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从全球变暖到复杂物理系统——2021年诺贝尔物理学奖解读

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科学通报 2022年第6期67卷 548-556页

作者：胡永云北京大学物理学院大气与海洋科学系气候与海气实验室北京100871

2021年诺贝尔物理学奖授予了两位气候学家和一位理论物理学家,以表彰他们在“理解复杂物理系统领域所做出的开创性贡献”.诺贝尔物理学奖委员会巧妙地把地球气候系统问题与理论物理问题“统一”在一起,凸显对基于物理理论解决复杂现实... 详细信息

2021年诺贝尔物理学奖授予了两位气候学家和一位理论物理学家,以表彰他们在“理解复杂物理系统领域所做出的开创性贡献”.诺贝尔物理学奖委员会巧妙地把地球气候系统问题与理论物理问题“统一”在一起,凸显对基于物理理论解决复杂现实世界问题,尤其是地球气候变化问题的高度重视,而非把评奖目标仅限于传统的物理学领域.

关键词：诺贝尔物理学奖理论物理学家物理系统气候学家物理理论物理学领域全球变暖开创性贡献

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平流层极地臭氧损耗影响对流层气候的研究进展

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北京大学学报（自然科学版） 2006年第5期42卷 561-568页

作者：胡永云北京大学物理学院大气科学系暴雨与旱涝灾害试验室北京100871

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... 详细信息

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。

关键词：臭氧损耗气候变化行星波北极涛动波-流相互作用平流层-对流层相互作用

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南极臭氧洞的发现

科学通报 2020年第18期65卷 1797-1803页

作者：胡永云北京大学物理学院大气与海洋科学系北京100871

南极臭氧洞的发现是大气和环境科学史上的一个里程碑,其意义不仅在科学层面,也对气候和环境政策的制定产生了重大影响.停止生产氟利昂之后,臭氧层有回升趋势,说明人类完全能够通过自身的努力保护我们的生存环境.

关键词：南极臭氧洞环境科学史臭氧层氟利昂生存环境里程碑

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深时气候演变和板块运动

科学通报 2023年第23期68卷 2979-2982页

作者：胡永云北京大学物理学院大气与海洋科学系北京100871

碳在地球各个圈层中的流动和转化过程称为地球的碳循环.地球的碳循环过程可以划分为表层和深部碳循环.两个碳循环过程密不可分,以不同的时间变率相互交织共同维持着地球上气候平衡.古气候指标数据显示,新生代以来大气中的二氧化碳浓度(p... 详细信息

碳在地球各个圈层中的流动和转化过程称为地球的碳循环.地球的碳循环过程可以划分为表层和深部碳循环.两个碳循环过程密不可分,以不同的时间变率相互交织共同维持着地球上气候平衡.古气候指标数据显示,新生代以来大气中的二氧化碳浓度(pCO_(2))与地球表面温度之间存在着显著的正相关关系,即当二氧化碳浓度上升时,地球表面的温度也会随之升高^([1,2])(图1(a)).

关键词：二氧化碳浓度地球表面板块运动气候演变数据显示碳循环

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木星大气探测综述

大气科学 2018年第4期42卷 890-901页

作者：魏强胡永云北京大学物理学院大气与海洋科学系北京100871

我国计划在2030年发射木星探测飞船,相关工程技术、科学目标论证的前期准备工作已经开始。为了更好地规划我国木星探测的科学目标,我们在本文系统地总结了美欧在过去几十年所进行的历次木星探测项目及其大气探测成果。到目前为止,已成... 详细信息

我国计划在2030年发射木星探测飞船,相关工程技术、科学目标论证的前期准备工作已经开始。为了更好地规划我国木星探测的科学目标,我们在本文系统地总结了美欧在过去几十年所进行的历次木星探测项目及其大气探测成果。到目前为止,已成功发射的有关木星的探测飞船共有9次,其中7次为飞越探测(飞船在飞越木星时顺带进行了木星的探测),另外2次为专门探测(专门为了探测木星而发射的飞船),分别为伽利略号和朱诺号飞船。这些飞船携带了大量的探测仪器,对木星大气的动力、物理和化学性质,磁层、电离层和内部结构等进行了综合探测。我们在本文中将主要集中在木星大气探测方面,对7次飞越探测做简要的介绍,对两次专门的探测进行详细介绍,并对一部分尚未解决的科学问题进行简单讨论。

关键词：木星木星大气行星深空探测大气动力

平流层NAM异常事件与东北亚地面温度的关系

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北京大学学报（自然科学版） 2015年第5期51卷 829-836页

作者：张琼胡永云北京大学物理学院大气与海洋科学系气候与海-气实验室北京100871 全球变化研究协同创新中心北京100875

对再分析资料的合成分析表明,10 h Pa北半球环状模（NAM）指数和东北亚地区地面温度（SAT）存在显著的后滞相关关系。正/负位相平流层NAM异常事件往往伴随着东北亚地区正/负异常地面温度变化。负位相NAM指数超前东北亚地面温度异常20～4... 详细信息

