我国夏季风过渡区陆-气相互作用研究的新进展

中国夏季风过渡区是全球陆-气相互作用强盛区域之一,也是极端天气灾害频发且易造成严重经济损失的区域,对过渡区陆-气相互作用的进一步认识将有助于提升该区域防灾减灾能力。以近年来中国气象局干旱气候变化与减灾重点实验室为平台开展的夏季风过渡区相关项目群取得的研究成果为基础,对过渡区陆-气相互作用时空分布规律、陆面水分收支对夏季风响应新特征、边界层时空变化特征及发展机制、季风与陆-气相互作用对区域气候影响、陆-气相互作用对作物产量影响以及多因子和多尺度动力学粗糙度参数化方案等方面的新进展进行系统总结,并根据夏季风过渡区陆-气作用研究的发展趋势,提出今后应在侧重加强陆-气交换多循环过程对夏季风年循环响应规律研究基础上,探讨陆-气相互作用对夏季风的多尺度动态响应,建立地表过程和大气边界层关键物理量的气候动力学关系,以改进和提升区域气候模式模拟水平。该工作对推动我国陆-气耦合过程的研究具有重要意义。

初探玉门砾岩沉积速率时空变化对气候-构造相互作用的意义

气候-构造相互作用是目前固体地球和全球变化中最前沿的核心科学问题,地表侵蚀是气候-构造之间的桥梁纽带,地层沉积速率则是地表侵蚀强弱的直接响应。祁连山北缘-河西走廊在约4～2Ma期间沉积了一套粗粒相磨拉石-玉门砾岩,是研究气候-构造相互作用的一个理想产物,目前其气候或构造的主要成因存在争议。本文尝试阐述祁连山北缘-河西走廊地区4～2Ma期间玉门砾岩形成主要诱因是气候?还是构造?在磁性地层年代学控制下,同时期内玉门砾岩沉积速率从西北向东南减少的趋势与现今地貌的西北-东南减少趋势相一致,而与西北-东南增加的现今年平均降水量相异,因此认为地貌高差应为玉门砾岩沉积速率时空变化的主要诱因,此时期内该地区构造隆升可能驱了气候变化。

ERA40中北半球高纬地区冬季气候变化和冰-气相互作用特征分析

利用欧洲中期天气预报中心(ECMWF)再分析资料(ERA40)分析了最近几十年冬季北半球高纬地区的气候变化和冰-气相互作用特征。在全球增暖背景下,冬季北半球高纬地区增温幅度更大,但温度变化明显具有区域性特点。20世纪70年代末期开始,格陵兰海、巴伦支海及欧亚大陆大部分区域和北美大陆部分区域在增暖,而拉布拉多海、格陵兰和白令海峡区域却变冷。与此对应,中央北极区及气候冰岛低压中心海平面气压在降低,而再往南区域海平面气压在升高。从20世纪70年代开始,格陵兰海和巴伦支海给大气的感热通量和潜热通量增多,这说明由于气温增加,使得海冰密集度减小,海冰对海气感热通量和潜热通量交换的隔离层作用减小,通量交换大大增加。而在挪威海非海冰区,由于气温增加,海气温差减小,海洋给大气的感热通量和潜热通量减少。在拉布拉多海,由于气温降低,海气温差增大,使得海洋给大气的感热通量和潜热通量增加,有利于拉布拉多海海冰的增多。海平面气压、海冰密集度及表面感热通量和潜热通量之和对大气表面温度 EOF 展开第一模时间系数的线性回归结果均与各自的EOF 展开第一模空间分布特征接近。

内蒙古半干旱草原气候生态相互作用问题——IMGRASS计划初步结果

IMGRASS计划 (内蒙古半干旱草原土壤植被大气相互作用 )旨在通过野外实验、过程分析和数值模式研究理解中纬度半干旱草原气候生态相互作用中的多种时空尺度和多种物理化学生物学过程的作用 ,以及人类活动的影响。文中介绍部分与全球变化和人类活动相关的初步研究结果 ,主要是 :(1)冬季风、大区域地表环境和本区地形的结合对浑善达克沙地在长时间过程形成的作用 ;(2 )夏季风、本区地形和植被对本区夏季降水的水汽通道和降水分布有重要作用 ;(3)实验区内不同类型地表与土壤表现出明显不同的地气交换通量特征与不同的边界层结构 ;(4 )草原温室气体 (N2 O ,CH4 ,CO2 )收支的定量测量与过程研究表明 ,温带草原N2 O源强较IPCC 2 0 0 1报告估计值偏低 ,而草原CO2 收支表现出很强的变动性 ;(5 )人类活动干预下的草原退化与恢复演替表现出该区域普遍的规律与对气候的依赖 ,提供可持续发展的人类对自然草原放牧强度的阈值。

