但是,目前研究中鉴于关注的目标对象、时空尺度以及所用模式库的不同导致集合方案效果存在差异,不同方案间难以直接相互比较.因此本文构建了统一的框架来评估比较5种不同集合方案在中国区域的性能,具体集合方案为多模式集合平均(MME)、秩加权、可靠性集合平均、结合模式性能和独立性加权(ClimWIP)以及贝叶斯模型平均方案.同时分析了全球变暖1.5℃和2℃温控目标下(相对工业化前,1861~1900年),中国全域及7个分区的年平均温度和总降水量相对于当前(1995~2014年)的未来变化.结果表明:与MME相比,加权集合方案预估平均温度和总降水量中位数变化的一致性较好,且降低了不确定性,提高了信噪比(SNR).其中ClimWIP方案综合最优,其预估中国区域温度不确定性减幅达30%,总降水减幅约15%.不同区域和指数的预估可靠性不同,温度的可靠性大于降水.基于优选的ClimWIP方案的预估结果表明,全球变暖1.5℃和2℃下,相对于当前气候(1995~2014年),中国区域年平均温度增加约1.1℃和1.8℃,总降水增加约5.4%和11.2%.其中东北地区增温最强,增幅(集合样本中位数,括弧内为第10到90分位数区间,下同)达1.3(0.6~1.7)和2.0(1.4~2.6)℃,华北和西北次之.西南地区温度预估增幅较弱但最可靠.西北地区总降水量增加最大,全球变暖1.5℃和2℃下增幅为9.1%(–1.6~24.7%)和17.9%(0.5~36.4%),华北次之,西南地区总降水量变化不确定性大,信噪比最小.额外0.5℃增暖对中国气候产生显著影响,整个中国地区温度的增幅将超过全球平均值,总降水量也将进一步增加,其中西北增湿最强.

关键词：多模式模拟集合方案全球变暖温控目标气候预估不确定性中国区域气候变化

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IOD Modoki事件对华南后汛期降水异常的影响及可能机理

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大气科学学报 2024年第3期47卷 425-437页

作者：陈业雁金大超史瀛龙张茜柳春粤港澳大湾区气象监测预警预报中心(深圳气象创新研究院) 广东深圳518100 南京信息工程大学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江苏南京210044 国防科技大学气象海洋学院湖南长沙410073 无锡学院大气与遥感学院江苏无锡214105 安徽省气象台安徽合肥230031

利用1979—2019年CN05.1中国区域高分辨率降水格点数据、英国Hadley中心观测海温数据、ERA5逐月大气再分析资料及大气环流模式,研究了华南后汛期期间(7—9月)IOD Modoki事件与华南后汛期降水异常的关系及可能机理。观测资料结果表明,华... 详细信息

利用1979—2019年CN05.1中国区域高分辨率降水格点数据、英国Hadley中心观测海温数据、ERA5逐月大气再分析资料及大气环流模式,研究了华南后汛期期间(7—9月)IOD Modoki事件与华南后汛期降水异常的关系及可能机理。观测资料结果表明,华南后汛期降水异常与热带印度洋中部(东和西部)海温异常呈显著正(负)相关关系,表现为印度洋IOD Modoki或印度洋三极子事件的空间分布型。滤除ENSO信号影响后,华南后汛期降水异常仍和IOD Modoki存在较为密切的联系。IOD Modoki正异常对华南后汛期降水异常的影响有以下途径,一方面,异常水汽从热带印度洋东部向西输送至热带中印度洋后,在北半球受科氏力作用向东输送至华南地区,为华南地区提供了充足的水汽条件,并且对华南地区降水正异常的主要水汽辐合贡献为平均水汽的水平扰动散度项和扰动引起的平均水汽垂直平流项。另一方面,热带东南印度洋海温负异常,通过Mastuno-Gill响应引起对流层低层自热带东南印度洋至热带中印度洋有东南风异常,增强了70°E附近的越赤道气流,在北半球向东输送至西北太平洋,这引起了华南地区对流层低层气旋式环流异常。另外,热带东印度洋对流层低(高)层异常辐散(辐合),华南地区低(高)层异常辐合(辐散)增强了东亚地区的局地Hadley环流,有利于华南地区降水的产生。再者,IOD Modoki引起南亚季风区受异常下沉运动控制,并通过季风-荒漠机制引起副热带北大西洋东部、北非荒漠区及地中海西部周围正涡度异常,激发了沿急流向下游传播的准静止Rossby波,增强了日本海高压异常和华南及邻近地区对流层低层气旋式环流异常。上述原因均有利于华南地区降水的产生,反之亦然。上述结果在数值模式中亦得到了验证。

