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我国气温和降水局地同期相关的时空变化特征

地球物理学进展 2024年第3期39卷 905-915页

作者：谭希贤段明铿南京信息工程大学大气科学学院南京210044 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/气候与环境变化国际合作联合实验室南京210044

使用中国1958—2017年2419个站点的气温和降水数据,探讨了不同季节两者之间的局地相关关系及其时间和空间变化特征.研究发现,我国气温和降水局地同期相关有着明显的季节差异及年代际变化特征.我国前30年(1958—1987年)、后30年(1988—2... 详细信息

使用中国1958—2017年2419个站点的气温和降水数据,探讨了不同季节两者之间的局地相关关系及其时间和空间变化特征.研究发现,我国气温和降水局地同期相关有着明显的季节差异及年代际变化特征.我国前30年(1958—1987年)、后30年(1988—2017年)四个季节的局地同期相关多以负相关为主,其中秋季表现最弱,夏季最强.与前30年相比,后30年冬、秋季的负相关性增强,春季负相关性下降,站点相关的稳定度较低;夏季负相关性下降,且站点相关的稳定度随区域发生变化.进一步分析发现,冬季在东北区和华东区,夏季在江淮区和东北区存在气温降水同期相关性显著变化区域,Wilcoxon秩和检验结果显示前、后30年冬季东北区气温显著变化,华东区气温和降水均显著变化,而前、后30年夏季东北区气温显著变化,江淮区降水显著变化,从而令这些区域前、后30年冬夏两季的气温降水同期相关性发生年代际转折.

关键词：气温和降水气候变化相关关系年代际变化

2022年中国南方破纪录的夏秋连旱:热带海温和欧亚加热的作用

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中国科学：地球科学 2024年第2期54卷 439-450页

作者：胡跃鹏周波涛王会军张大鹏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气候与环境变化国际合作联合实验室南京210044 南京信息工程大学大气科学学院南京210044

2022年夏季至秋季,中国南方遭遇了一次持续的极端干旱事件,并对南方地区的经济发展和生态系统都造成了严重的影响.本文探究了引起这一持续性干旱事件发生的大气环流异常.研究结果表明,2022年夏季中国南方极端干旱的发生与西北太平洋异... 详细信息

2022年夏季至秋季,中国南方遭遇了一次持续的极端干旱事件,并对南方地区的经济发展和生态系统都造成了严重的影响.本文探究了引起这一持续性干旱事件发生的大气环流异常.研究结果表明,2022年夏季中国南方极端干旱的发生与西北太平洋异常反气旋及东亚副热带急流北移所共同导致的水汽通量辐散和异常下沉运动密切相关.不同的是,后续造成秋季干旱持续维持的大气环流异常主要是位于孟加拉湾至中国南海地区上空的气旋性环流异常,该系统导致了中国南方的水汽减少和异常下沉运动.进一步的研究表明,2022年夏季欧亚大陆北部罕见的强地表加热和热带太平洋的极端拉尼娜型海温异常共同导致在同期出现了西北太平洋异常反气旋和东亚副热带急流的北移,而秋季在孟加拉湾至中国南海地区上空形成的气旋性环流异常很大程度上是由热带印度洋海温的极端负异常导致的.

关键词：夏秋连旱中国南方热带海温欧亚加热

西北太平洋黑潮-亲潮延伸体海域的沉积有机碳来源及储量

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海洋环境科学 2024年第5期43卷 733-742页

作者：崔咏晖丁杨陈朝晖肖晓彤中国海洋大学深海圈层与地球系统前沿科学中心/海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室崂山实验室中国海洋大学深海圈层与地球系统前沿科学中心/物理海洋教育部重点实验室

西北太平洋是全球CO2的重要汇区，在海洋气候调节中起关键作用，其海洋生态系统的固碳和储碳过程对生产力的输出和储存有重要意义。本文测定了西北太平洋黑潮-亲潮延伸体海域沉积柱的总有机质参数(TOC、C/N和δ13C)和海源生物标志物含... 详细信息

