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:D0506大气化学

国家自然科学基金委员会深入推进新时代科学基金改革的背景下,地球科学部大气科学学科率先开展申请代码设置改革,新版申请代码设置方案于2020年投入使用并在实施过程中不断优化。本文主要针对大气学科二级代码D0506大气化学下设研究方向和关键词设置的主要依据进行解读;同时基于文献计量学方法对该代码下不同研究方向的词频、研究热点和趋势进行分析和讨论。新版代码设置方案统筹考虑主要研究方向和研究手段,并根据关键词属性进行分类,便于基金项目申请和评审。基于关键词的文献计量分析明晰了分支学科当前存在的问题及资助导向,有助于进一步促进大气化学及相关方向的发展。

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: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:D0504大气动力学

2019年以来,大气学科作为试点率先开展了国家自然科学基金委员会推动的项目分类评审改革和学科资助布局优化,通过战略研究与研讨形成了以“分支学科”“支撑技术”和“发展领域”三大类、共15个二级申请代码为主要架构的学科资助体系,并对各二级申请代码的下设研究方向和关键词进行了系统梳理和分析,经过三年实施和不断优化形成了当前的版本。“D0504大气动力学”二级申请代码在此次改革中的名称保持不变,但内涵和范畴有一定变化,主要表现为随着学科的进步,传统“动力学”与“物理过程”之间的界限正在变得模糊且发生变化,大气动力学的内涵也相应地扩展到许多以往被认为是“物理过程”的领域;同时,大气动力学的研究范畴也正从单纯的研究大气自身的动力学问题扩展到研究大气与其他圈层相互作用中的动学问题,其研究手段也从以实验研究、理论分析和简化模型模拟为主转向实验研究、事实分析、理论分析和不同复杂程度模型模拟的紧密结合。为了服务基金项目申请和评审,推动学科进一步发展,本文针对调整后的“D0504大气动力学”二级申请代码,对其含义、范畴、研究方向和关键词的设置逻辑等进行解读说明,并对2020~2022年申请书中的关键词使用情况进行简要分析。

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:D0515应用气象学

2019年以来国家自然科学基金委员会(简称“自然科学基金委”)深入推进新时代科学基金改革,在此背景下地球科学部大气学科率先开展了申请代码调整,助力优化学科资助布局,确定了以“分支学科、支撑技术和发展领域”三大类,共15个二级申请代码为主要架构的学科资助体系,并组织专家对各二级申请代码的下设研究方向和关键词进行系统梳理和调整。应用气象学作为学科二级申请代码之一(D0515),主要研究方向包括:(1)人工影响天气;(2)农林气象;(3)水文气象;(4)资源气象;(5)交通气象;(6)其他应用气象方向。本文从服务申请人的角度出发,梳理了应用气象学二级申请代码内涵和外延的演变,介绍了应用气象学二级申请代码下的关键词,结合文献检索,分析了这些关键词在国内外科研前沿和基金项目申请书中的使用情况,并梳理了应用气象学二级申请代码的主要申报单位,以及在基金申请过程中关键词使用和科学问题属性选择的相关问题。通过上述梳理与解读,助力基金申请人选择合适的申请代码和关键词,并提升基金申请书的智能辅助指派效率。

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。

关于国内大气科学学科发展状况的几点认识

在应对气候变化、气象防灾减灾和生态环境保护等国家重大战略需求的指引下,当前国内大气科学学科蓬勃发展,许多学校新开设了大气科学学科或在原有基础上进一步扩大了学科规模。其中南京大学的大气科学学科历史悠久、底蕴深厚,表现出旺盛的生命力。南京信息工程大学学科规模大,方向广,体系完备,被誉为中国气象人才摇篮。北京大学和复旦大学人才实力雄厚。中山大学大气科学学科立足南海优势,近几年发展迅猛。

2021年南京市新冠疫情期间大气污染物变化特征及来源解析

为了解2021年南京市新冠疫情期间城市大气污染物浓度的变化和成因,利用南京大学SORPES站点2021年7月1日—2021年8月30日大气污染物在线监测数据,分析疫情前、中、后颗粒物及气态污染物的浓度变化,针对臭氧(O 3)的关键前体物,挥发性有机物(Volatile Organic Compounds,VOCs)采用正定矩阵因子分解法模型(Positive Matrix Factorization,PMF)、拉格朗日粒子输送与扩散模型(Lagrangian Particle Distribution Model,LPDM)分析其污染来源。结果表明:疫情封闭期间,南京市PM 2.5质量浓度较疫情前降低了40%~50%,组分中硝酸盐、有机物质量浓度降幅最为显著,分别下降了34.0%和16.5%。臭氧体积浓度不降反升,城中区域增幅最显著站点可达50%左右。其气态前体物氮氧化物(NO x)及VOCs浓度变化呈相反态势,分别较疫情前降低28%、升高49.6%。模型及卫星遥感结果表明,疫情期间南京市臭氧属于协同偏VOCs控制区。气团溯源结果显示,南京市受本地及周边区域传输的共同影响,疫情封闭期间省外上海方向、省内苏州-无锡-镇江-南通方向的气团贡献增大。PMF解析了南京市本地VOCs主要来源于机动车排放源、植物源、溶剂源、工业生产源以及油气挥发源,其中机动车源占比变幅最大,疫情封闭期间下降了15.1%,疫情后上升了4.3%。其次为油气挥发源、溶剂源,这两项污染源疫情封闭期间分别上升了11.2%、1.7%,疫情后则分别下降了4.8%、4.3%。