关键词： IOD Modoki 华南后汛期降水异常环流异常

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变分框架下双偏振雷达直接同化算子的构建及其初步应用

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气象学报 2024年第6期82卷 774-788页

作者：张海阳陈耀登孙涛陈敏黄向宇孙健王瑞春范水勇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南京210044 美国国家大气研究中心博尔德803073 北京城市气象研究院北京100089 中国气象局地球系统数值预报中心北京100081

双偏振雷达探测资料(简称双偏振雷达资料)能够更好地识别水凝物粒子特征。为发挥双偏振雷达资料的作用,更有效地同化双偏振雷达资料,提高对流天气的预报效果,发展建立了一套基于水凝物控制变量的双偏振雷达资料变分直接同化方案,并开展... 详细信息

双偏振雷达探测资料(简称双偏振雷达资料)能够更好地识别水凝物粒子特征。为发挥双偏振雷达资料的作用,更有效地同化双偏振雷达资料,提高对流天气的预报效果,发展建立了一套基于水凝物控制变量的双偏振雷达资料变分直接同化方案,并开展了观测算子和伴随算子的切线性及伴随检验、单点观测试验及真实个例的循环同化预报试验。切线性及伴随检验结果表明,该双偏振雷达资料直接同化方案的模拟结果符合精度要求,算子构建合理。单点观测试验表明,双偏振观测信息通过水凝物背景场误差协方差传递到水凝物等相关变量,实现了相关变量的协调分析。一个真实个例的循环同化及预报试验表明,双偏振雷达资料同化改进了分析场及预报场的热力和动力及微物理结构特征,进而提高了降雨预报效果。基于变分框架下的双偏振雷达资料直接同化方案能够合理同化双偏振雷达观测信息,并改进6 h降水预报效果,相对采用集合卡尔曼滤波方案同化该资料效率更高,更便于业务推广应用。

关键词：数值预报资料同化双偏振雷达直接同化

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印度洋偶极子向海盆一致模转变的年代际变化及其成因

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大气科学学报 2022年第4期45卷 562-572页

作者：郭品文吴清传南京信息工程大学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江苏南京210044 南京信息工程大学大气科学学院江苏南京210044

利用3种百年时间尺度的海温资料,探讨了印度洋偶极子(India Ocean Dipole, IOD)向海盆一致模(Indian Ocean Basin, IOB)年际转变的年代际变化,结果发现1940-1970年几乎不存在这一转变现象,1970年以后该现象则十分显著。研究表明,IOD与E... 详细信息

利用3种百年时间尺度的海温资料,探讨了印度洋偶极子(India Ocean Dipole, IOD)向海盆一致模(Indian Ocean Basin, IOB)年际转变的年代际变化,结果发现1940-1970年几乎不存在这一转变现象,1970年以后该现象则十分显著。研究表明,IOD与ENSO之间海气耦合作用的年代际变化是这一转变现象的主要原因,1940-1970年IOD与ENSO之间发生发展相互独立,而1970年以后联系密切。通过进一步对物理量场的诊断分析,揭示了其中主要的动力机理:1970年以前,热带印度洋上空形成的季风环流异常无法与热带太平洋的沃克环流异常进行耦合,IOD事件发生时无法与热带太平洋产生联系。反之,1970年以后,热带两大洋上空两个纬圈环流异常之间耦合作用强烈,正(负)IOD事件发生时,通过海气相互作用,促进El Nino(La Nina)发展,印度洋又会受到来自ENSO的正反馈作用。因此这种“齿轮式”耦合模型能一直持续到冬季和次年春季,热带印度洋上空持续受到东(西)风异常的影响和低层环流的引导,西印度洋有次表层暖水的流入(出),加上印度洋本身海盆尺度较小,西边的暖(冷)水区显著增大,东西海温异常差异迅速减小并向海盆一致变暖(冷)转变,导致了后期冬季、春季正(负)IOB事件的出现。

