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上新世热带海道变化影响东亚气候的模拟研究

地学前缘 2022年第5期29卷 310-321页

作者：谭宁张仲石郭正堂王会军中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国地质大学(武汉) 湖北武汉430074 中国气象局-中国地质大学(武汉)极端天气气候与水文地质灾害研究中心湖北武汉430074 中国科学院大气物理研究所竺可桢-南森国际研究中心北京100029 中国科学院大学北京100049 中国科学院生物演化与环境卓越创新中心北京100044 南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室气象灾害预报预警与评估协同创新中心江苏南京210044 中国科学院气候变化研究中心北京100029

上新世早—中期是巴拿马海道关闭及印度尼西亚海道收缩的关键时期。目前,针对这两个海道关闭的气候效应已有不少研究,但多数研究关注巴拿马海道、洋流变化及其与北半球高纬冰盖发育的联系,缺乏两大热带海道关闭/收缩对东亚气候影响及机... 详细信息

上新世早—中期是巴拿马海道关闭及印度尼西亚海道收缩的关键时期。目前,针对这两个海道关闭的气候效应已有不少研究,但多数研究关注巴拿马海道、洋流变化及其与北半球高纬冰盖发育的联系,缺乏两大热带海道关闭/收缩对东亚气候影响及机理的研究。我们基于挪威地球系统模型(NorESM-L)探讨了印尼海道收缩及巴拿马海道的浅关闭对东亚气候的影响。结果表明,热带海道的关闭/收缩加强了北太平洋的经向梯度,进一步导致夏季近地表气温在东亚北部降低,东亚南部升高;降水在长江流域至中国东海一线显著增加,但在东亚南部至西南部显著减少。冬季,近地表气温在东亚大陆地区升高,降水减少。上述变化主要由印尼海道的收缩导致,除冬季温度外,巴拿马海道浅关闭对东亚气候的影响较弱。此外,结合定性的记录-模拟对比,我们进一步揭示出热带海道的关闭/收缩可在一定程度上影响东亚气候在中上新世的转型,但不是主要驱动力。

关键词：上新世热带海道东亚气候太平洋海表温度

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次季节变率和“北极增暖-欧亚变冷”的趋势

Science Bulletin 2023年第5期68卷 528-535,M0004页

作者：尹志聪张艺佳周波涛王会军 Key Laboratory of Meteorological Disaster Ministry of EducationJoint International Research Laboratory of Climate and Environment Change(ILCEC)Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters(CIC-FEMD)Nanjing University of Information Science&TechnologyNanjing 210044China Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory(zhuhai) Zhuhai 519080China nansen-zhu international research Centre Institute of Atmospheric PhysicsChinese Academy of SciencesBeijing 100029China

“北极增暖-欧亚变冷”的趋势显著影响了中低纬度地区的天气形态以及极端气候变化.然而,从2012年至2021年冬季,这一趋势显著减弱.与此同时,“暖北极-冷欧亚”(WACE)与其相反位相“冷北极-暖欧亚”(CAWE)模态之间的次季节位相转换频率显... 详细信息

“北极增暖-欧亚变冷”的趋势显著影响了中低纬度地区的天气形态以及极端气候变化.然而,从2012年至2021年冬季,这一趋势显著减弱.与此同时,“暖北极-冷欧亚”(WACE)与其相反位相“冷北极-暖欧亚”(CAWE)模态之间的次季节位相转换频率显著增加,并且WACE/CAWE的次季节强度与1996-2011年可比.长期的再分析数据以及CMIP6模拟数据均支持频繁的WACE/CAWE次季节反转与“北极增暖-欧亚变冷”趋势减弱同时发生.前期热带大西洋海温和印度洋海温异常分别对前冬和后冬的WACE/CAWE有显著且主要的影响,并在CAM5和AMIP的数值实验中得到有效验证.两个海温的协同作用有效地调节了WACE和CAWE之间的次季节相位转换,正如2020和2021年冬季所发生的那样.本研究结果表明中低纬度地区极端气候预测中同样需要考虑次季节变率.

