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CMIP5模式对江淮流域极端气候指数的模拟评估及预估

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气象与环境科学 2024年第3期47卷 93-103页

作者：吴晶璐汤剑平吴建秋黄文彦雷正翠姚丽娜蒋骏常州市气象局常州213022 南京大学大气科学学院南京210023

基于1976-2005年淮河流域260个区域站点观测资料及CMIP5中19个全球气候模式模拟的16个极端气候指数格点资料,利用空间相关系数、均方根误差方法对CMIP5各模式和多模式集合模拟的极端气候指数分别进行评估,并研究在RCP4.5情境下CMIP5优... 详细信息

基于1976-2005年淮河流域260个区域站点观测资料及CMIP5中19个全球气候模式模拟的16个极端气候指数格点资料,利用空间相关系数、均方根误差方法对CMIP5各模式和多模式集合模拟的极端气候指数分别进行评估,并研究在RCP4.5情境下CMIP5优选模式的多模式集合预估2016-2045年和2071-2100年的江淮流域极端气候指数变化情况,结果表明:(1)CMIP5中有11个模式与站点观测的空间相关系数较高。其中,CCSM4、CMCC-CM模拟TXx的结果最好,ACCESS1-0、MPI-ESM-LR、MPI-ESM-MR和GFDL-ESM2M对于TNn具有较好的模拟能力,ACCESS1-0、CMCC-CM对Rx1day具有良好的模拟能力。(2)CMIP5多模式集合模拟结果能很好地再现1976-2005年R95p、R99p、CDD的空间分布特点,但是对GSL、CSDI及极端气候强度指数模拟的结果与站点资料偏差较大。(3)在RCP4.5情境下,CMIP5多模式集合模拟的江淮流域极端气候指数中,在2016-2045年的TXx普遍增加了1.0℃左右,TNn在安徽省北部和河南省东部增加了约1.8℃,Rx1day和Rx5day的高增长区集中在河南省北部;2071-2100年,TXx和TNn增长幅度大于2.1℃,Rx1day和Rx5day各站点增长幅度的差异减弱。

关键词：极端气候指数 CMIP5 江淮流域

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京津冀地区7—9月极端降水分型及趋势分析

气象科学 2024年第2期44卷 235-245页

作者：魏诗泉任雪娟南京大学中国气象局气候预测研究重点开放实验室/大气科学学院南京210023

本文采用K-means聚类分析的方法,将京津冀地区1979—2022年7—9月极端降水事件按照强度和位置分为四类,并在此基础上分析了此地区7—9月极端降水的环流特征、变化趋势及可能原因。通过分析不同高度层四类极端降水对应的大气环流可知,低... 详细信息

本文采用K-means聚类分析的方法,将京津冀地区1979—2022年7—9月极端降水事件按照强度和位置分为四类,并在此基础上分析了此地区7—9月极端降水的环流特征、变化趋势及可能原因。通过分析不同高度层四类极端降水对应的大气环流可知,低层的西南气流、中层的副热带高压、高层的南亚高压、西风急流等天气系统以不同的配置组合共同对京津冀地区的极端降水产生影响。在长期趋势方面,1979—2022年7—9月京津冀地区的极端降水频率呈上升趋势,这是由于7月类型Ⅱ和Ⅲ极端降水的增加,以及9月类型Ⅳ极端降水的增长所致。通过对背景场的分析发现,低层水汽场及高层位势高度场有利于7月极端降水的增加,而9月类型Ⅳ极端降水的增加则源自于低层和高层背景动力场及位势高度场的增加。

关键词：极端降水 K-means聚类分析环流分析

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中国城市洪涝问题:现状、成因与挑战

水科学进展 2024年第3期35卷 357-373页

作者：宋晓猛徐楠涛张建云贺瑞敏中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116 南京水利科学研究院水灾害防御全国重点实验室江苏南京210029 水利部应对气候变化研究中心江苏南京210029

全球气候变化和快速城市化双重影响下,中国城市洪涝问题日益严重,已成为影响中国城市公共安全与区域高质量发展的突出瓶颈。本文基于文献资料、灾情数据、统计年鉴等,梳理了中国城市洪涝类型与灾害特点,总结了城市洪涝的基本现状与发展... 详细信息