关键词：印度洋偶极子印度洋海盆一致模年际转变年代际变化 ENSO

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增暖背景下东亚夏季风区降水演变的空间模态及其形成机制

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大气科学学报 2022年第2期45卷 239-246页

作者：程军顾鹏马依依南京信息工程大学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江苏南京210044 衢州市气象局浙江衢州324000

基于CMIP5中全新世(Mid-Holocene,6 ka BP)试验及RCP8.5试验的对比,本文研究了不同增暖情景下东亚夏季风区降水演变的空间模态及其成因。结果表明,两种增暖情景下东亚夏季风区降水演变的空间模态存在显著差异。轨道辐射主导的中全新世... 详细信息

基于CMIP5中全新世(Mid-Holocene,6 ka BP)试验及RCP8.5试验的对比,本文研究了不同增暖情景下东亚夏季风区降水演变的空间模态及其成因。结果表明,两种增暖情景下东亚夏季风区降水演变的空间模态存在显著差异。轨道辐射主导的中全新世暖期期间,东亚夏季风区降水演变的空间模态为经向“三极子”结构;而大气CO_(2)主导的未来强增暖下则为整体性增多模态。水汽收支平衡分解的分析表明,东亚夏季风区降水变化的动力部分由季风环流主导,表现为经向“三极子”结构,而其热动力部分取决于气温主导的大气比湿,表现为与气温变化相一致的空间分布。东亚夏季风区降水的变化在中全新世暖期以动力响应为主,而在未来强增暖下则以热动力响应为主。

关键词：东亚夏季风降水空间形态增暖水汽收支平衡分解外强迫

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末次间冰期亚洲中部干旱区干湿变化的模拟研究

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大气科学学报 2023年第1期46卷 55-68页

作者：江南萱燕青王会军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 中国科学院大学北京100049 南京信息工程大学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江苏南京210044

利用国际古气候模拟对比计划第四阶段的多模式结果,分析了末次间冰期亚洲中部干旱区的干湿变化及机制。多模式集合平均结果表明,末次间冰期亚洲中部干旱区年降水减少0.7%,其中中亚地区的年降水减少2.8%,新疆地区年降水增加1.8%。水汽收... 详细信息

利用国际古气候模拟对比计划第四阶段的多模式结果,分析了末次间冰期亚洲中部干旱区的干湿变化及机制。多模式集合平均结果表明,末次间冰期亚洲中部干旱区年降水减少0.7%,其中中亚地区的年降水减少2.8%,新疆地区年降水增加1.8%。水汽收支方程表明,末次间冰期中亚地区在雨季(冬春季)的降水变化主要与垂直动力项有关,新疆地区在雨季(夏季)的降水变化主要与垂直动力与热力项有关。此外,基于Penman-Montieth方法计算的亚洲中部干旱区的干旱指数在末次间冰期减小约10.2%,表明末次间冰期亚洲中部干旱区气候明显变干且存在旱区扩张的现象,这主要受到潜在蒸散变化的调控。潜在蒸散的增加进一步受到有效能量增加与地面风速增大的调控。本研究从模拟的角度揭示了末次间冰期亚洲中部干旱区干湿变化的可能特征及机制,在一定程度上有助于理解旱区气候在增暖情景下对轨道参数的响应特征。

