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大气CO_(2)和古地理共同控制新生代印太暖池的演化

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Science Bulletin 2024年第9期69卷 1323-1331页

作者：张冉柳中晖姜大膀俞永强张仲石杨一博谭宁司东张强周鑫 Institute of Atmospheric Physics Chinese Academy of SciencesBeijing 100029China Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters(CIC-FEMD) Nanjing University of Information Science&TechnologyNanjing 210044China Department of Earth Sciences The University of Hong KongHong Kong 999077China Department of Atmospheric Science School of Environmental StudiesChina University of GeosciencesWuhan 430074China State Key Laboratory of Tibetan Plateau Earth System Science Environment and Resources(TPESER)Institute of Tibetan Plateau ResearchChinese Academy of SciencesBeijing 100101China Key Laboratory of Cenozoic Geology and Environment Institute of Geology and GeophysicsChinese Academy of SciencesBeijing 100029China State Key Laboratory of Lithospheric Evolution Institute of Geology and GeophysicsChinese Academy of SciencesBeijing 100029China School of Earth and Space Sciences University of Science and Technology of ChinaHefei 230026China

The Indo-Pacific warm pool(IPWP) is crucial for regional and global climates. However, the development of the IPWP and its effect on the regional climate during the Cenozoic remain unclear. Here, using a compilation of sea surface temperature(SST) records(mainly since the middle Miocene) and multimodel paleoclimate simulations, our results indicated that the extent, intensity and warmest temperature position of the IPWP changed markedly during the Cenozoic. Specifically, its extent decreased, its intensity weakened, and its warmest temperature position shifted from the Indian to western Pacific Ocean over time. The atmospheric CO_(2) dominated its extent and intensity, while paleogeography, by restricting the distribution of the Indian Ocean and the width of the tropical seaways, controlled the shift in its warmest temperature position. In particular, the eastward shift to the western Pacific Ocean from the middle to late Miocene inferred from compiled SST records likely resulted from the constriction of tropical seaways. Furthermore, by changing the atmospheric thermal structure and atmospheric circulation,the reduced extent and intensity of the IPWP decreased the annual precipitation in the western Indian Ocean, eastern Asia and Australia, while the shift in the warmest temperature position from the Indian to western Pacific Ocean promoted aridification in Australia. Qualitative model-data agreements are obtained for both the IPWP SST and regional climate. From the perspective of past warm climates with high concentrations of atmospheric CO_(2), the expansion and strengthening of the IPWP will occur in a warmer future and favor excessive precipitation in eastern Asia and Australia.

关键词： Indo-Pacific warm pool Cenozoic Atmospheric CO_(2) Paleogeography

呵叻高原钾盐矿床空间分布特征与成因及其对钾盐异常富集的影响

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地质学报 2024年第10期98卷 2883-2901页

作者：秦占杰李庆宽山俊杰俞永强白宝云王勇才智杰李强孙亚超张西营王建萍中国科学院青海盐湖研究所盐湖资源绿色高值利用重点实验室青海西宁810008中国青海省盐湖地质与环境重点实验室青海西宁810008 青海盐湖工业股份有限公司青海格尔木816099 老挝青海工程技术有限公司老挝万象01000 青海省核工业地质局青海西宁810016 青海省第三地质勘查院青海西宁810029 泰国国际石油集团有限公司泰国曼谷10320 山东省核工业二四八地质大队山东青岛266041

呵叻高原钾盐矿床是超大型固体钾盐矿床,其钾盐空间分布特征和钾盐异常富集规律至今仍不明晰,这是该钾盐矿床成矿系统的关键科学问题。本文基于该矿床447口钻孔岩芯资料,对三个沉积旋回的盐岩和碎屑层进行系统划分,对不同岩层的空间沉... 详细信息

呵叻高原钾盐矿床是超大型固体钾盐矿床,其钾盐空间分布特征和钾盐异常富集规律至今仍不明晰,这是该钾盐矿床成矿系统的关键科学问题。本文基于该矿床447口钻孔岩芯资料,对三个沉积旋回的盐岩和碎屑层进行系统划分,对不同岩层的空间沉积厚度及埋深进行重建,主要得到以下认识:三个沉积旋回空间分布范围不同,且呈由东向西增厚趋势,钾镁盐主要集中于西部,且局部空间钾盐异常富集,其厚度明显大于下伏岩盐;盆地形态、晶间卤水迁移、区域构造挤压、重力差异载荷及盐岩自身浮力等相互作用可能是造成局部空间钾盐异常增厚的主要控制因素;钾盐局部异常富集,而非钾盐体积的绝对增加,是该矿床的显著特征之一。本研究对该矿床成矿规律的深入理解和后续勘探开发及资源评估具有重要指导意义。