郭晓岚教授对大气科学的杰出贡献——悼念郭晓岚先生逝世

2006年5月6日我国旅美著名学者郭晓岚因病在芝加哥逝世,享年91岁。文中简要介绍郭晓岚的生平,并根据收集到的郭先生70多篇重要论文,总结了他数十年来在大气科学领域辛勤耕耘的成果。介绍了他对大气动力学中的不稳定理论、大气环流形成和大尺度热力环流理论、中尺度对流动力学和涡旋动力学理论以及低纬和热带动力学理论等方面的引导性和创新性贡献,还介绍了他的模式物理过程参数化方案以及青藏高原等大地形动力和热力作用对天气气候影响的数值模拟结果。从该文可以看出郭先生对大气科学研究和教育所作出的杰出贡献。他是我们后辈学习的楷模。

南京大学国家精品课程“流体力学”建设

本文介绍了南京大学国家精品课程＂流体力学＂的建设过程和概况,着重介绍了精品课程建设中的教材建设和教学环境建设两个重要方面的主要工作及其特色,并详细的阐述了课程层次化分明的教学体系和规范化的教学内容以及关于国家精品课程进一步建设的安排。本课程在理论与实践相结合的教学效果方面作了有益的探索和研究,对其它国家精品课程建设具有一定的参考价值。

构建立体化、开放性、创新型的大气科学实验教学体系的探索与实践

为了提高大气科学实验教学和管理水平,构建新的教学体系和教学方法,合理地配置实验教学设备,实现实习基地的开放与共享,文章从教学实验室建设及其功能、实验教学队伍建设、实验教学中心特色等方面,介绍了南京大学大气科学实验教学中心通过实验教学中心的建设,在立体化、开放性、创新型等方面进行了积极的探索与实践,取得了非常好的效果。

浑沌理论与大气科学

文中综合评述了近十几年来国内外有关浑沌理论在大学科学中应用的成果及该领域的科研动态.

大气科学若干前沿热点问题——第56次中国科协“青年科学家论坛”

在一千年以前,北欧海盗就已通晓大西洋的信风,观测与牛顿力学相结合的低纬信风和季风的系统研究也可以追溯到17世纪牛顿的<自然哲学数学原理>发表以前.如今大气科学早已是成熟的自然科学学科大家族中的一员,日常社会生活中大家已是耳熟目详了广播电视天气预报.但是由于构成影响大气系统的因素众多、复杂,也决定了大气科学不但具有成熟自然科学学科的特征,同时也具有成长中的复杂的交叉应用基础学科的若干特点,无论是理论方面还是计算方面都存在众多尚待解决的基本问题.本次论坛就大气科学基本理论与计算方法、气候动力学与气候模拟、环境与生态监测模拟、中尺度气象等四个单元主要进行了比较深入的探讨.

秋冬季大气混合污染对南京地区地表微气象学特征的影响分析——以2018年为例

利用江苏南京长三角大气过程与环境变化国家野外科学观测研究站(SORPES)的多要素集成观测数据,分析了2018年11月27日至12月3日期间在远距离沙尘输送和本地人为排放的综合影响下,大气混合污染对该地区地表微气象要素及能量平衡特征的影响。在此基础上,利用合成分析对比了南京地区秋冬季不同污染状况下地表气象要素和能量分配的响应特征。结果表明,污染天的日间气温比清洁天下降约1℃,而夜间气温升高达2℃。污染天向下/向上短波辐射通量减少的幅度高达清洁天同比的48.8%和55.2%,而夜间向下/向上长波辐射通量增幅则达到清洁天的15%和5.1%。清洁天日间净辐射较污染天高出45.6%,日间地表感热通量较污染天高出75.5%,而地表潜热通量的差异相对较小。污染天夜间平均波文比大于清洁天,表明夜间感热交换更强烈。该研究有助于深入认识长三角城市群区不同来源、不同性质的大气污染物对地表能量平衡和局地气象要素的影响过程和机制,为城市群区空气污染与气象条件的相互作用以及空气质量预报和相应的防治对策提供科学依据。