全球气候变化和快速城市化双重影响下,中国城市洪涝问题日益严重,已成为影响中国城市公共安全与区域高质量发展的突出瓶颈。本文基于文献资料、灾情数据、统计年鉴等,梳理了中国城市洪涝类型与灾害特点,总结了城市洪涝的基本现状与发展趋势,阐释了城市洪涝形成机制与灾害成因,分析了城市降水变化、产汇流特性变化、排水格局变化及规划与管理对城市洪涝的影响;为科学认识中国城市洪涝问题和实现变化环境下城市洪涝科学治理,从基础数据监测与信息共享、基础理论与机理研究、成因驱动与量化识别、城市洪涝预警预报与风险评估技术以及城市洪涝灾害管理等6个方面,指出了当前研究面临的主要挑战与未来研究的重点方向。

关键词：城市洪涝成因与挑战城市化气候变化

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京津冀地区7—9月极端降水分型及趋势分析

气象科学 2024年 235-245页

作者：魏诗泉任雪娟南京大学中国气象局气候预测研究重点开放实验室/大气科学学院

关键词：极端降水 K-means聚类分析环流分析

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非二氧化碳温室气体卫星遥感反演研究进展

遥感技术与应用 2024年第4期 793-808页

作者：米西源胡容海南京信息工程大学大气科学学院中国科学院大学资源与环境学院

除二氧化碳（CO2）外，甲烷（CH4）、二氧化氮（NO2）、一氧化二氮（N2O）和臭氧（O3）等非二氧化碳（Non-CO2）温室气体同样对气候有着巨大影响。比如甲烷在辐射强迫方面是仅次于二氧化碳（CO2）的第二大温室气体，臭氧已成为中国多地... 详细信息

除二氧化碳（CO2）外，甲烷（CH4）、二氧化氮（NO2）、一氧化二氮（N2O）和臭氧（O3）等非二氧化碳（Non-CO2）温室气体同样对气候有着巨大影响。比如甲烷在辐射强迫方面是仅次于二氧化碳（CO2）的第二大温室气体，臭氧已成为中国多地仅次于PM2.5的首要污染物。快速定位排放源，定量监测非二氧化碳排放，准确估算全球和区域非二氧化碳源汇分布具有重要的现实意义。本文综述了基于卫星遥感的非二氧化碳气体反演的发展，从算法原理出发，介绍了甲烷、二氧化氮、一氧化二氮和臭氧的反演现状，总结了现有研究的特点和有待解决的问题，以期为后续研究提供方向。目前利用卫星观测估算非CO2气体浓度的主流方法是最优估计算法和DOAS相关的算法，CH4、NO2、N2O和O3反演的柱浓度精度分别可达1%、10%、1%、1%。为更好提供可靠的数据产品以实现监测和实际应用，未来有待：（1）进一步提高非二氧化碳温室气体浓度反演的精度和效率；（2）研究基于多个传感器、算法和产品的数据同化问题；（3）优化针对不同地表类型的反演模型；（4）引入更精细的空间分辨率、光谱分辨率和更精确的辅助参数；（5）协调全球多卫星网络资源；（6）研究多种气体之间的相互关系。

关键词：非二氧化碳温室气体卫星遥感反演算法甲烷氮氧化物臭氧

戈壁沙漠沙尘向青藏高原传输路径和传输机制:以2020年4月一次沙尘事件为例

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中国沙漠 2024年第3期44卷 158-171页

作者：陈俊言贯雅雯张越陈渔毕鸿儒娄高僮郭馨阳王洋陈思宇兰州大学大气科学学院/半干旱气候变化教育部重点实验室甘肃兰州730000

戈壁沙漠是沙尘天气频发区域,也是东亚沙尘暴的关键源地。青藏高原毗邻东亚和南亚两大沙源区,是全球气候变化的敏感地区。然而戈壁沙漠沙尘向青藏高原传输路径以及传输机制尚不清晰。基于区域空气质量模式WRF-Chem、FNL再分析资料并结合... 详细信息

