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中国极端天气气候研究——“地球系统与全球变化”重点专项项目2024年度最新进展

大气科学学报 2025年第2期48卷 177-206页

作者：陈海山张耀存张文君尹志聪陈国森华文剑黄丹青况雪源刘芸芸马红云施宁孙善磊魏江峰赵海坤张杰韩婷婷李文铠桑英涵王润南京信息工程大学气候系统预测与变化应对全国重点实验室/气象灾害教育部重点实验室/气象灾害预报预警与评估省部共建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 南京大学大气科学学院江苏南京210093 国家气候中心气候系统预测与变化应对全国重点实验室/中国气象局气候变化研究重点实验室北京100081 中国气象科学研究院灾害天气科学与技术全国重点实验室/青藏高原气象研究所北京100081

围绕“地球系统与全球变化”重点专项项目“中国极端天气气候事件的形成机理及其预测和归因”2024年度主要进展,从极端事件变化的观测事实、环流特征与动力学机理,海洋关键过程与海气相互作用机理,海洋过程对极端天气气候的影响,陆面过... 详细信息

围绕“地球系统与全球变化”重点专项项目“中国极端天气气候事件的形成机理及其预测和归因”2024年度主要进展,从极端事件变化的观测事实、环流特征与动力学机理,海洋关键过程与海气相互作用机理,海洋过程对极端天气气候的影响,陆面过程及其影响研究,极端事件模拟与预测等5个方面介绍了项目的最新研究成果。1)揭示了变暖趋势对中国近40年破纪录高温事件的影响,基于通用热气候指数分析了中国区域极端高温事件的时空变化特征,探讨了不同增暖期中国东部极端降水的演变规律,阐明了长江中下游极端热浪事件的热、动力学特征,并归因了人类活动对亚洲热点区域极端温度事件的影响。2)量化了前期冬季北太平洋涛动对后期ENSO发展的作用,指出热带太平洋年际-年代际变率在超长La Nina事件形成有重要贡献;揭示了La Nina纬向位置对印度洋偶极子的调制机理,发现ENSO对东海-黑潮区域海温的影响存在季节性反转;开展了黑潮延伸体区域SST异常和海洋热浪的季节可预报性研究,阐明了非线性过程对大气季节内振荡的作用,探讨了多因子影响北大西洋多年代际变化的物理机制。3)揭示了ENSO对晚冬“暖北极-冷欧亚”模态的非对称影响,发现了其与中国东部前、后冬降水模态及黑潮反气旋的联系,并阐释了对东海-黑潮区海温和东亚降水的季节性变化机理;指出Mega-ENSO与西北太平洋台风生成区域的向极移动存在密切联系,揭示了热带跨洋盆海气相互作用对台风生成位置和频次的影响过程;发现南极变暖驱动南大西洋变暖是2022年东亚高温热浪的重要成因,热带北大西洋变率显著调控我国东北森林野火。4)揭示了欧亚大陆土壤湿度次季节变化对我国北方群发性极端降水事件的影响机制,评估了积雪覆盖对温度次季节变化及预测的影响;开展了陆面因子与陆气耦合过程影响干旱的归因与预估研究;阐明了陆面过程与海陆协同影响中国夏季降水和超级梅雨、极端降水的物理机制;评估了华北夏季灌溉对降水日循环和区域水循环的影响及城市化对珠三角暖季中尺度对流系统和强降水的影响。5)系统评估了CMIP6模式对“暖北极-冷欧亚”模态前后冬次季节反转的模拟能力,构建了中国东南区域复合极端湿热事件的季节预测模型;利用年际增量方法构建了华北盛夏强降水频次的物理统计预测模型,基于深度学习方法改进长江中下游流域夏季极端降水动力模式的预测性能;同步开展了动力模式的发展及预测应用研究。最后,展望了面临的挑战和需要进一步加强研究的相关问题,以期为推动我国极端天气气候领域的研究提供一定参考。

关键词：极端天气气候事件海气相互作用陆面过程机理预测

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净零排放对中国大气二氧化碳浓度的影响——基于GEOS-Chem模型的理想模拟

引用

中国科学:地球科学 2025年第3期55卷 892-907页

作者：谭景烨王军毛慧琴王恒茂刘志强王美蓉阎然王训梅江飞南京大学地球关键物质循环前沿科学中心国际地球系统科学研究所南京210023 南京大学地理与海洋科学学院江苏省地理信息科学与技术重点实验室自然资源部陆地卫星遥感应用重点实验室南京210023 生态环境部卫星环境应用中心北京100094 重庆市气象科学研究所中国气象局气候资源经济转化重点开放实验室重庆401147 南京信息工程大学气候系统预测与变化应对全国重点实验室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 西藏自治区气象局墨脱大气水分循环西藏自治区野外科学观测研究站日喀则和墨脱国家气象观测台拉萨850000

大气中二氧化碳(CO_(2))浓度的升高已引起全球气候变化,例如全球变暖及更频繁的极端气候事件.为控制CO_(2)浓度的持续上升,各国相继提出“碳中和”目标.为了研究中国“碳中和”目标对大气中CO_(2)浓度的影响,本文利用三维化学传输模型GE... 详细信息

大气中二氧化碳(CO_(2))浓度的升高已引起全球气候变化,例如全球变暖及更频繁的极端气候事件.为控制CO_(2)浓度的持续上升,各国相继提出“碳中和”目标.为了研究中国“碳中和”目标对大气中CO_(2)浓度的影响,本文利用三维化学传输模型GEOS-Chem进行了2015~2019年的一系列理想模拟.与碳观测卫星(OCO-2)的CO_(2)柱浓度(XCO_(2))及ObsPack地面CO测量数据对比发现,GEOS-Chem模型能有效再现CO_(2)的时空变化,模型在中国区域内对OCO-2 XCO_(2)的均方根误差(RMSE)为1.51ppm(R^(2)=0.89),对WLG站地面CO_(2)浓度的RMSE为2.65ppm(R^(2)=0.75)此外,与中国XCO_(2)在正常排放情况下2.83ppm a^(-1)的上升趋势相比,中国的净零CO_(2)排放使XCO_(2)的上升趋势减缓至1.81ppm a^(-1),下降幅度约为35.89%.同时,XCO_(2)的季节循环振幅(SCA)从(7.39±0.81)ppm降至(6.75±0.70)ppm,相对下降9.91%.从空间分布上,净零CO_(2)排放在华北和华南地区引起了XCO_(2)趋势的显著下降,而对SCA的影响则主要在华北和东北地区.此外,理想试验显示,化石燃料CO_(2)零排放使XCO_(2)的线性趋势降低了40.81%,而缺少陆地CO_(2)汇则使SCA显著减少16.61%.地面CO_(2)浓度的趋势和SCA对净零CO_(2)排放的响应与XCO_(2)相似,但表现出更高的敏感性.总体而言,本研究强调了中国“碳中和”目标在缓解全球变暖中的潜力,并指出全球各国需加强合作,共同应对气候变化.

关键词： XCO_(2) GEOS-Chem 碳中和净零排放地表CO_(2)浓度

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