中国科学院大气物理研究所短期气候预测系统的改进及其对1998年全国汛期旱涝形势的预测

通过引入改善了地表反照率参数化方案的中国科学院大气物理研究所（ＩＡＰ）大气环流模式，我们对ＩＡＰ短期气候距平预测系统（ＩＡＰＰＳＳＣＡ）中的大气模式部分进行了改进。利用改进前后的ＩＡＰＰＳＳＣＡ，我们对１９８０～１９９４共１５年中国夏季降水异常进行了集合预报检验，与实测结果比较表明，改进后的ＩＡＰＰＳＳＣＡ对江淮和华南地区的预报技巧与原先的系统相比只是有略微的提高，但对我国东北、华北、河套区域以及整个中国东部的预报技巧则比原系统有较大程度的提高，从而表明气候模式中陆面过程的正确表述可以提高模式气候预测的能力。利用改进的ＩＡＰＰＳＳＣＡ和ＩＡＰＥＮＳＯ预测系统提供的预测海温距平，我们对１９９８年中国夏季降水异常进行了预报（该预测３月份提供给有关单位）。今与实际情况比较表明，改进了的ＩＡＰＰＳＳＣＡ和ＩＡＰＥＮＳＯ预测系统耦合，对１９９８我国夏季旱涝形势的预测与实测基本相符，但强度较小，说明有一定预报能力，但也还有许多问题。

2006年夏季中国的异常气候——中国科学院大气物理研究所短期气候预测检验

对中国科学院大气物理研究所2006年的夏季(6-8月)降水预测进行检验,结果表明,110°E以东地区预报与实况大体上比较接近,重庆和四川的严重旱灾以及华南的严重洪涝灾害均未预报出来。另外分析了2006年夏季中国异常气候的特点。夏季风的季节内变化对夏季降水异常具有重要影响,而短期气候预测对夏季风季节内变化的预测还是一个难点。

1998年中国科学院大气物理研究所气候与环境预测研究中心汛期暴雨短期数值预测

对１９９８年夏季汛期（６～８月）天气过程进行了分析；在６～８月期间用ＩＡＰ－ＥＴＡ暴雨数值预报模式进行了每天的２４小时的降水实时预报；首次采用从Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网上获取的ＮＣＥＰ资料，作为初值。预报的结果表明，ＥＴＡ坐标有限区域模式对暴雨预报有较好的参考价值；ＮＣＥＰ资料是有用的，尤其是在高原和广大海洋资料稀少地区。

2007年夏季中国大陆85°E以东的异常天气与气候——中国科学院大气物理研究所2007年汛期降水预测的总结

对中国科学院大气物理研究所2007年的夏季（6-8月）降水预测进行检验,结果表明,3月底的预测与实况有一定差异,6月的预测有所改进。简要讨论了2007年夏季的主要降水过程及其成因。2007年夏季华南、长江中下游和淮河流域先后出现梅雨锋强降水,6月中旬和8月中旬出现两次Rossby波列的下游发展效应,引起陕甘宁一次强降水以及加强了圣帕台风引起的强降水。7月上中旬出现高压脊发展后,下游小低槽强烈斜压发展过程引起淮河出现致洪暴雨以及济南暴雨灾害。7月中下旬,由于阻高南侧的3次高空槽切断过程,造成重庆地区以及山西和豫西的暴雨灾害。在东亚季风区,夏季大气季节内振荡很显著,而且对降水的时空分布有重要影响。由于短期气候预测对夏季风季节内变化的预测还是一个难点,这给汛期降水的可预报性带来了限制。

2005年夏季中国东部气候异常分析——中国科学院大气物理研究所短期气候预测检验

简要比较了中国科学院大气物理研究所对2005年夏季中国降水跨季度预测与实况的异同,并对2005年夏季我国主要雨带及降水偏少区的形成与东亚热带、副热带以及中高纬度大气环流系统的配置进行了分析。对2005年夏季西太平洋副高的异常活动预测不好,这是造成跨季度降水预测有失误之处的主要原因之一。2005年夏季在亚洲对流层中高层,沿着副热带急流轴准静止Rossby波有几次能量传播过程,西太平洋副高的北抬与西伸与副热带急流中Rossby波的活动强度有一定的对应关系,因而产生了亚洲不同地区高影响性的灾害性天气。

