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大气科学学报 2024年第4期47卷 570-580页

作者：钟磊卢楚翰乔年管兆勇曾跃飞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 无锡学院中国气象局生态系统碳源汇重点开放实验室江苏无锡214063

南北两半球大气中高纬度之间的相互作用与季风等跨半球的天气气候系统存在着密切联系,由于涉及全球范围的大尺度环流与能量变化,其联系途径与机理受到学者们的广泛关注。本文结合ERA5再分析资料以及CMIP6中MPI-ESM1-2-HR模式历史输出资... 详细信息

南北两半球大气中高纬度之间的相互作用与季风等跨半球的天气气候系统存在着密切联系,由于涉及全球范围的大尺度环流与能量变化,其联系途径与机理受到学者们的广泛关注。本文结合ERA5再分析资料以及CMIP6中MPI-ESM1-2-HR模式历史输出资料,验证了冬季南北半球际大气质量涛动(Inter-Hemispheric atmospheric mass Oscillation, IHO)与东亚冬季风异常的联系及其对中国冬季气温的影响。研究表明,再分析资料以及模式结果均表明冬季IHO与东亚冬季风存在显著的正相关关系。IHO通过全球大气质量再分配与东亚冬季风建立起紧密的联系。当IHO为正位相时,大气质量在欧亚大陆北部异常堆积,而在中低纬地区异常亏损,这使得东亚地区海陆气压差明显增大,冬季风增强,同时对中国华中地区冬季地表气温具有显著影响;反之亦然。进一步分析发现,热带低平流层气温可以通过剩余环流调节臭氧含量经向分布进而影响南极对流层气温,从而对IHO年际变化起主要的驱动作用。

关键词：东亚冬季风南北半球际大气质量涛动温度“跷跷板” CMIP6

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中国西北地区复合极端高温-降水事件可能成因

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大气科学学报 2025年第1期48卷 62-76页

作者：杨怡蓉袁潮霞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/气候与应用前沿研究院江苏南京210044 日本海洋科学技术开发机构应用实验室日本横滨2360001

基于1961—2018年欧洲中期天气预报中心的再分析资料、中国高分辨率格点资料,采用合成分析方法,揭示了中国西北地区复合极端高温-降水事件(compound extreme heat-precipitation events,CEHPE)的成因,并探讨了与无强降水热浪事件的异同... 详细信息

基于1961—2018年欧洲中期天气预报中心的再分析资料、中国高分辨率格点资料,采用合成分析方法,揭示了中国西北地区复合极端高温-降水事件(compound extreme heat-precipitation events,CEHPE)的成因,并探讨了与无强降水热浪事件的异同。结果表明,CEHPE是由上游向东南方向传播的准正压反气旋环流异常引起:当异常环流中心接近关键区(95°~105°E,35°~40°N)时,与之相关的异常下沉运动一方面使得大气下沉增温,增加了低层大气温度;另一方面下沉运动减少云量,增强了向下短波辐射并加热地表,被加热的地表又向上释放了更多的长波辐射,进一步加热低层大气,最终导致了热浪的形成。在热浪发生时,由于地表热强迫,对流层低层发展出低压异常,其伴随的异常辐合,引导东南方向水汽至关键区,提高关键区大气水汽含量。增加的大气水汽含量和增高的气温使得热浪期间关键区大气不稳定能量异常增强。当准正压反气旋异常东移出关键区时,热浪结束,同时上游方向有异常气旋靠近,关键区位于对流层中高层的槽前脊后,有助于高层辐散低层辐合,因此强对流迅速发展,关键区出现极端降水,完成一次CEHPE的过程。无强降水热浪事件与CEHPE的热浪在强度和形成机制上几乎相同,但在热浪结束时,准正压反气旋异常水平范围较大,虽强度减弱,但中心仍位于关键区附近,因此对流层低层低压及其伴随的辐合上升异常的发展受到压制,导致对流层低层气旋、水平水汽辐合、垂直水汽输送以及不稳定能量异常小于同时期的CEHPE,无法引发强降水事件。

关键词：复合极端天气和气候事件热浪强降水中国西北

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2022年夏季西太平洋副热带高压异常强盛且稳定维持与长江中下游持续性极端高温事件

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气象学报 2025年第1期83卷 33-45页

作者：陈蔚管兆勇杨华栋王磊江苏省气象台南京210008 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信息工程大学南京210044 南京气象科技创新研究院南京210008

2022年夏季长江中下游地区发生了1960年以来最强的高温事件,其形成和维持与西太平洋副热带高压(WPSH)异常强盛有关。利用站点观测资料和再分析资料,通过对不同变量的诊断分析,研究了高温时段WPSH异常强盛且稳定维持的机制,得到如下结论:... 详细信息

