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实现碳中和目标涉及的科学问题

气候变化研究进展 2024年

作者：张人禾复旦大学大气与海洋科学系/大气科学研究院

提出了与实现碳中和目标相关联的主要科学问题。从地球系统自然变化、碳中和与地球自然系统、碳中和与人为影响三方面，指出了实现碳中和目标需要提升的科学认识及其在实现碳中和目标中的作用。具体来说，在地球系统自然变化方面的科学... 详细信息

提出了与实现碳中和目标相关联的主要科学问题。从地球系统自然变化、碳中和与地球自然系统、碳中和与人为影响三方面，指出了实现碳中和目标需要提升的科学认识及其在实现碳中和目标中的作用。具体来说，在地球系统自然变化方面的科学问题包括地球自然系统碳循环、地球系统自然过程在气候变暖中的作用、古气候变化；在碳中和与地球自然系统方面的科学问题包括碳中和对地球自然系统的影响、气候变暖对温室气体辐射强迫的敏感性；在碳中和与人为影响方面的科学问题包括地球自然系统和社会经济系统的相互作用、清洁能源建设以及与其相关联的局地尺度大气变化及其影响、地球工程及其对地球自然系统的影响。对这些问题的深入认识，是合理有效应对和减缓气候变化的重要科学基础，将会对实现碳中和目标提供重要科学支撑。

关键词：碳中和温控目标科学问题

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三次台风登陆后雨带列车效应特征对比

气象 2024年第8期50卷 997-1011页

作者：翁之梅李渊范敏霜高丽冯也骋王凯倪钟萍黄晓龙浙江省台州市气象局台州318000 复旦大学大气科学与海洋科学系/大气科学研究院上海200438

为探讨台风雨带列车效应导致极端降水的可能形成方式和流型配置,利用多源观测资料,对2015年第13号台风苏迪罗(过程1)、2013年第23号台风菲特(过程2)和2005年第9号台风麦莎(过程3)登陆减弱后的对流雨带列车效应现象进行对比分析。结果表... 详细信息

为探讨台风雨带列车效应导致极端降水的可能形成方式和流型配置,利用多源观测资料,对2015年第13号台风苏迪罗(过程1)、2013年第23号台风菲特(过程2)和2005年第9号台风麦莎(过程3)登陆减弱后的对流雨带列车效应现象进行对比分析。结果表明:三次过程大暴雨区都发生在浙江东部丘陵东侧迎风坡,且具有雨带走向与环境背景气流基本一致及水汽通量辐合集中在850 hPa以下的共性,但其环境背景明显不同。过程1和过程2均由台风外围对流雨带引起,其中过程1雨带位于台风低压与副热带高压之间,垂直风切变和对流有效位能较大,水汽来自低纬度海面且湿层深厚;过程2发生在陆上台风残涡与海上另一个台风之间的鞍型场内,垂直风切变和对流有效位能较小,水汽来自同纬度海面,湿层仅位于对流层中下部。过程3由台风内核区雨带引起,垂直风切变强,对流有效位能最小。进一步分析发现在不同环境垂直风廓线和湿度廓线下三次过程雨带的结构和组织方式呈现出明显差异。在过程1中,对流发展较高,冷池与偏东气流间形成较深厚边界层辐合,所构成边界的两侧斜压结构促进来自海面暖湿空气在力管项作用下在边界暖湿一侧抬升,雨带两侧正负散度配置加强了对流的组织化程度,使对流单体长时间沿雨带长轴移动;在过程2中,偏东气流与弱冷池之间风向相反,风速相当,辐合较浅薄,暖云降水起主要作用,新单体不断在雨带东边界生成、西边界消亡,雨带停滞少动引发持续强降水;在过程3中,内核区雨带较大程度受台风涡旋动力学影响,对流发展高度低,为典型的热带海洋降水型,结构随高度略向外侧倾斜,对流单体在台风本体东侧低空东南风急流脉动产生的风速辐合作用下反复被激发并向下游移动,引发极端强降水。以上事实说明,导致极端降水的台风雨带列车效应形成方式多样,其短时临近预报面临重大挑战。

关键词：台风列车效应中尺度辐合冷池

数值模式及机器学习对兰州市近地面臭氧模拟适用性

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中国环境科学 2024年第1期44卷 15-27页

作者：周恒左廖鹏杨宏陈恒蕤落义明潘峰仝纪龙刘永乐兰州大学大气科学学院甘肃兰州730000

分别应用数值模式及机器学习模型对兰州市2019年7月近地面臭氧浓度进行模拟,以对比不同方法下模拟效果的差异.其中,数值模式部分选用了3种不同的化学机理(CBMZ、RADM2、CB06r3),结果显示CBMZ化学机理模拟效果优于其他2种化学机理,RADM2... 详细信息