关于中国西北干旱区陆—气相互作用及其对气候影响研究的最近进展

本文综述了中国西北干旱区陆—气相互作用及其对气候影响研究的最近进展。文中不仅回顾了"中国西北干旱区陆—气相互作用观测试验"经过连续12年的观测和多次加强期观测所取得的干旱区陆面过程参数的分析以及边界层和陆—气相互作用特征等的分析和研究,而且综述了应用这些参数来优化有关陆面过程模式的参数化方案和改进有关陆面过程模式的研究;并且,本文还综述了关于中国西北干旱区感热输送特征以及西北干旱区陆—气相互作用对中国东部气候的影响及其机理,并揭示了中国西北干旱区春、夏季具有高感热输送特征,此高感热对中国东部夏季气候变异有重要影响。此外,本文还指出今后在此方面应进一步观测和深入研究的科学问题。

“中、美热带西太平洋海-气相互作用联合研究”概况

“中、美热带西太平洋海-气相互作用联合研究”项目,自1984年7月达成协议并于1985年12月开始实施以来,至今已五年了,现在将进入收尾阶段。回顾往昔,展望未来,我们有许多经验值得记取。一、基本情况“中、美热带西太平洋海-气相互作用联合研究”项目,属于“中、美海洋和渔业协议书”中最大的子项目。

国外海-气相互作用研究概况

一、引言大气通过吸收海洋放出的长波辐射、水汽凝结过程以及热传导过程,从海洋获取能量,改变其运动状态,并通过风场的作用把动能传给海洋,引起海洋能量的重新分布。由于海洋的惰性很大,它在气候系统中起“飞轮”作用。本世纪初,曾有不少学者进行过海气相互作用的研究。1920年。

内蒙古半干旱草原土壤植被大气相互作用(IMGRASS)综合研究

为深化对中纬半干旱草原气候生态相互作用过程、机制及其对全球变化的响应与贡献的认识 ,一项名为“内蒙古半干旱草原土壤植被大气相互作用 (IMGRASS)”的基金重大项目于 1997—2 0 0 1年在内蒙古锡林郭勒草原执行。IMGRASS计划在 1998年草原生长季节、在所选定的以典型草原为主 ,包括草甸草原、稀疏沙地草原等在内的中尺度试验区开展了多点、多要素的综合观测。观测内容包括土壤、植被、大气的相关要素和发生于地气界面的潜热、感热通量 ,还包括N2 O ,CH4 ,CO2 等微量气体交换量、辐射与降水分布。除 1998年中尺度观测试验外 ,在 1999— 2 0 0 1年在代表性地点进行了微量气体收支、遥感和沙尘天气相关的专项观测 ,结合草原站已进行的长期监测资料 ,分析气候生态长期相互作用 ,特别是人类活动干预的影响。在分析观测结果的基础上 ,对该地区的气候生态相互作用进行了数值模拟研究。文章作为介绍IMGRASS计划的第一部分 ,对该项研究计划作一全面简要介绍 ,包括科学目标、计划实施实验区背景、中尺度综合观测 ,并对实验所得大气边界层结构、辐射通量、沙地土壤水份状况、地表反射率谱与遥感测量等提供了个例分析 ,并简单介绍IMGRASS数据库。

莱州湾东岸海岸带陆海相互作用研究进展

海岸带是全球变化研究的关键地区，是海、陆、气相互作用的重要界面。在全球变化研究中的3个大型计划，即世界气候研究计划（WCRP）、国际地圈——生物圈计划（IGBP）和地球环境变化中的人类作用因素研究计划（HDP）中，由HDP与IGBP分别以人类活动和地球环境为中心并相互结合，从系统性变化和累积性变化的观点，通过个人、地区、国家和国际合作的共同努力而进行。物质与能量流动是全球变化研究的重点，而过渡带（即界面）是进行全球变化研究的最有效地区。海岸带是最重要的过渡带。查明海岸带各地球子系统间物质与能量的输入和输出，对各子系统的描述起到至关重要的作用。当代海岸带的新概念，以陆海相互作用为其基本特征。由国际地圈-生物圈计划（IGBP）提出的关于“海岸带陆海相互作用”（LOICZ）研究计划，在近几年中成为海岸带研究的热点以及全球变化中的研究前沿。

ENSO事件期间热带印度洋和太平洋地区大尺度海气相互作用联系的研究

利用大气环流三维分解方法研究了1979—2008年ENSO事件期间热带印度洋和太平洋地区海气相互作用的机制。研究表明ENSO事件期间存在明显的三维"齿轮式"耦合特征;在ENSO事件盛期,与NCEP再分析资料的垂直运动相比,大气环流三维分解方法揭示的东印度洋-西太平洋地区的下沉运动更强,范围更宽。大气环流三维分解方法把垂直速度分解为纬向分量和经向分量两部分,纬向分量表现为很强的下沉运动,而经向分量表现为上升运动,垂直速度的纬向分量和经向分量相互抵消了一部分,综合的结果表现为很强的下沉运动。在热带地区,垂直速度ω*的纬向分量ωW要大于其经向分量ωH,ωW反映了ω*的主要特征;在分析垂直运动方面,与NCEP再分析资料中的垂直速度相比,大气环流三维分解方法具有一定的优点。