戈壁沙漠是沙尘天气频发区域,也是东亚沙尘暴的关键源地。青藏高原毗邻东亚和南亚两大沙源区,是全球气候变化的敏感地区。然而戈壁沙漠沙尘向青藏高原传输路径以及传输机制尚不清晰。基于区域空气质量模式WRF-Chem、FNL再分析资料并结合HYSPLIT后向轨迹模型,以2020年4月戈壁沙漠一次强沙尘事件为例,探讨了戈壁沙漠沙尘向青藏高原传输路径以及传输机制。结果表明:在此次沙尘事件期间,青藏高原东坡和北坡是戈壁沙漠沙尘传输至青藏高原的重要通道。受环流形势和高大地形的影响,青藏高原北坡沙尘传输效率大于东坡,而东坡沙尘垂直运动较北坡旺盛。500 hPa乌拉尔山以东的气旋系统和蒙古气旋共同控制中高纬度带,影响沙尘输送过程。随着中高纬气旋系统的东移,500 hPa新疆脊被破坏,青藏高原上空短波槽开始建立。短波槽前低层辐合的环流场有利于700 hPa闭合低压的维持,促使青藏高原北坡的偏北大风产生,有利于北坡沙尘向青藏高原输送。200 hPa高空急流动量下传引起河西走廊近地东风盛行,有利于戈壁沙漠沙尘从东坡向青藏高原输送。此环流形势构成了戈壁沙漠沙尘向青藏高原传输的有利风场。该研究成果进一步完善了戈壁沙漠沙尘的传输路径,为研究沙尘影响青藏高原及其周边地区的天气气候变化提供了科学支撑。

关键词：沙尘气溶胶远距离输送戈壁沙漠青藏高原 WRF-Chem HYSPLIT

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岩石有机碳风化及其控制因素

地学前缘 2024年第2期31卷 402-409页

作者：王野陈旸陈骏南京大学地球科学与工程学院和关键地球物质循环前沿科学中心表生地球化学教育部重点实验室江苏南京210023 江苏省气候变化协同创新中心江苏南京210023

岩石有机碳为岩石地层中的有机碳,是地球上重要的碳储库。岩石有机碳的氧化、风化过程向大气排放二氧化碳,是地质碳循环过程的关键环节,对维持地球长尺度碳平衡以及表层环境的长期宜居性有重要意义。近年来,岩石有机碳氧化、风化过程的... 详细信息

岩石有机碳为岩石地层中的有机碳,是地球上重要的碳储库。岩石有机碳的氧化、风化过程向大气排放二氧化碳,是地质碳循环过程的关键环节,对维持地球长尺度碳平衡以及表层环境的长期宜居性有重要意义。近年来,岩石有机碳氧化、风化过程的研究取得了显著发展,相关研究已经从剖面拓展到流域尺度,定量方法也在日益精确。本文系统综述了近些年国内外针对岩石有机碳自身结构性质、风化速率定量方法、控制因素和风化通量统计等问题的研究现状,以期对全球范围内岩石有机碳风化在研究地质碳循环过程中的关键性和当前进展及发展趋势有更加系统性的认识,并对相应的关键性科学问题进行更加深入系统的研究。

关键词：岩石有机碳地质碳循环大陆风化铼地球化学

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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海洋锂循环及其对表层碳循环的指示

高校地质学报 2024年第3期30卷 269-287页

作者：曹程国际同位素效应研究中心南京大学南京210023 表生地球化学教育部重点实验室地球科学与工程学院南京大学南京210023

以地球系统科学的视角研究大气二氧化碳含量对地球宜居性的扰动是当今最为前沿的地球科学问题之一。大气二氧化碳浓度受控于火山、地幔排气、大陆风化和反风化等过程。大陆风化和高温热液作用是海洋锂的主要来源,而反风化作用则是海洋... 详细信息

以地球系统科学的视角研究大气二氧化碳含量对地球宜居性的扰动是当今最为前沿的地球科学问题之一。大气二氧化碳浓度受控于火山、地幔排气、大陆风化和反风化等过程。大陆风化和高温热液作用是海洋锂的主要来源,而反风化作用则是海洋锂储库的汇。风化过程、热液蚀变和反风化过程中,锂同位素发生不同程度的分馏,而这些源和汇过程中的锂通量及其同位素的分馏共同控制了海水的锂同位素组成。因此,海水锂同位素组成可用于地表环境深时碳循环的示踪。近年来,通过海洋碳酸盐岩的锂同位素、87Sr/86Sr比值及碳同位素等指标的联用,来示踪新生代和前寒武纪等关键地质时期的构造—气候—风化共同影响的碳循环过程是研究热点。文章梳理了现代海洋锂元素循环的源汇过程,重新限定大陆风化和高温热液输入海洋的锂同位素组成。并在此基础上,分析了目前海水锂同位素质量平衡模型中的不确定性,探讨了海水锂同位素记录在示踪深时碳循环方面的应用和局限性,为锂元素及其同位素指标的应用和全球锂循环研究的深入提供参考。

关键词：锂同位素碳循环大陆风化反风化热液蚀变