关键词：季节变率北极增暖极端气候变化中低纬度地区相位转换海温反位相再分析数据

CMIP6全球气候模式对中国极端降水模拟能力的评估及其与CMIP5的比较

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气象学报 2021年第3期79卷 369-386页

作者：王予李惠心王会军孙博陈活泼南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 南方海洋科学与工程广东省实验室珠海519080 竺可桢-南森国际研究中心中国科学院大气物理研究所北京100029

对CMIP6全球气候模式在中国地区极端降水的模拟能力进行了综合评估。基于CN05.1观测数据集和32个CMIP6全球气候模式的降水数据,采用8个常用极端降水指数对极端降水进行了定量描述。研究结果表明,在极端降水的气候平均态方面,CMIP6多模... 详细信息

对CMIP6全球气候模式在中国地区极端降水的模拟能力进行了综合评估。基于CN05.1观测数据集和32个CMIP6全球气候模式的降水数据,采用8个常用极端降水指数对极端降水进行了定量描述。研究结果表明,在极端降水的气候平均态方面,CMIP6多模式集合对1961—2005年中国地区区域平均的8个极端降水指数模拟的平均相对误差为29.94.,相较CMIP5降低了2.95个百分点。极端降水的气候变率方面,CMIP6多模式集合对区域平均的8个极端降水指数模拟的平均相对误差为10.10%,相较CMIP5降低5.4.个百分点。此外,利用TS评分进行模式间比较,CMIP6的平均分(0.78)高于CMIP5(0.75),且模拟能力排名前五的模式中CMIP6占4.。对比14.同源模式的TS评分可以发现,CMIP6(0.91)相对于CMIP5(0.68)的模拟能力显著提高。进一步研究发现,CMIP6相对于CMIP5对不同区域极端降水模拟能力的改进有所区别:CMIP6对干旱区平均的气候态和变率方面改进明显,而对于湿润区的改进主要表现在对极端降水空间相关模拟能力的提高。综上,在中国地区,CMIP6相较于CMIP5对极端降水的模拟能力总体上有提升。

关键词： CMIP6 CMIP5 极端降水模拟评估

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机器学习的原理及其在气候预测中的潜在应用

大气科学学报 2021年第1期44卷 26-38页

作者：贺圣平王会军李华赵家臻南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心江苏南京210044 卑尔根大学地球物理研究所挪威卑尔根5020 中国科学院大气物理研究所竺可桢-南森国际研究中心北京100029 中国科学院气候变化研究中心北京100029

经历了两次“人工智能寒冬”之后,机器学习于近十年再次进入大众视野,且有腾飞发展之势,已在图像识别和语音识别系统等实际应用方面取得了巨大成功。从已知数据集中总结关键信息和主要特征,从而对新数据做出准确的识别和预测,分别是机... 详细信息

经历了两次“人工智能寒冬”之后,机器学习于近十年再次进入大众视野,且有腾飞发展之势,已在图像识别和语音识别系统等实际应用方面取得了巨大成功。从已知数据集中总结关键信息和主要特征,从而对新数据做出准确的识别和预测,分别是机器学习的主要任务和主要目标之一。从这个角度看,将机器学习整合到气候预测的思路切实可行。本文,首先以线性拟合参数(即斜率和截距)调整为例,介绍了机器学习通过梯度下降算法优化参数并最终得到线性拟合函数的过程。其次,本文介绍了神经网络的构建思路以及如何应用神经网络拟合非线性函数的过程。最后,阐述了深度学习之卷积神经网络的框架原理,并将卷积神经网络应用到东亚冬季逐月气温的回报试验,并与气候动力模式的回报结果相比较。本文将有助于理解机器学习的基本原理,为机器学习应用于气候预测提供一定的参考思路。

关键词：机器学习神经网络卷积神经网络气候预测东亚冬季气温

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近几年我国霾污染实时季节预测概要

大气科学学报 2019年第1期42卷 2-13页

作者：尹志聪王会军段明铿南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心/气象灾害教育部重点实验室/大气科学学院江苏南京210044 中国科学院大气物理研究所竺可桢-南森国际研究中心北京100029

近些年,中国东部经历了严重的霾污染,对人体健康、交通安全、生态系统以及社会经济有巨大的危害。在1周以内的霾污染预报之外,季节尺度的霾污染预测可以给减排治污措施的制定提供更长时间尺度的科学支撑。本文以年际增量为预测对象,选... 详细信息

近些年,中国东部经历了严重的霾污染,对人体健康、交通安全、生态系统以及社会经济有巨大的危害。在1周以内的霾污染预报之外,季节尺度的霾污染预测可以给减排治污措施的制定提供更长时间尺度的科学支撑。本文以年际增量为预测对象,选取前期外强迫因子为自变量,分别针对京津冀和长三角区域建立逐月的冬季霾日数季节尺度预测模型,并开展了实时的季节预测。总体来看,京津冀和长三角区域预测模型的性能大体处于相似的水平,均方根误差在2 d左右,对距平符号的捕捉率在80%以上,对霾日数变化的长期趋势具有很好的再现能力。在2016/2017年冬季京津冀霾日数实时预测中,模型预测的结果相对于常年值的定性结论全部准确,相对于前一年污染状况的结论大多数准确。在2017/2018年冬季长三角霾日数实时预测中,12月和1月的预测误差较小,2月的预测误差在2 d左右。