晚泥盆世地球各圈层相互作用与海洋生态危机:来自高分辨率的沉积和同位素地球化学证据

在晚泥盆世弗拉-法门(F／F)转折期发生了显生宙5大生物绝灭事件之一的大规模生物集群绝灭事件．近年来作者及其合作者通过对我国华南F／F界线附近高分辨率的层序一旋回地层研究和同剖面无机-有机碳和锶同位素系统的研究表明:在F／F转折期,由多期火山活动触发的频繁、快速气候暖一冷交替(周期约为200 ka)以及由此引发的陆一海相互作用(森林植被向陆扩展、化学风化作用增强和陆源营养输送量的增加)与海洋生态崩溃(海洋富营养化,微生物爆发和缺氧事件)是造成F／F转折期渐次绝灭的最主要原因．

气候系统预测:基础创新和集成应用

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。

海-气相互作用与东亚气候变率研究进展与展望——第37次“双清论坛”综述

国家自然科学基金委员会第37次双清论坛"海-气相互作用与东亚气候变率"于2009年3月31日—4月1日在杭州举行,本次论坛活动得到了我国海-气相互作用和东亚气候变化研究领域的专家学者的积极响应,共有来自15家相关单位的60余名学者参加。与会专家从不同角度就5个中心议题作了14个大会专题报告,取得了相当多的共识,并且对该领域今后的研究发展提出了具体建议。

东亚和西北太平洋地区气候的准10年尺度振荡及其可能机制

本文基于对气候、大气环流和海表水温的资料分析以及简单的理想化海气耦合模式的分析，研究了东亚和西北太平洋地区气候的准１０年振荡及其可能机制。研究表明，东亚和西北太平洋地区的气候（降水和地面气温等）和大气环流（环流指数和副高活动等）的演变都有明显的准１０年振荡；同赤道太平洋ＳＳＴＡ主要为ＥＮＳＯ循环不同，西北太平洋ＳＳＴＡ主要表现为准１０年尺度的振荡，且同气候和大气环流的准１０年变化密切相关；中纬度海－气相互作用可产生一种甚低频耦合波（１０年左右周期）。

膨胀土蒸发过程的气候敏感性分析

膨胀土的工程特性对气候变化特别敏感。运用土体渗流和蒸发理论,建立了大气-非饱和土相互作用模型;以现场观测的气候数据作为边界条件,模拟分析了膨胀土柱蒸发过程中6个气象因子对蒸发的影响。研究结果表明,净辐射和风速对膨胀土蒸发影响显著,其它气象因子影响较小。

海气随机气候模式及其应用(英文)

基于能量平衡气候模式 ,考虑了随机力对海 气相互作用的影响和不同时空尺度耦合的作用 ,将描写海温和气温交互作遥随机动力模式化为一个Fokker Planck方程 ,然后用矩阵连分法进行求解 ,并对CO2 增温效应进行了计算 ,当CO2 从 330× 10 -6增加到 6 6 0× 10 -6时增温 1 2K ,模式中存在的优势周期为 (3～ 4)年 ,当CO2

全球季风动力学与气候变化

本文结合现代季风和古季风研究成果对全球季风进行了一个全面回顾,并引入了一个全球季风的新定义,该定义考虑了三维分布、终极成因,强调了季节性气压梯度变化对季风环流的影响,并同时使用了环流与降水来描述季风强度。我们在从构造到季节内的宽广时间尺度上来考察全球季风气候变化。全球季风的性质包括全球不均一性、区域差异性、季节性、准周期性、不规则性、不稳定性和穿时性。对全球季风动力学来说,太阳辐射、地球轨道参数、下垫面性质和海-陆-气相互作用十分重要。本文还讨论了季风变率在不同时间尺度上的主要驱动因子以及多时间尺度之间的动力学关系。自然过程与人类活动影响对我们理解未来全球季风行为都非常重要。

平流层极地臭氧损耗影响对流层气候的研究进展

大气平流层臭氧的严重损耗将导致到达地面的太阳紫外辐射增加已经是公共社会普遍关切的问题。最近几年,平流层臭氧损耗能否对对流层大气环流和气候产生重要影响也引起了广泛的重视,并且已成为大气科学的一个热点问题。观测研究表明近二三十年来在两极臭氧严重损耗的季节,地表气温有明显的变暖趋势,也就是欧亚大陆1—3月份和南极半岛12—5月份的地面温度呈现显著增温。这些增温趋势很可能是平流层两极的严重臭氧损耗造成的。当然,这些增温并非是由臭氧损耗的辐射效应直接造成的,而是通过波-流相互作用以及平流层-对流层相互作用等动力学过程实现的。大量的数值模拟工作也对此问题进行了研究,一些模拟结果与观测结果基本一致,另一些则发现平流层臭氧损耗的强迫作用较弱,也有模拟工作认为其他外界强迫如温室气体增加和热带海面温度升高也非常重要。作者综述了这一研究领域在近几年的最新研究进展,总结有关的观测分析和数值模拟结果,阐述平流层极地臭氧损耗可能影响地面温度的物理机制,以及澄清各种争论要点。