关键词：钾盐矿床空间分布异常富集呵叻高原

FGOALS高分辨率气候模式系统模式研制与应用综述

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大气科学 2024年第1期48卷 200-217页

作者：俞永强安博刘海龙包庆林鹏飞何编郑伟鹏栾贻花白文蓉李恬燕中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG) 北京100029 中国科学院大学北京100049

当今气候系统模式发展的重要趋势之一,是通过提高模式的空间分辨率,改进对气候系统中多尺度相互作用过程和极端事件的模拟能力。过去5年里,中国科学院大气物理研究所发展并完善了25 km分辨率大气环流分量模式FAMIL2.2、1/10°分辨率海... 详细信息

当今气候系统模式发展的重要趋势之一,是通过提高模式的空间分辨率,改进对气候系统中多尺度相互作用过程和极端事件的模拟能力。过去5年里,中国科学院大气物理研究所发展并完善了25 km分辨率大气环流分量模式FAMIL2.2、1/10°分辨率海洋环流分量模式LICOM3.0,并以此为基础建立了高分辨率气候系统模式FGOALS-f3-H。利用上述高分辨率模式,开展了大量的数值模拟试验和预报/预测研究,其中包括国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)的高分辨率模式比较子计划(HighResMIP),建立了海洋环流预测系统(LFS)等。初步评估分析表明,相对于低分辨率模式,高分辨率模式对气候平均态和气候变率的模拟能力均有明显改进。其中高分辨率大气环流模式可以更好地模拟台风、极端降水事件,高分辨率海洋模式可以更好地模拟海洋中尺度涡旋和西边界流,而高分辨率耦合模式则可以更好重现中尺度海气相互作用过程、热带不稳定波动(TIW)等事件。

关键词：气候系统模式高分辨率多尺度相互作用国际耦合模式比较计划(CMIP)

中国东部和印度季风区云辐射特性的比较(英文)

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Advances in Atmospheric Sciences 2001年第6期18卷 1090-1102页

作者：宇如聪俞永强张明华 LASG Institute of Atmospheric Physics Chinese Academy of Sciences Beijing State University of New York Stony Brook USA

基于ＩＳＣＣＰ和ＥＱＢＥ资料，本文比较了中国东部和印度季风区的云和云辐射强迫的气候特征。虽然它们同属于亚洲季风区，并且有相似的降水季节特征，但它们各自的云和云辐射强迫特征差异很大。在印度区域，所有的云量有着相同的季... 详细信息

基于ＩＳＣＣＰ和ＥＱＢＥ资料，本文比较了中国东部和印度季风区的云和云辐射强迫的气候特征。虽然它们同属于亚洲季风区，并且有相似的降水季节特征，但它们各自的云和云辐射强迫特征差异很大。在印度区域，所有的云量有着相同的季节变化，最大云量分布都出现在夏季，且总云量中以高云量为主。而中国东部云量的季节变化都比较复杂，在总云量中以中、低云量为主，最大总云量出现在春季。冬季的总云量和中、低云量要大于夏季。在全球云量分布中，中国东部最典型的特征是：该地区为全球最大的雨层云覆盖区。与云的分布和变化相关，印度季风区最大的负短波云辐射强迫，最大的正的长波辐射强迫和最大的负的净云辐射强迫发生在夏季，而在中国东部，大的负的短波云辐射强迫发生在春夏之交。年平均的负的短波云辐射强迫在中国东部地区明显要大于在印度季风区。

关键词：云辐射强迫云量季风雨层云

FGOALS模式4个版本太平洋年代际气候变率模拟的比较

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大气科学 2016年第1期40卷 176-190页

作者：张雅乐俞永强中国气象局气象干部培训学院北京100081 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG) 北京100029