序——热烈庆祝中国科学院大气物理研究所85周年华诞

历史又发展到了一个崭新的阶段,在迎来中国科学院大气物理研究所85周年华诞之际,我们组织出版这本专刊以致庆贺,并为近几年来的有关科学进展提供一个展示园地。大气物理研究所的历史要追溯到竺可桢先生1928年创立的中央研究院气象研究所,85年来创建了辉煌的历史功绩。目前,大气物理研究所有在职职工近500人,拥有两个国家重点实验室、

中国科学院大气物理研究所研究员,国际知名大气科学家 曾庆存:气象万千 了然于胸

大师档案:曾庆存1935年5月出生于广东省阳江市,中国科学院大气物理研究所研究员、国际知名大气科学家。1956年毕业于北京大学物理系,1961年在前苏联科学院应用地球物理研究所获副博士学位。回国后先后在中国科学院地球物理研究所和大气物理研究所工作,曾任大气物理研究所所长、中国气象学会理事长、中国工业与应用数学学会理事长.

中国科学院区域大气本底观测研究网络现状及未来发展思考

中国科学院区域大气本底观测研究网络(Global Atmosphere Watch,CAS-GAW)立足于中科院中国生态系统研究网络(CERN)的创建与发展,已完成了5个区域大气本底观测站和一个联网观测质量控制与管理(QA/QC)中心的建设,创新完成CERN大气气溶胶光学特性地基观测网和中国陆地生态系统碳通量观测网络建设。CAS-GAW将建成国际标准的特色区域大气成分观测基地及环境、气候效应综合研究平台,继续主导和引领我国大气环境科学地基联网观测、理论研究、技术开发和应用示范,为大气科学以及相关科学研究提供基础数据,为国家应对气候变化和环境外交谈判等战略需求提供科学基础。

国家自然科学基金大气科学学科二级申请代码下设研究方向与关键词解读:D0505大气物理学

根据新时代科学基金改革要求,2020年国家自然科学基金委员会调整了大气科学学科申请代码,D0505大气物理学是分支学科板块中的二级申请代码之一。本文介绍了D0505大气物理学二级申请代码的总体框架和下设的边界层大气物理学与大气湍流、云降水物理学、气溶胶物理及气溶胶—云相互作用、大气光学与大气辐射、大气电学与大气声学和中高层大气物理学等6个研究方向及其关键词,指出D0505与其他相关二级申请代码的异同,并统计分析了近5年(2017~2021年)科睿唯安Web of Science数据库上不同方向关键词对应的文献发表情况,探讨了不同研究方向的发展态势。通过系统梳理研究方向及关键词,有助于科研人员在项目申请过程中准确的选择申请代码、研究方向和关键词,提升智能辅助指派效率。

2009–2018年中国科学院海伦农业生态实验站气象数据集

气象观测数据是开展天气预报预警、气候预测预估、科学研究的基础,是推动气象科学发展的原动力。中国科学院海伦农业生态实验站是中国生态系统研究网络(CERN)和国家级长期定位研究站,位于126°55'12"E,47°27'14"N,其所在区域是世界四大黑土区之一,代表了中国东北黑土区农田生态系统。目前公开报道的该站气象数据只局限于个别气象要素,尚未对多个要素全面报道。鉴于此,本文利用海伦站气象观测场VAISALA自动观测系统采集原始数据,经过数据处理、质量控制和评估,以月为尺度,将2009–2018年10年的气温,露点温度,相对湿度,降水,气压,水汽压,海平面气压,10 min平均风速月平均,地表温度月平均,5 cm土壤温度月平均,10 cm土壤温度月平均,15 cm土壤温度月平均,20 cm土壤温度月平均,40 cm土壤温度月平均,60 cm土壤温度月平均,100 cm土壤温度月平均和太阳辐射数据共计17个表格116 KB公开报道,以期为国民经济的发展,尤其是当地农业生产活动提供基础支撑。