分别应用数值模式及机器学习模型对兰州市2019年7月近地面臭氧浓度进行模拟,以对比不同方法下模拟效果的差异.其中,数值模式部分选用了3种不同的化学机理(CBMZ、RADM2、CB06r3),结果显示CBMZ化学机理模拟效果优于其他2种化学机理,RADM2高估了兰州市近地面臭氧浓度,CB06r3则有些低估.机器学习部分则选用了两种模型(XGBoost、PSO-BP),结果表明在缺少大气污染物排放清单的情况下,仅使用气象数据,无论是单个站点还是空间分布,2种机器学习模型均表现较好,且XGBoost模型在模拟近地面臭氧空间分布上表现更优.整体来看,2种机器学习模型相较于数值模式计算速度更快,但受其输入数据的影响较明显,对于更高空间分辨率的模拟研究及污染过程分析仍然需要依靠数值模式.因此,应该根据不同的需求及数据条件选择更合适的方法进行近地面臭氧模拟.

关键词：臭氧数值模式化学机理机器学习

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大数据统计应用的国际经验与前沿问题研究

统计研究 2024年第9期41卷 3-12页

作者：何旭铭袁卫国际统计学会美国圣路易斯华盛顿大学统计与数据科学系

新世纪以来,特别是近十余年来,大数据时代的到来是以技术和分析的快速发展为标志,彻底改变了传统的收集、存储、处理和分析数据方式。本文将简略地介绍海量数据的来源与特征,影响大数据统计分析的科技新进展,大数据分析的新方法以及统... 详细信息

新世纪以来,特别是近十余年来,大数据时代的到来是以技术和分析的快速发展为标志,彻底改变了传统的收集、存储、处理和分析数据方式。本文将简略地介绍海量数据的来源与特征,影响大数据统计分析的科技新进展,大数据分析的新方法以及统计研究的前沿领域,大数据分析应用的国际经验和政府统计大数据的研究进展。

关键词：大数据分析大数据时代数据统计分析海量数据前沿问题研究大数据统计数据分析应用前沿领域

El Nino事件影响热带气旋生成的新发现

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中国科学：地球科学 2024年第3期54卷 909-910页

作者：吴立广复旦大学大气与海洋科学系大气科学研究院上海200438

热带气旋通常在相对温暖的热带和副热带洋面上生成,这是因为热带气旋的生成和加强主要依赖于海洋提供的能量.早在Gray(1968)的研究中就已经发现,热带气旋的生成需要海表温度(Sea Surface Temperature, SST)不低于26.5℃.因此,在与热带... 详细信息

热带气旋通常在相对温暖的热带和副热带洋面上生成,这是因为热带气旋的生成和加强主要依赖于海洋提供的能量.早在Gray(1968)的研究中就已经发现,热带气旋的生成需要海表温度(Sea Surface Temperature, SST)不低于26.5℃.因此,在与热带气旋生成相关的环境参数中, SST通常被认为是一个关键参数(Gray, 1979;Emanuel和Nolan, 2004).

关键词：热带气旋海表温度洋面环境参数 SST

定量研究地球轨道参数和温室气体浓度变化对中全新世气候的影响

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北京大学学报（自然科学版） 2024年第4期60卷 607-614页

作者：亢一博杨海军复旦大学大气与海洋科学系上海200438

依据最新的古气候耦合模式比较计划(PMIP4)协议,利用完全耦合的气候模式CESM1.0,研究中全新世与工业革命前气候的差异,量化地球轨道参数(ORB)和温室气体(GHG)对中全新世气候变化的影响。3个模拟试验结果表明,与工业革命前相比,中全新世... 详细信息

依据最新的古气候耦合模式比较计划(PMIP4)协议,利用完全耦合的气候模式CESM1.0,研究中全新世与工业革命前气候的差异,量化地球轨道参数(ORB)和温室气体(GHG)对中全新世气候变化的影响。3个模拟试验结果表明,与工业革命前相比,中全新世北半球高纬度地区气候偏温,全球其他地区气候偏冷,北半球大部分地区更湿润,南半球则较为干燥;ORB导致全球中高纬度地区升温,GHG在降低全球气温和减少中高纬度地区降水方面发挥作用;这种差异引起大气和海洋环流的变化,导致地球经向热量输送的差异;就总经向热量输送的变化范围而言,ORB对气候的影响大约是GHG的5倍。研究结果对深入了解中全新世气候及其对不同外部强迫的响应有积极意义。