本文选用中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG/IAP)发展的全球海洋—大气—陆面气候系统模式(FGOALS)的4个版本g2.0、s2.0、g1.1和g1,利用模式的长时间积分结果,结合观测、再分析资料比较、评... 详细信息

本文选用中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG/IAP)发展的全球海洋—大气—陆面气候系统模式(FGOALS)的4个版本g2.0、s2.0、g1.1和g1,利用模式的长时间积分结果,结合观测、再分析资料比较、评估模式对太平洋年代际变率的模拟能力,并通过对海气相互作用及其海洋动力过程分析,探讨了模式中太平洋年代际振荡形成机制。研究发现,FGOALS模式g2.0和s2.0版本对太平洋年代际振荡(PDO/IPO)的模拟能力优于g1.1和g1。模式中太平洋年代际变率的正反馈过程与Bjerknes(1969)提出的海气相互作用正反馈机制有关,其负反馈则主要与海洋内部动力过程有关。太平洋异常经向热量输送将热带与中纬度海洋联系在一起,可以抑制正反馈作用,但无法使得年代际振荡变化位相发生反转;FGOALS模式中,热带海表温度(SST)暖距平信号通过大气桥影响热带外大气环流,在海气作用下,热带与热带外海洋次表层分别以Kelvin波和Rossby波的形式传播,使得冷暖位相反转,4个版本均能再现这种负反馈机制。但不同版本Rossby波所处的纬度不同,太平洋SST异常年代际变化信号最明显的范围越宽,则由此激发的Rossby波便更为偏北,纬度越高Rossby波西传的时间也越长,PDO/IPO的周期与其SST异常的经向尺度密切相关。

关键词：气候系统模式太平洋年代际振荡(PDO/IPO) 海气相互作用 FGOALS(Flexible Global Ocean–Atmosphere–Land System Model)

FGOALS耦合模式对赤道太平洋海温和降水年循环的模拟评估

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大气科学 2021年第6期45卷 1345-1365页

作者：李恬燕俞永强中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG) 北京100029 中国科学院大学北京100049

本文评估了中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG/IAP)研发的全球气候系统模式(FGOALS)的4个版本(FGOALS-g2、s2、g3、f3-L)对赤道太平洋地区的海温、降水气候态和季节循环的模拟能力。本文从海... 详细信息

本文评估了中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG/IAP)研发的全球气候系统模式(FGOALS)的4个版本(FGOALS-g2、s2、g3、f3-L)对赤道太平洋地区的海温、降水气候态和季节循环的模拟能力。本文从海气耦合机制和热量收支的角度对耦合模式结果和相应的大气模式比较计划试验(AMIP)进行了对比分析,探讨了造成这一地区海温和降水模拟偏差的原因。结果显示,上一代模式g2和s2的海表温度均方根误差大于2℃,新一代模式g3和f3-L模拟的均方根误差降低50%,为1℃左右。因为新版本中赤道太平洋地区的净短波辐射平均态误差的减小,海洋上层热量动力输送过程的改善和净短波辐射与海温回归关系改进,赤道太平洋地区海温的平均态,南北温度和降水的不对称性都更加接近观测。f3-L比g3在上述方面改进更多,海温也更加合理。但是新一代版本模拟的降水均没有显著改进,赤道北侧ITCZ的降水偏大4 mm d;。对流降水带来的凝结潜热释放加强了南北非绝热加热梯度,越赤道南风偏差抵消了一部分因为短波辐射偏大带来的海温偏暖,这说明海温平均态的改善是模拟误差相互抵消的结果。在季节循环的模拟方面也存在类似的现象,f3-L和g3中的海温年循环有所改进但较观测振幅仍旧偏弱。这是因为f3-L和g3模拟的经向风和潜热的年循环振幅比前版本要偏强,误差加大的同时也更大地抵消短波辐射的年循环偏差。g2和s2模拟的海温在赤道东太平洋则存在一个虚假半年循环分量,这主要是由潜热通量半年循环偏差所引起的。

关键词：海气相互作用模式评估季节循环气候系统模式

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海洋环流的长期变化和预估

气候变化研究进展 2022年第1期18卷 19-30页

作者：华莉娟俞永强中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室(LASW) 北京100081 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG) 北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