我国大气电学研究的最新进展

大气电学主要研究地球大气和近地空间发生的电学过程及其机理和影响,其核心研究内容是雷电物理和雷暴电学。自1980年代以来,中国大气电学研究不断取得新的进展,特别是近年来,得益于高时间分辨率雷电探测技术的进步,大气电学研究不仅在雷电物理学和雷暴云电荷结构方面取得了重要成果,也在雷电和雷暴对近地空间的影响、强对流天气的雷电特征、以及雷电资料同化和预警预报等方面取得了重要进展。本文从六个方面对近五年来大气电学的主要研究进展进行回顾,包括高精度雷电探测和定位技术、雷电物理过程和机制、雷暴对中上层大气的影响、雷暴云电荷结构的观测和数值模拟、强对流天气的雷电特征与预报、雷电对气候变化的影响与响应等,最后对大气电学未来发展进行展望。

我国大气环境模式的研究进展和未来展望

本文针对我国大气环境模式的发展历史和主要特点开展系统综述,并对大气环境模式的研究进行展望,提出未来可能的发展方向.我国自20世纪60年代开始大气环境模式方面的发展和应用研究,历经输送扩散模式、酸沉降模式、空气质量模式、气候-化学耦合模式、地球系统模式等不同阶段,自主发展了具有中国特色的大气环境模式,改进完善了国际先进的大气环境模式,在大气污染防治与管控、重大活动环境保障和气候变化应对等方面发挥了重要作用.未来需要进一步加强大气污染形成机理在模式的应用研究、排放清单反演和动态源排放模式研发、多源观测资料与大气环境模式融合、集合预报技术研发、非结构网格系统研发、基于人工智能的环境大模型研发,全面提升我国大气环境模式的整体性能,积极推进我国大气环境模式的开源化和国际化.

大气氧化能力量化研究

大气氧化能力(AOC)通常是指大气通过氧化过程去除大气中微量气体成分的速率总和。在对流层和近地层大气中,AOC主要表观为对污染气体的清除能力或净化能力,亦称大气氧化性。AOC是地球大气自洁净的核心能力,但一直缺乏对其内涵的深入认知和对其指标的量化描述。本文作者通过承担国家重点研发计划“区域大气氧化能力与空气质量的定量关系及调控原理”研究等项目,从大气化学基本理论入手,对AOC开展了系列研究,并在其量化表达方面取得了突破性进展。本文将围绕“大气氧化能力量化研究”这一科学问题,对这些进展进行简要的描述。首先在深入认知AOC内涵的基础上,分别从大气化学的热力学和动力学基本原理出发,构建了大气氧化能力表观指数(AOIe)和潜势指数(AOIp),并通过二者归一化指数日变化闭合研究,发现了非均相化学过程对AOC的贡献不容忽视。随着PM2.5污染的加重,无论夏季还是冬季,AOIe亦随之增加,但在冬季AOIp则出现了相反的情景,表现出AOIp的变化受气象条件的影响更大。AOC闭合研究思路用于大气OH自由基的储库分子HONO“未知源”研究,发现了北京大气HONO的重要非均相来源,阐释了MCM(Master Chemical Mechanism)机制对冬季AOC低估的重要原因。AOIp用于预测我国大气臭氧污染潜势格局,发现臭氧光化学生成表观潜势(AOIp_O_(3))与NO_(2)的光解系数[J(NO_(2))]直接相关,全国J(NO_(2))的年均值为4.39×10^(-3)s^(-1),高值区主要分布在四川、贵州、重庆和湖南等地。与其他化学反应氧化性指数对比,AOIe与AOIp组合指数更具准确性、普适性和实用性,可评价已发生的污染过程AOC的变化,亦可预测城市或区域重污染发生的可能性及其变化和格局。