2022年夏季长江中下游地区发生了1960年以来最强的高温事件,其形成和维持与西太平洋副热带高压(WPSH)异常强盛有关。利用站点观测资料和再分析资料,通过对不同变量的诊断分析,研究了高温时段WPSH异常强盛且稳定维持的机制,得到如下结论:(1)在高温时段,长江中下游地区盛行比一般高温年更强的下沉运动,扰动垂直动力加热是长江中下游地区高温维持的主要因素。短波辐射通量表现为向下的异常,可通过向上的感热通量将热量由地面传输至近地层空气并促使其升温。(2)与一般高温年不同,2022年WPSH与南亚高压(SAH)重叠于长江中下游地区,有利于WPSH在大陆上空维持,为此次极端高温事件的出现提供了有利的环流条件。WPSH强度维持与局地负涡度的维持有关。一是扰动负涡度的垂直向下输送,二是相对涡度水平平流负异常。特别是,在长江中下游地区上空WPSH的维持,自上而下的负涡度的垂直输送起着极为重要的作用。(3)不同于一般高温年,WPSH在海洋上的主体部分的维持主要与180o附近赤道中太平洋海温异常偏低有关。而WPSH在大陆上的部分,其维持与菲律宾群岛附近对流活动关系密切,有利于长江中下游地区上空负涡度的维持。研究结果将有利于加深对WPSH变化成因的认识,为后续研究持续高温的成因提供理论支撑。

关键词：极端高温西太平洋副热带高压维持机制长江中下游 2022年

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CMIP6模式未来情景下模拟的大气质量季节循环:非线性变化

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大气科学学报 2024年第6期47卷 867-880页

作者：乔年卢楚翰管兆勇胡杨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 无锡学院中国气象局生态系统碳源汇重点开放实验室江苏无锡214105

全球持续增暖背景下南北半球大气质量呈现出明显的异常变化。利用2015—2100年CMIP6资料,分析了4个温室气体排放情景下大气质量季节循环特征,并比较不同情景下地表气压和极涡变化特征,结果表明:不同情景下全球及半球面积平均大气质量的... 详细信息

全球持续增暖背景下南北半球大气质量呈现出明显的异常变化。利用2015—2100年CMIP6资料,分析了4个温室气体排放情景下大气质量季节循环特征,并比较不同情景下地表气压和极涡变化特征,结果表明:不同情景下全球及半球面积平均大气质量的气候平均值季节变化位相相同,且与历史模拟试验的分布一致。随着温室气体排放量的逐步增加,全球大气质量年变程逐渐增大,然而南北半球大气质量和南北涛动年变程并非逐步增大,而是有起有伏。这种非线性现象主要表现为:在SSP1-2.6、SSP3-7.0情景下南北半球大气质量和南北涛动的年变程较小,而在SSP2-4.5、SSP5-8.5情景下其年变程较大。对应这种起伏,在地表主要表现为北太平洋、北大西洋地表气压在SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下增高与在SSP1-2.6和SSP3-7.0情景下降低,以及南半球45°S以南地表气压发生变化;在垂直方向上,主要表现为南北极平流层极涡随温室气体排放持续增加而呈现强弱交替的非线性变化。

关键词：大气质量季节循环非线性变化温室气体排放情景 CM IP6模式

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末次间冰期全球气候瞬变模拟与平衡态模拟的对比研究

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地学前缘 2024年第1期31卷 486-499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

采用水平分辨率约1°的地球系统模式CESM,本研究开展了末次间冰期129~124 ka的瞬变模拟试验(TGCS-LIG)和127 ka的平衡态切片模拟试验(127ka-LIG),量化了数值试验方案对模拟的末次间冰期全球气候的影响,以期加深理解造成模拟结果与... 详细信息

采用水平分辨率约1°的地球系统模式CESM,本研究开展了末次间冰期129~124 ka的瞬变模拟试验(TGCS-LIG)和127 ka的平衡态切片模拟试验(127ka-LIG),量化了数值试验方案对模拟的末次间冰期全球气候的影响,以期加深理解造成模拟结果与重建数据之间分歧的可能原因。TGCS-LIG试验和127ka-LIG试验均表明:末次间冰期全球年平均温度较工业革命前低,降温幅度分别为0.4℃和0.2℃;在夏季,北半球升温(1.2/1.5℃),而南半球降温(0.9/0.7℃)。就年降水而言,末次间冰期北半球季风区降水增加,南半球季风区降水减少,但存在显著的区域差异。与重建数据相比,TGCS-LIG试验和127ka-LIG试验的模拟-数据符号一致性与均方根误差均相近,但127ka-LIG试验模拟效果略好。TGCS-LIG试验与重建的全球年平均(夏季)海温符号一致性为34.9%~44.7%(36.8%~42.5%),较127ka-LIG偏差约2%~4%(约5%~7%);均方根误差为2.9~3.2℃(2.9~3.4℃),较127ka-LIG试验偏差小于约0.1℃。对于全球年平均降水,TGCS-LIG试验与重建数据的符号一致性为63.8%,略高于127ka-LIG试验(63.1%)。相较于模拟和重建之间的绝对偏差而言,数值试验方案对于改进两者分歧的作用十分有限。需要注意的是,TGCS-LIG试验表明:末次间冰期全球关键气候模态的年际变率在129~124 ka间存在显著的内部变化,其中ENSO年际变率随时间逐渐增强,北半球环状模与南半球环状模的年际变率呈现千年尺度波动的特征;而127ka-LIG试验无法刻画气候模态的时间演变特征。总之,本文研究结果表明,采用平衡模拟试验或是瞬变模拟试验并不是造成末次间冰期模拟-数据分歧的主要原因,但开展高时空分辨率的瞬变模拟试验对研究末次间冰期气候变率具有重要的科学价值。