关键词：末次间冰期亚洲中部干旱区干湿变化

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中国冬季干、湿低温灾害的时空分布特征

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大气科学 2023年第5期47卷 1355-1374页

作者：虞越越张伶俐管兆勇杨汶雯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/大气科学学院南京210044 吉林省长白山气象局吉林省长白山市133613

基于1980~2019年11月至翌年3月全国低温灾害性天气文字记录,结合高精度再分析资料NASA MERRA2,构建了我国低温灾害(低温、降温、冰冻、雨雪、雪灾)的精细化格点数据,采用线性趋势分析、集合经验模态分解(EEMD)和小波分析等方法研究了我... 详细信息

基于1980~2019年11月至翌年3月全国低温灾害性天气文字记录,结合高精度再分析资料NASA MERRA2,构建了我国低温灾害(低温、降温、冰冻、雨雪、雪灾)的精细化格点数据,采用线性趋势分析、集合经验模态分解(EEMD)和小波分析等方法研究了我国低温灾害的时空分布特征,初步描绘了我国低温灾害图谱。研究表明:干低温灾害(低温、降温、冰冻)往往不是单一灾种致灾,而湿低温灾害(雨雪、雪灾)多为单一灾种致灾。不同灾种的发生频次具有显著的区域和季节内差异:1月低温的致灾范围最广,发生频次由南向北呈现“高—低—次高”的三极型分布;降温灾害在12月发生频次最多,呈“东高西低”分布;雨雪灾害在1~2月的南方地区发生最多;雪灾发生频次明显多于前四个灾种,多分布在牧区等高敏感地带。就全国而言,干低温和雨雪灾害的发生频次和受灾面积呈现长期上升趋势,而雪灾则在前后冬有相反趋势,其受灾面积的上升趋势主要来自1月,发生频次的减少趋势来自3月;干低温和雨雪灾害的灾情指数年代际变率在2000年之后波动增加,而雪灾则在2000年之前变率较大;大部分低温灾种(除雪灾)发生频次的年际变率在2005年后均有显著增加。单一灾种中,仅降温受灾面积有显著的上升趋势,主要归因于1月。复合灾种中,降温与湿低温的组合呈显著上升趋势。

关键词：低温灾害灾害面积灾害频次长期趋势多时间尺度变化集合经验模态分解

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碳中和情景下我国CO2与臭氧前体物协同减排特征分析

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中国环境科学 2024年

作者：金宇翔侯雪伟洪蕾赵天良周逸超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中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室生态环境部南京环境科学研究所

“双碳”目标下，我国未来空气质量变化趋势亦备受关注.本研究基于中国未来排放动态评估模型（DPEC）预估的排放清单，分析了碳中和情景下二氧化碳(CO2)、挥发性有机物（VOCs）和氮氧化物(NOx)的人为排放时空变化特征，并与共享社会经... 详细信息

“双碳”目标下，我国未来空气质量变化趋势亦备受关注.本研究基于中国未来排放动态评估模型（DPEC）预估的排放清单，分析了碳中和情景下二氧化碳(CO2)、挥发性有机物（VOCs）和氮氧化物(NOx)的人为排放时空变化特征，并与共享社会经济路径（SSP）中两个SSP1情景进行对比.研究结果表明，在DPEC碳中和情景中，我国CO2人为排放在2030年达峰，2060年相比2020年将减排93%，减排量介于两个SSP情景（SSP1-1.9和SSP1-2.6）预估值之间.VOCs和NOx的人为排放量自2020年起呈持续下降趋势，直至2060年分别减排65%和88%.相较两个SSP情景，DPEC中VOCs减排偏弱而NOx减排偏强.不同行业源对减排的贡献及其空间分布也存在差异，CO2减排主要来自电力源和工业源，VOCs和NOx交通源减排较明显，2060年工业源排放将成为CO2，VOCs和NOx的最主要来源.总体而言，DPEC碳中和情景更为贴近我国未来减排趋势，在相关行业按期达成减排目标的前提下可以体现协同减排特征.

关键词：碳中和情景人为排放 DPEC SSP

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