关键词：中全新世全球气候地球轨道参数温室气体经向热量输送

海洋和陆地碳循环对二氧化碳正负排放响应的模拟研究

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气候变化研究进展 2024年第4期20卷 416-427页

作者：张靖宇曹龙浙江大学地球科学学院大气科学系杭州310058

人类活动导致大气浓度上升和全球变暖,威胁人类生存。CO_(2)移除作为一种可能的减缓全球变暖的手段,近年来受到了广泛关注。文中使用维多利亚大学地球系统模式(UVic ESCM),模拟分析在工业革命前平衡状态下(大气CO_(2)浓度285×10^(-6))... 详细信息

人类活动导致大气浓度上升和全球变暖,威胁人类生存。CO_(2)移除作为一种可能的减缓全球变暖的手段,近年来受到了广泛关注。文中使用维多利亚大学地球系统模式(UVic ESCM),模拟分析在工业革命前平衡状态下(大气CO_(2)浓度285×10^(-6)),以不同强度脉冲形式施加的正负碳排放对碳循环的影响。模拟结果表明,在100 Pg C正脉冲排放情景下,脉冲排放后第100(1000)年,排放到大气中的CO_(2)有28%(18%)滞留在大气中,38%(61%)和34%(21%)分别被海洋和陆地吸收。在100 Pg C负脉冲排放情景下,海洋和陆地向大气释放CO_(2),从而减弱CO_(2)移除的效果。负排放后第100(1000)年,大气中减少的CO_(2)占初始CO_(2)移除量的23%(12%),其余36%(65%)和41%(23%)分别被海洋和陆地碳释放抵消。不同强度正负脉冲碳排放情景对比结果显示,正脉冲情景下累积空气分数始终高于同等强度负脉冲情景下累积去除分数,这说明正负脉冲碳排放情景下海陆碳循环的响应具有不对称性,要抵消正排放造成的大气CO_(2)浓度上升,需要进行更高强度的负排放。

关键词：气候变化 CO_(2)移除碳循环地球系统模拟

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创新策源与城市战略性新兴产业技术路径发展

科学学研究 2024年

作者：王建华赵柯谢清泉华盛顿大学应用计算数学系湖南大学经济与贸易学院

厘清政府干预在区域战略性新兴产业技术发展中的作用，对中国经济高质量发展和创新驱动发展具有重要意义。本文通过构建以技术知识基础为调节和以创新策源能力为中介的有中介的调节模型，利用2010-2020年中国139个城市的战略性新兴产业... 详细信息

厘清政府干预在区域战略性新兴产业技术发展中的作用，对中国经济高质量发展和创新驱动发展具有重要意义。本文通过构建以技术知识基础为调节和以创新策源能力为中介的有中介的调节模型，利用2010-2020年中国139个城市的战略性新兴产业发明专利数据，实证检验了地方政府干预对城市技术发展路径的影响效应及内在机制。研究发现，地方政府干预促进城市战略性新兴产业技术路径的发展作用的发挥，显著依赖城市技术知识基础的正向调节作用；创新策源能力在政府干预和技术发展路径之间具有部分中介渠道作用，且创新策源能力的中介效应大小受到城市技术知识基础的正向调节。政策上主张政府干预偏向需要紧密结合区域的知识基础，并通过加强区域创新策源能力的质量建设以促进城市技术路径发展的模式。

关键词：政府干预创新策源能力战略性新兴产业技术路径技术知识基础

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CFD在我国城市风热环境中的研究与应用

空气动力学学报 2024年第3期42卷 1-18页

作者：安乐李青蔓梁捷赵宇杰张炜晨杭建中山大学大气科学学院珠海519082

城市风热环境研究对于城市可持续发展、居民健康和气候变化适应性都具有重要意义。随着高性能计算能力的不断提升和数值模拟方法的改进,计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)已经广泛应用于城市风热环境预测。本文概括性地... 详细信息

城市风热环境研究对于城市可持续发展、居民健康和气候变化适应性都具有重要意义。随着高性能计算能力的不断提升和数值模拟方法的改进,计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)已经广泛应用于城市风热环境预测。本文概括性地总结了城市风热环境实验研究和CFD研究的进展,包括典型的实验研究方法、CFD数值模型、模型验证等,并重点从建筑形态布局、植被、水体以及冷性材料4个方面对CFD应用研究成果进行归纳总结,最后从多季节、多尺度、精细化模拟以及多因素耦合等角度对未来城市风热环境CFD模拟研究进行了展望,并提出了参考建议。

关键词：城市环境 CFD 建筑形态布局植被水体冷性材料