关键词：霾污染气候预测减排

2020年大气科学与环境健康交叉领域热点回眸

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科技导报 2021年第1期39卷 88-96页

作者：尹志聪李雨嫣段明铿王会军南京信息工程大学大气科学学院气象灾害预报预警与评估协同创新中心气象灾害教育部重点实验室南京210044 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 珠海519080 中国科学院大气物理研究所竺可桢-南森国际研究中心北京100029

2020年,大气科学与环境保护、人群健康等研究领域产生了深度的交叉融合,取得了一系列丰硕的研究成果。遴选了气候变化、新型冠状病毒肺炎疫情、大气污染、大范围野火和气候预测等研究热点,回顾并点评了它们之间交叉融合产生的研究成果。

关键词：大气科学环境健康气候变化气候预测大气污染

2022年夏季中国高温干旱气候特征及成因探讨

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大气科学学报 2023年第1期46卷 1-8页

作者：孙博王会军黄艳艳尹志聪周波涛段明铿南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心江苏南京210044 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 广东珠海519080 中国科学院大气物理研究所竺可桢-南森国际研究中心北京100029

2022年夏季,中国中东部发生了极端高温干旱气候异常,给经济、农业、人民生活造成了严重影响。本文回顾了此次高温干旱气候异常的时空特征,分析了其主要成因。2022年夏季,中国中东部区域平均的极端高温频次、日最高温度平均值、高温日数... 详细信息

2022年夏季,中国中东部发生了极端高温干旱气候异常,给经济、农业、人民生活造成了严重影响。本文回顾了此次高温干旱气候异常的时空特征,分析了其主要成因。2022年夏季,中国中东部区域平均的极端高温频次、日最高温度平均值、高温日数等指标均达到了1979年以来的最大值,区域平均降水则达到了1979年以来的最低值。此次气候异常主要是由于夏季中国中东部受强大的高压系统控制,与偏强的西太副高、中纬度的西风带扰动以及热带海温的影响有关。此外,本文探讨了全球增暖趋势对极端高温事件增多的影响,以及未来中国地区高温和干旱事件的可能变化。

关键词：高温干旱极端事件西太副高西风带海温全球变暖

大兴安岭和长白山地形影响东北夏季降水的数值模拟研究

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气候与环境研究 2020年第3期25卷 268-280页

作者：何博翰孙建奇于恩涛王会军张梦琪华维成都信息工程大学成都610225 中国科学院大气物理研究所竺可桢—南森国际研究中心北京100029 气象灾害预警预报与评估协同创新中心南京信息工程大学南京210044 中国科学院大学北京100049

利用区域数值模式WRF-ARW(V3.9)开展高分辨率数值模拟试验,研究了东北地区大兴安岭和长白山地形对该地区夏季降水的单独和共同影响。结果表明,东北地区两大山脉地形可以显著影响东北及其周边区域的大气环流和降水。大兴安岭和长白山地... 详细信息

利用区域数值模式WRF-ARW(V3.9)开展高分辨率数值模拟试验,研究了东北地区大兴安岭和长白山地形对该地区夏季降水的单独和共同影响。结果表明,东北地区两大山脉地形可以显著影响东北及其周边区域的大气环流和降水。大兴安岭和长白山地形的阻挡作用使得夏季偏南气流在两个山脉的迎风坡一侧堆积,引起局地水汽增加并产生上升运动,因此两个山脉的迎风坡一侧降水增加;而在两个山脉的背风坡一侧,局地水汽减少并伴随下沉运动,因此两个山脉的背风坡一侧降水减少。大兴安岭地形的存在使得其东侧到松嫩平原地区夏季降水增加1.09 mm d^-1(相较参照试验增幅为30%),而使其西侧蒙古东部地区夏季降水减少0.69 mm d^-1(相较参照试验减幅为24.);长白山地形的存在使得长白山南侧到朝鲜半岛地区夏季降水增加1.76 mm d^-1(相较参照试验增幅为26%),而使其北侧三江平原地区夏季降水减少0.81 mm d^-1(相较参照试验减幅为22%)。当大兴安岭与长白山同时存在时,两者的协同作用会减弱蒙古东部、松嫩平原和朝鲜半岛地区夏季降水的响应,而增强三江平原地区夏季降水的响应。该研究结果对于理解东北地区当代气候的形成具有重要的科学意义。

关键词：区域数值模式地形影响大兴安岭长白山夏季降水东北