西北太平洋是全球CO2的重要汇区，在海洋气候调节中起关键作用，其海洋生态系统的固碳和储碳过程对生产力的输出和储存有重要意义。本文测定了西北太平洋黑潮-亲潮延伸体海域沉积柱的总有机质参数(TOC、C/N和δ13C)和海源生物标志物含量（菜籽甾醇、甲藻甾醇和长链烯酮），并通过端元混合模型估算出该海域的有机质以海源贡献为主，平均可达80%以上。此外，本文估算了沉积物的有机碳储量来评估研究海域的储碳能力，结果显示，位于黑潮延伸体、混合海域和亲潮延伸体沉积柱的碳储量分别为14 t/ha、28 t/ha和21 t/ha（1 m深度），尽管这个结果远低于全球海洋平均碳储量，但和其他深海区域（如北大西洋中部和北太平洋中部）相比碳储量较高。因此，了解并重视该海域的有机碳埋藏情况对于缓解大气中日益增加的二氧化碳引起的温室效应具有重要意义。

关键词：西北太平洋黑潮-亲潮延伸体有机碳来源碳储量

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现代北太平洋中层水研究进展综述

地球科学 2024年第8期49卷 2914-2924页

作者：刘辉宫勋中国地质大学广州南沙地大滨海研究院广东广州511462 中国地质大学生物地质与环境地质国家重点实验室湖北武汉430074 齐鲁工业大学(山东省科学院) 山东省计算中心(国家超级计算济南中心)算力互联网与信息安全教育部重点实验室山东济南250014

北太平洋中层水是北太平洋最大的原生水体,是目前发现的北太平洋表层与底层水发生交换的唯一通道,因此认识北太平洋中层水生成和传输过程是理解北太平洋垂向水交换及其环流结构的必要一环.同时,北太平洋中层水的水体特征和环流结构在“... 详细信息

北太平洋中层水是北太平洋最大的原生水体,是目前发现的北太平洋表层与底层水发生交换的唯一通道,因此认识北太平洋中层水生成和传输过程是理解北太平洋垂向水交换及其环流结构的必要一环.同时,北太平洋中层水的水体特征和环流结构在“海—气—冰”耦合系统内显著影响全球碳循环系统和海洋生态系统,进而可能改变全球气候变暖进程.围绕北太平洋中层水的物理海洋学研究主要从20世纪70年代开始,已有研究多依赖走航断面和站点数据,少部分结合数值模拟方法.本文对已有的北太平洋中层水研究工作进行了综述,进而提出继续深化对北太平洋中层水的研究包括如下几个方面:北太平洋中层环流系统趋势和“季节性—年际—年代际”振荡的特征识别;北太平洋中层环流系统对大气环流和上层海洋过程的响应机制研究;北太平洋中层环流系统稳定性及对气候变暖的反馈机制研究.

关键词：北太平洋中层水中层环流垂向水交换海洋地质

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黄河径流量的历史演变规律及成因

地球物理学报 2005年第6期48卷 1270-1275页

作者：马柱国中国科学院大气物理研究所东亚区域气候-环境重点实验室中国科学院大气物理研究所东亚中心北京100029

基于黄河上、中和下游的径流及气候资料,对径流的年代际变化规律及与气候变化的关系进行了分析.结果表明:黄河流域的径流均存在显著的年代际变化趋势,径流的显著特征是从20世纪80年代开始的减少趋势,但并未达到历史的最低,径流减少的趋... 详细信息

基于黄河上、中和下游的径流及气候资料,对径流的年代际变化规律及与气候变化的关系进行了分析.结果表明:黄河流域的径流均存在显著的年代际变化趋势,径流的显著特征是从20世纪80年代开始的减少趋势,但并未达到历史的最低,径流减少的趋势在下游比上游更显著,而这种变化趋势与流域的气候变化趋势基本一致,说明在年代际尺度上,径流的变化主要受气候的控制;在不同季节,这种关系有明显差异,如在冬季两者的变化趋势有较大差异.分析还发现,近年来流域地表的干化是流域径流减少的原因,气温的升高更加剧了流域地表干化.