IPCC第六次评估报告(AR6)于2021年8月在IPCC第一工作组第14次联合大会上得到审议通过,并得到了IPCC第54届全会接受和批准。文中主要对该报告第九章“海洋、冰冻圈和海平面”中与海洋环流的相关评估内容进行解读。与以前的IPCC报告相比,... 详细信息

IPCC第六次评估报告(AR6)于2021年8月在IPCC第一工作组第14次联合大会上得到审议通过,并得到了IPCC第54届全会接受和批准。文中主要对该报告第九章“海洋、冰冻圈和海平面”中与海洋环流的相关评估内容进行解读。与以前的IPCC报告相比,AR6进一步确认人类活动对海洋环流的影响,并基于最新的数值模式给出对未来变化预估的结果。报告指出,海洋各区域表层盐度梯度增加(基本确定),预估到21世纪末认为海水较淡的海洋区域将变得更淡,而咸的区域将变得更咸(中信度);至少自1970年以来在全球海洋绝大多数区域的上层海洋层结更稳定(基本确定),预估到21世纪末认为上层海洋的密度层结会继续增加(基本确定),而绝大多数区域的混合层深度在高排放情景下会变浅(低信度);自20世纪80年代以来海洋热浪的发生频次翻倍(高信度)且持续时间更久(中信度),预估结果认为海洋热浪发生频次将更高;在4个东边界上升流系统中,20世纪80年代以来,仅有加利福尼亚上升流系统经历了有利于上升流的风力增强,而其他3个上升流系统未出现(中信度),东边界上升流系统将以偶极子的空间型态变化,即低纬度减弱而高纬度增强(高信度);所有预估情景下大西洋经向翻转环流(AMOC)均将减弱(非常可能),虽然AMOC会减弱,但全球变暖不会导致AMOC在2100年之前突然停止(中信度);AR6增加了可分辨海洋中尺度涡旋的高分辨率数值模拟试验,结果显示高分辨率模式有效地改进了海洋表面温度(SST)、海气通量和动力海面高度变化等要素的模拟。

关键词：气候变化海洋环流海洋热浪高分辨率模式

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保形平流方案在海洋环流模式中的应用

自然科学进展 2006年第11期16卷 1442-1448页

作者：肖潺俞永强中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG) 中国科学院研究生院北京100039

通过将两步保形平流方案与二阶中央差物质输运平流方案进行对比,发现对于理想的一维平流方程,两步保形平流方案可以给出更准确的模拟．进而将此方案引入到中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG)... 详细信息

通过将两步保形平流方案与二阶中央差物质输运平流方案进行对比,发现对于理想的一维平流方程,两步保形平流方案可以给出更准确的模拟．进而将此方案引入到中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG)发展的海洋环流模式(LICOM)中替代温度和盐度方程中的二阶中央差平流方案,发现在热带中、东太平洋区域,相对于原模式,模拟结果在温度场上有较大的改进,较好地克服了以往存在的赤道太平洋冷舌过强的问题．对比海表平流项变化和温度变化,运用线性回归分析,证明平流项的变化是改进中、东太平洋的重要原因,也由此表明两步保形平流方案的优点．

关键词：保形平流方案海洋环流模式赤道太平洋冷舌

A Flexible Coupled Ocean-Atmosphere General Circulation Model

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Advances in Atmospheric Sciences 2002年第1期19卷 169-190页

作者：俞永强宇如聪张学洪刘海龙 LASG Institute of Atmospheric Physics Chinese Academy of Sciences Beijing

Based on the National Center for Atmospheric Research (NCAR) Climate System Model version 1 (CSM-1), a Flexible coupled General Circulation Model version 0 (FGCM-0) is developed in this study through replacing CSM-1’s oceanic component model with IAP L30T63 global oceanic general circulation model and some necessary modifications of the other component models. After the coupled model FGCM-0 is spun up for dozens of years, it has been run for 60 years without flux correction. The model does not only show the reasonable long-term mean climatology, but also reproduce a lot of features of the interannual variability of climate, e.g. the ENSO-like events in the tropical Pacific Ocean and the dipole mode pattern in the tropical Indian Ocean. Comparing FGCM-0 with the NCAR CSM-1, some common features are found, e.g. the overestimation of sea ice in the North Pacific and the simulated double ITCZ etc. The further analyses suggest that they may be attributed to errors in the atmospheric model.

关键词： Coupled model ENSO Climate drift