塔里木盆地及其周边地区大气可降水量分布及其与降水关系的研究

利用2018年7月至2022年6月塔里木盆地及其周边地区17部地基GPS水汽探测仪遥感的大气可降水量(PWV)资料、 14个地面气象站逐时和逐日降水资料,分析了塔里木盆地西部(区域A)和东部(区域B)PWV分布特征及其与降水关系。结果表明:(1)研究区年平均PWV高值区主要集中于盆地北部和盆地西南部平原地区,海拔超过1300 m站点的PWV年平均值与海拔成反比,低于1300 m的低海拔地区PWV年平均值在10~12 mm。夏季测站PWV平均值是春、秋季节的2倍。(2)区域A和区域B PWV月变化呈单峰型分布,分别在8月和7月达到峰值。区域A有、无降水日PWV均在23:00(北京时,下同)达到日峰值。区域B有、无降水日PWV日峰值出现时间相差5 h,分别出现在11:00和17:00。(3)区域A和区域B多数测站ΔPWV(PWV与PWV月平均值差值)峰值分别在降水开始前0~1 h和降水开始时刻前后1 h出现。春季区域B降水前PWV跃变程度较区域A更剧烈,夏季各区域σPWV(PWV与PWV月平均值倍数)提前降水开始时刻1 h、 5~6 h达到1~1.8倍的天气过程较其余时次偏多。秋季和冬季区域BσPWV分别集中在1.4~2.0倍和1.6~2.4倍。(4)海拔高于1400 m测站的5-6月、 7-8月PWV值达到10~20 mm和15~25 mm,对应降水结束时刻。海拔低于1400 m测站5-8月降水结束时刻PWV值逐渐由15~25 mm增至25~35 mm。

大气热带波动研究进展

本文简要回顾了热带波动的浅水理论解及对应的波动特征。系统介绍了从观测资料中区分和分离热带波动的信号的方法,指出近年来在热带波动观测和分离研究方面取得了明显进展,许多不同于经典波动理论的新特征被揭示。在此基础上回顾了几种影响波动演变的机制(如,波流相互作用、波动—积云对流相互作用、水汽作用等)来部分解释观测热带波动与理论的差异的可能原因。这些研究表明局地大尺度环流和湿对流等在热带波动结构演变、强度和位置中有着重要作用。文中还综述了热带波动对热带气旋生成和路径的影响及可能机制,这表明热带波动的变化能够较好解释热带天气(如,热带气旋)的变化特征。最后,大气热带波动研究依然有许多科学问题亟待解决,它对于大气科学发展具有重要科学意义。

国家自然科学基金大气科学学科二级申请代码下设研究方向与关键词解读:D0510大气数据与信息技术

2021年,国家自然科学基金委员会进行了大气科学学科资助布局改革,形成了分属于“分支学科”“支撑技术”和“发展领域”三大板块的共15个二级申请代码的全新资助体系。作为“支撑技术”板块中的重要成员,“D0510大气数据与信息技术”申请代码旨在鼓励先进技术与方法的创新以及大气学科基础理论与技术的交叉融合。本文从改革背景、逻辑框架、内涵构成等方面对新编“D0510大气数据与信息技术”申请代码的四大类研究方向及关键词进行了专门解读,阐明了D0510主要侧重于提高包容性与覆盖面的设计思路,强调了D0510对“卡脖子”关键技术和潜在“颠覆性”技术的引领作用。本文对往年D0510各方向关键词的基金申请和文献使用情况进行了统计分析,以帮助相关科研人员及时把握D0510申请代码的发展趋势,充分理解研究方向与关键词的内涵和逻辑关系,避免研究方向和关键词的选取过于集中或者与其它板块申请代码间产生混淆等问题,从而为更准确地选择相应的研究方向与关键词提供参考。