关键词：黄河径流变化趋势湿润指数增暖

基于模拟土壤湿度的中国干旱检测及多时间尺度特征

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中国科学：地球科学 2015年第10期45卷 994-1010页

作者：李明星马柱国中国科学院区域气候-环境重点实验室中国科学院大气物理研究所北京100029

土壤干旱能够弓I起土壤．植被．大气系统的物质和能量循环异常，对生态环境和天气气候具有重要的影响，土壤干旱的检测和特征认识，有助于理解陆气相互作用及其评估和减缓影响．本文以观测气候资料驱动陆面模式CLM3．5模拟中国区域的土... 详细信息

土壤干旱能够弓I起土壤．植被．大气系统的物质和能量循环异常，对生态环境和天气气候具有重要的影响，土壤干旱的检测和特征认识，有助于理解陆气相互作用及其评估和减缓影响．本文以观测气候资料驱动陆面模式CLM3．5模拟中国区域的土壤湿度，弓I入土壤孔隙度参数校正土壤湿度模拟的湿偏差，并检测了历史土壤干旱，分析不同时间尺度干旱的空间分布和变化趋势：1951～2008年40％的月份发生了月尺度的干旱，平均影响面积占我国陆地总面积的54．6％；年内干旱月数的变化呈干旱区显著减少，半干旱、半湿润区显著增加趋势，而湿润区减少但趋势不显著．1951～2008年月尺度干旱呈减少和增加趋势的面积之比为77．3％，总体上中国呈干旱加剧的趋势；平均来看月尺度干旱冬季影响范围最广，夏季最小，分别影响了我国54.3％和8．4％的陆地总面积．持续3个月以上的干旱主要发生在半干旱和半湿润区，发生概率〉51．7％，部分地区甚至〉77．6％；持续6和12个月以上的干旱主要发生在半干旱和干旱区，概率较小．

关键词：土壤干旱土壤湿度 CLM3.5 陆面过程模拟

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梅雨降水季节预测的多方法比较

大气科学学报 2024年第2期47卷 313-329页

作者：李琳菲杨颖朱志伟王蔚南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心江苏南京210044 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100086 上海市闵行区气象局上海201199

基于1961—2000年逐月降水观测资料和全球大气再分析资料,分析了6—7月长江中下游(108°~123°E,27°~33°N)梅雨的时空分布特征。通过观测诊断和数值试验确定了影响梅雨异常偏多的3个前期因子:4—5月平均的西北太平洋海平面气压正异常;... 详细信息

基于1961—2000年逐月降水观测资料和全球大气再分析资料,分析了6—7月长江中下游(108°~123°E,27°~33°N)梅雨的时空分布特征。通过观测诊断和数值试验确定了影响梅雨异常偏多的3个前期因子:4—5月平均的西北太平洋海平面气压正异常;3月至5月北大西洋海平面气压负变压倾向;1月至4月西伯利亚的2 m温度负倾向。利用这3个具有物理意义的影响因子构建了梅雨季节预测模型,该模型在训练期(1961—2000年)和独立预测期(2001—2022年)均具有显著的预测技巧(相关系数分别为0.79和0.77,均方根误差分别为0.59和0.68)。同时,基于相似的潜在预测因子,对比了利用偏最小二乘回归方法和5种机器学习方法(随机森林、轻量级梯度提升机、自适应提升、类别型特征提升、极端梯度提升)建立的预测模型的技巧。虽然训练期(1961—2000年)偏最小二乘回归和机器学习建模拟合效果更高,但在独立预测期(2001—2022年)上述模型的预测技巧显著降低(相关系数均低于0.44,均方根误差均大于0.93),出现了明显的过拟合问题。本研究强调梅雨的短期气候预测应建立在物理机制基础之上,而使用机器学习方法需谨慎。