对再分析资料的合成分析表明,10 h Pa北半球环状模（NAM）指数和东北亚地区地面温度（SAT）存在显著的后滞相关关系。正/负位相平流层NAM异常事件往往伴随着东北亚地区正/负异常地面温度变化。负位相NAM指数超前东北亚地面温度异常20～40天,正位相NAM指数超前约20天。定义了有效平流层极端事件（ESE）,并研究了不同标准下平流层NAM异常能够传到对流层的比例。研究表明,NAM异常下传的比例随定义标准的提高而增加。研究结果显示,平流层大气环流异常在一定程度上能够作为先兆因子来延长中国北方冬季对流层天气预报。

关键词：平流层北极涛动北半球环状模长期天气预报

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潮汐锁相行星的大气环流与气候

中国科学：物理学、力学、天文学 2013年第10期43卷 1356-1368页

作者：胡永云丁峰北京大学物理学院大气与海洋科学系气候与海-气实验室北京100871

红矮星是宇宙中数量最多的恒星,其表面辐射温度比太阳的辐射温度低得多,因此,红矮星的宜居带与恒星的距离非常近.因为距离其恒星较近,在强大引力的作用下,位于红矮星宜居带内的宜居行星很可能是潮汐锁相行星.锁相行星的特征是其一侧永... 详细信息

红矮星是宇宙中数量最多的恒星,其表面辐射温度比太阳的辐射温度低得多,因此,红矮星的宜居带与恒星的距离非常近.因为距离其恒星较近,在强大引力的作用下,位于红矮星宜居带内的宜居行星很可能是潮汐锁相行星.锁相行星的特征是其一侧永远面对恒星,另一侧则永远背对恒星,从而形成极端不均匀的加热.我们在本文中使用一个真实的大气环流模式与平板海洋相耦合来研究锁相行星表面的气候要素和大气环流特征.我们特别针对两种自转速度进行了模拟试验.结果发现,在慢速自转条件下(自转和公转周期均为243天),大气环流基本是热力驱动的下层辐合和上层辐散的运动,行星的表面仅有恒星直射点附近比较湿润,其他区域均比较干燥,背阳面尤其寒冷.在快速自转条件下(自转和公转周期均为1天),科里奥利力的作用比较显著,大气环流以纬向西风为主,并呈现波动特征,赤道上空出现超级旋转的西风急流,湿润区域显著扩大.EP通量诊断分析表明,赤道超级旋转急流是由于热带Rossby波随高度向极地方向传播所产生的EP通量在赤道附近的辐散造成的.

关键词：太阳系外行星潮汐锁相大气环流红矮星大气波动

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太阳系外行星大气与气候

大气科学 2013年第2期27卷 451-466页

作者：胡永云北京大学物理学院大气与海洋科学系气候与海-气实验室北京100871

1995年以来,已有800多颗太阳系外行星(简称系外行星)被确认。系外行星大气和气候的研究正方兴未艾。这篇文章的目的就是为了简要综述系外行星大气和气候的最新研究进展。为了把系外行星大气和气候与太阳系行星大气和气候相比较,我们将... 详细信息

1995年以来,已有800多颗太阳系外行星(简称系外行星)被确认。系外行星大气和气候的研究正方兴未艾。这篇文章的目的就是为了简要综述系外行星大气和气候的最新研究进展。为了把系外行星大气和气候与太阳系行星大气和气候相比较,我们将首先简要介绍太阳系行星大气的基本知识,就像通常把太阳系行星大气与地球大气相比较一样。然后,我们介绍系外行星观测的进展以及关于恒星的宜居带和系外行星的宜居性等基本概念。文章的重点将放在综述系外行星大气的物理、化学和动力学性质的研究进展,还将介绍系外行星可能的气候环境和系外生命存在的可能性。我们对这些进展的介绍将包括观测、模拟和理论等内容。

关键词：系外行星大气系外行星气候系外生命宜居带宜居行星

寻找太阳系外行星——2019年诺贝尔物理学奖成果简析

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科技导报 2019年第24期37卷 23-29页

作者：胡永云北京大学物理学院大气与海洋科学系

2019年诺贝尔物理学奖授予了3位天文学家——James Peebles、Michel Mayor和Didi⁃er Queloz,以表彰他们在宇宙演化理论和太阳系外行星(系外行星)发现中做出的开创性贡献。本文评述Michel Mayor和Didier Queloz发现太阳系外行星的成果,... 详细信息

2019年诺贝尔物理学奖授予了3位天文学家——James Peebles、Michel Mayor和Didi⁃er Queloz,以表彰他们在宇宙演化理论和太阳系外行星(系外行星)发现中做出的开创性贡献。本文评述Michel Mayor和Didier Queloz发现太阳系外行星的成果,简述系外行星研究的最新进展,展示系外行星的多样性及其对经典太阳系形成模型的挑战,探讨系外宜居行星的条件,并展望系外生命探测。

关键词： 2019年诺贝尔物理奖太阳系外行星宜居行星系外生命行星科学