盛夏亚洲大陆上空急流变化的两类模态及其与东亚大气环流异常的联系

基于NCEP/NCAR月平均再分析资料,利用EOF分解方法揭示出1960-2019年7-8月亚洲大陆上空西风急流变化的两类主要模态,并利用合成方法研究了两类模态与东亚大气环流异常的联系及其气候效应。研究结果表明,夏季亚洲大陆上空西风急流变化的第一模态为纬向风以急流轴为界南北的反位相变化,主要表现为急流整体的南北移动;第二模态为纬向风以青藏高原为界在东西方向上的反相变化,主要表现为急流轴的西南(西北)-东北(东南)向倾斜,该结论不同于以往大多数研究将第二模态定义为急流的强度变化。通过对大气环流异常的分析发现,急流的南北移动对应南亚高压同步的南北移动以及西太平洋副热带高压范围的变化,急流向南移动时,南亚高压脊线偏南,同时西太平洋副热带高压向南扩张,急流向北移动时则相反,该模态主要影响亚洲地区40°N以南的降水异常以及贝加尔湖一带、东亚和南亚的温度异常。第二模态即纬向风以青藏高原为界的反相变化主要伴随着南亚高压强度的东西振荡,急流轴呈西南(西北)-东北(东南)向倾斜时,南亚高压东侧(西侧)位势高度增强,该模态与西亚高纬度地区、中亚以及印度半岛的降水异常有关。此外,第二模态具有一定的特殊性,可影响整个欧亚大陆的气温,并呈现双偶极子型的异常分布。

南京城市下垫面对夏季暴雨云团特征的影响

为了理解城市下垫面对降雨的影响机制,选取南京地区2次不同天气背景的降雨过程,利用中尺度气象模式和暴雨云团追踪算法开展数值试验,揭示城市下垫面对暴雨云团形态、结构和演进特征的影响机制。结果表明:当天气强迫较弱时,城市热岛效应增强大气边界层对流活动,暴雨云团进入城市后快速坍塌,云团数量减少,空间覆盖增大,降雨在城区增加;当天气强迫较强时,城市冠层影响暴雨云团特征,城市地区出现大量面积小、移动缓慢且空间结构“尖瘦”的暴雨云团,降雨在城区和城市下风向增加。城市下垫面对暴雨云团特征的影响与降雨前期天气强迫有关,更新了城市对降雨影响机制的传统认识,为城市地区暴雨临近预报和设计暴雨方法提供了科学支撑。

非静力地形重力波参数化方案对气候模式大气环流模拟的影响

本文通过在中国气象局BCC-AGCM3-MR(middle-atmosphere version of Beijing Climate Center Atmospheric General Circulation Model version 3)数值模式中引入非静力地形重力波参数化方案,研究非静力效应对次网格地形重力波垂直动量传输及大气环流的影响.本研究开展了两组次网格地形重力波参数化方案试验,分别采用原有的静力地形重力波参数化方案以及考虑非静力效应的新方案.结果表明,在南半球冬季,新方案相比原方案在南极地区将更多的地形重力波动量通量上传至平流层高层,产生更强的地形重力波拖曳.地形重力波拖曳经向梯度的增强导致更强的绝热下沉增温,从而减弱南极极涡的冷偏差和西风偏差.此外,南半球中高纬地区的行星Rossby波上传也增强,同样有利于极涡西风偏差的减少.在两者共同作用下,有效缓解了模式中的南极极涡破碎延迟问题.在北半球冬季,新方案对大尺度环流的整体影响并不显著,但是能够显著改善青藏高原复杂地形区的东风偏差.

影响中国夏季降水的前冬北半球中高纬大气环流年际变异主模态

本文利用观测和再分析资料,通过奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)分析,发现北极涛动(Arctic Oscillation,AO)是显著影响中国夏季降水年际异常的前冬中高纬大气环流变异的主模态。AO在冬季发展成熟,在春季衰亡,在夏季发生位相反转。AO会导致华北、东北、长江中下游和华南夏季降水异常呈现三极型分布。伴随正位相的AO,在黄海至日本海上空的异常低压伴随的东北风异常引起华北和东北水汽通量异常辐散及降水减少,而西北太平洋的异常高压不仅增强其北侧的西南风水汽输送,和北部异常低压共同作用导致长江中下游水汽通量异常辐合及降水增加,而且使得华南水汽通量异常辐散,降水减少。因此,本文发现的前冬AO模态与我国夏季三极型异常降水分布的关系可为我国夏季旱涝预测提供一个重要的中高纬前期因子。

南京市不同功能分区风场特征的大涡模拟研究

本文选取南京市新街口商业区和白下路居民区作为典型研究区域,利用大涡模式(Parallelized Large Eddy Simulation Model,PALM)模拟不同入流风速和风向对流场的影响。结果表明,不同入流风速条件下归一化风廓线基本一致,风廓线总体上主要受到功能区自身建筑物形态的影响,在中性层结下城市冠层内平均风速随高度的变化接近于指数分布。而本文计算得到的指数风廓线衰减系数的范围为0.55~0.81,高于目前城市冠层模式中的默认值,说明目前的城市冠层模式对建筑物密集区域的风速衰减可能存在低估。风速衰减系数主要受迎风面面积的影响,随迎风面积指数的增加而增大。迎风面积指数随入流风向发生改变,在本文研究的商业区和居民区中,行人高度风速随入流风向的改变最大下降幅度可分别达8%和10%。行人高度风速一般在与入流风向平行的街道和开阔的空地上较大,在建筑物密集分布的区域风速较低,由于强烈的狭管效应部分区域的风速可以超过入流风速。不同城市结构中入流风向的影响也不同,在十字路口、对称和非对称街谷以及多排建筑物中局地风场随入流风向存在各种变化。