关键词：梅雨季节预测物理经验预测模型机器学习

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中国东部气溶胶光学厚度季节变化的数值模拟

遥感学报 2016年第2期20卷 205-215页

作者：李嘉伟韩志伟中国科学院大气物理研究所东亚区域气候-环境重点实验室北京100029

气候模式对气溶胶光学厚度AOD的合理模拟,是模拟研究气溶胶气候效应的前提。利用在线耦合的区域气候—大气化学—气溶胶耦合模式系统RIEMS-Chem,模拟研究了2010年中国东部地区AOD的季节变化情况。模拟结果与卫星搭载的中分辨率成像光谱... 详细信息

气候模式对气溶胶光学厚度AOD的合理模拟,是模拟研究气溶胶气候效应的前提。利用在线耦合的区域气候—大气化学—气溶胶耦合模式系统RIEMS-Chem,模拟研究了2010年中国东部地区AOD的季节变化情况。模拟结果与卫星搭载的中分辨率成像光谱仪(MODIS)的反演资料和地基气溶胶观测网(AERONET)的站点观测资料分别进行了一年四季的详细对比,检验结果显示尽管模拟值有所低估,模式仍然能够合理地反映AOD的季节变化情况和空间分布特征,与AERONET站点观测值相比,整体相关系数为0.6。MODIS反演和相应模拟结果均显示,中国东部地区AOD整体水平夏季最大,春季次之,秋、冬季最小,华北平原、四川盆地和华中地区是AOD的主要大值区。只考虑日间AOD时,其季节分布特征略有不同,在华北平原地区,日间AOD夏季最大(1.1—1.5),在长江中下游流域地区,日间AOD则在春季最大(1.1—1.7);在中国东部,日间AOD的大值在夏、冬两季分别主要分布在长江以北、以南地区,而在春、秋两季则主要位于长江中下游流域。

关键词：在线耦合区域模式气溶胶光学厚度AOD 季节变化中国东部 MODIS AERONET

不同物理约束方案下西北地区夏季降水的未来预估对比

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气候变化研究进展 2024年第4期20卷 403-415页

作者：周天仪江志红李伟孙岑霄南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044

近年来,各种证据表明我国西北地区降水呈现增加的趋势,在未来变暖背景下,西北地区降水如何变化,成为我国学术界和社会广泛关注的问题。文中采用了两种基于物理关系的约束(优选)方法,即涌现约束和帕累托最优集合方案,选择了显著影响夏季... 详细信息

近年来,各种证据表明我国西北地区降水呈现增加的趋势,在未来变暖背景下,西北地区降水如何变化,成为我国学术界和社会广泛关注的问题。文中采用了两种基于物理关系的约束(优选)方法,即涌现约束和帕累托最优集合方案,选择了显著影响夏季西北地区降水的物理因子热带印度洋海温和东亚副热带200 hPa纬向风,对25个CMIP6模式给出的SSP585情景下21世纪末期夏季西北地区降水进行了不同约束方案的预估及对比。结果表明:相对于1995—2014年,基于CMIP6模式集合平均得到的21世纪末期夏季西北地区平均降水增加23%,未经约束的不确定性范围为-8.4%~61.7%。通过热带印度洋海温(东亚副热带200 hPa纬向风)涌现约束后,21世纪末期夏季西北地区降水增加24%(19%),不确定性范围减小为-8.4%~52%(-9%~45%),不确定性分别降低了15%(21%)。进一步利用三变量(中国西北夏季历史降水、热带印度洋海温、东亚副热带200 hPa纬向风)的帕累托最优集合方案得到21世纪末期夏季西北地区平均降水变化增加28%,范围为8%~44%,降低了近39%的不确定性范围。同时帕累托最优集合表明降水增多的区域主要集中在西北地区中部与西部,最大降水增幅达到60%以上。

关键词： CMIP6 帕累托最优集合方案涌现约束降水

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