关键词：末次间冰期模拟-重建对比瞬变试验平衡态试验

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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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碳中和情景下我国CO_(2)与O_(3)前体物协同减排特征分析

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中国环境科学 2025年第4期45卷 2230-2239页

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江苏南京210044 生态环境部南京环境科学研究所江苏南京210000

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(CO_(2))、挥发性有机物(VOCs)和氮氧化物(NO_(x))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... 详细信息

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(CO_(2))、挥发性有机物(VOCs)和氮氧化物(NO_(x))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CO_(2)人为排放在2030年达峰,2060年相比2020年将减排91%,减排量介于两个SSP情景(SSP1-1.9和SSP1-2.6)预估值之间.VOCs和NO_(x)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NO_(x)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,CO_(2)减排主要来自电力源和工业源,VOCs和NO_(x)交通源减排较明显,2060年工业源排放将成为CO_(2),VOCs和NO_(x)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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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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非典型大西洋尼诺对中国东部前、后汛期降水的影响

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大气科学学报 2024年第2期47卷 260-272页

作者：杨萌洲袁潮霞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/气候与应用前沿研究院江苏南京210044 日本海洋研究开发机构应用实验室日本横滨2360001

采用1979—2020年共42 a的降水观测和再分析资料,使用多变量EOF、傅立叶滤波、线性回归、T-N波通量等方法,研究了非典型大西洋尼诺(Non-Canonical Atlantic Ni1o,NCA)对中国东部夏季前、后汛期降水的影响及物理机制。结果显示,NCA在前... 详细信息

采用1979—2020年共42 a的降水观测和再分析资料,使用多变量EOF、傅立叶滤波、线性回归、T-N波通量等方法,研究了非典型大西洋尼诺(Non-Canonical Atlantic Ni1o,NCA)对中国东部夏季前、后汛期降水的影响及物理机制。结果显示,NCA在前汛期引起中国南方降水增加,但在后汛期导致华南沿海地区降水减少而北方降水增加。这是由于在前汛期,NCA的暖海温异常位于热带北大西洋,可通过“风-蒸发-海表温度”正反馈引起拉尼娜,进而激发西北太平洋异常反气旋,其西北侧的异常西南气流有助于将暖湿水汽输送至我国南方,导致前汛期南方降水增加。在后汛期,NCA的暖海温异常南移至赤道大西洋,通过调节沃克环流增强拉尼娜,使得西北太平洋异常反气旋进一步增强并覆盖华南地区,导致华南降水减少而北方降水增加。此外,与NCA相关的东传罗斯贝波列在前/后汛期位于副热带/中高纬地区,其在我国东部引起的环流异常也有助于NCA在前/后汛期影响我国南/北方降水。

关键词：非典型大西洋尼诺(NCA) 中国东部前、后汛期降水

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南亚和东亚热带夏季风强弱不同配置及其对中国夏季降水的影响

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气象科学 2023年第1期43卷 15-24页

作者：顾元华郭品文胡景高郭栋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

利用NOAA向外长波辐射(OLR)、NCEP/NCAR再分析资料和CN05.1降水资料,研究了南亚和东亚热带夏季风强度年际变化关系,及其强弱不同配置对中国夏季降水的影响。结果表明:南亚和东亚热带夏季风强度变化之间存在同相和反相两种配置,定义的强... 详细信息

利用NOAA向外长波辐射(OLR)、NCEP/NCAR再分析资料和CN05.1降水资料,研究了南亚和东亚热带夏季风强度年际变化关系,及其强弱不同配置对中国夏季降水的影响。结果表明:南亚和东亚热带夏季风强度变化之间存在同相和反相两种配置,定义的强度同相和反相变化指数可以很好地表征该关系。同相变化模态可能与海温异常时的强El Nino(La Nina)影响有关,其反相变化模态受El Nino(La Nina)以及印度洋海盆一致模的影响,同时西太平洋副热带高压和伊朗高压位置东西偏移和强度变化也影响着不同配置的出现。两者不同配置时,对中国夏季降水的影响不同。当变化呈同相偏强时,夏季中国东部地区降水为“中间少南北多”的雨型。当变化呈反相,东亚热带夏季风偏强南亚夏季风偏弱时,夏季中国东部地区降水为“一致偏少”雨型。

关键词：东亚热带夏季风南亚夏季风不同配置指数中国夏季降水

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