国家自然科学基金大气科学学科二级申请代码下设研究方向与关键词解读:D0503古气候模拟与动力学

为了深入推进新时代自然科学基金改革,2019年大气科学学科率先对2008年版的申请代码进行了优化调整,形成了“分支学科”“支撑技术”和“发展领域”三大有序板块。特别是,2020年新版申请代码设置了“古气候模拟与动力学(D0503)”,实现了大气科学从“分钟、小时直至地史”时间尺度的全覆盖。本文从D0503代码的增设背景、学科内涵、研究方向、关键词、未来发展等方面进行解读和展望,并对近三年该代码下“面青地”项目的申请和资助情况进行了分析。希望本文能够帮助科研人员充分理解D0503研究方向与关键词的内涵和逻辑关系,及时把握该代码的发展趋势,服务古气候研究方向的基金项目申请和评审。

国家自然科学基金大气科学学科二级申请代码下设研究方向与关键词解读:D0509大气观测、遥感和探测技术与方法

为顺应新一轮科技发展革命,国家自然科学基金委员会积极开展了以“优化学科布局”为主要任务之一的改革工作,学科申请代码的调整是该任务的重要组成部分和切入点。从2019年到2022年,国家自然科学基金委大气科学学科对二级申请代码进行了调整,将与大气探测相关的研究归并至“D0509大气观测、遥感和探测技术与方法”,并将其定义为“支撑技术”板块,以区别于“分支学科”和“发展领域”。本文对D0509二级代码的修订过程进行了介绍,并从大气观测、遥感和探测技术与方法的重要性、内涵与外延、发展趋势等视角,对相关的研究方向和关键词进行了解读。特别是从学科基础层面和具体应用层面两个维度,对D0509下设的六大研究方向,以及各方向的关键词进行分析,有助于申请人和评审专家根据自己的学术背景准确挑选关键词,以利于申请书的精准评审。本文可以为科研人员在基金申请过程中关键词的选择提供参考。

国家自然科学基金大气科学学科二级申请代码下设研究方向与关键词解读:D0511大气数值模式发展

为响应国家自然科学基金委员会“优化学科布局”改革,大气科学学科于2020年完成了申请代码调整,明确了“分支学科”“支撑技术”“发展领域”三大板块的新布局。调整后大气数值模式发展被设置为“支撑技术”板块中的独立代码(D0511)。大气数值模式本质是基于物理或化学过程,应用数值算法求解偏微分方程组的数值解。大气数值模式发展应以攻克关键核心技术为导向,提升我国在该领域综合国际竞争力。为了服务大气数值模式发展领域的基金项目申请和评审,推动学科进一步发展,本文对国家自然科学基金大气科学学科二级申请代码D0511大气数值模式发展下设的研究方向和关键词进行了解读。系统介绍了D0511的设置背景、下设研究方向及关键词的总体框架。在对关键词进行解读的同时,基于文献计量方法和Web of Science数据库对该代码下不同方向的词频和研究热点进行了分析和讨论。结合近两年申请情况分析了关键词的使用情况,并就关键词的选择和优化提出了建议。后续还将在关键词设置基本指导思想不变的前提下,根据实际需求不断完善其具体内容。本文有助于申请人更好地理解及选择D0511下设的研究方向与关键词,亦可作为D0511研究方向和关键词设置后续更新的参考。

国家自然科学基金大气科学学科二级申请代码下设研究方向与关键词解读:D0502气候与气候系统

为了推动我国基础研究的高质量发展,国家自然科学基金委员会对学科布局和申请代码进行了优化调整。按照科学基金改革的总体部署,2019年以来大气科学学科开展了申请代码调整工作并设置了15个二级申请代码。本文从申请代码调整的背景、逻辑框架、内涵构成等方面对二级申请代码D0502“气候与气候系统”的7个研究方向及其对应的关键词进行解读。在此基础上,对近两年D0502申请代码下的面上项目、青年科学基金项目和地区科学基金项目的总体申请情况进行了分析,以帮助相关科研人员及时把握D0502申请代码的发展趋势,并充分理解研究方向与关键词的内涵和逻辑关系,从而为项目申请时更准确地选择相应的研究方向与关键词提供参考。