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期刊信息/Journal information
大气科学
中国科学院大气物理研究所
大气科学

中国科学院大气物理研究所

黄荣辉

双月刊

1006-9895

dqkx@mail.iap.ac.cn;dqkx@post.iap.ac.cn

010-82995051，82995052

100029

北京德胜门外祁家豁子（北京9804信箱）

大气科学/Journal Chinese Journal of Atmospheric SciencesCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊创刊于1976年，科学出版社出版，主编为黄荣辉院士。《大气科学》报道大气科学研究领域的创新性研究成果，包括学术论文、研究简报、专题评述、会议报道、书刊评介等。具体报道范围涉及全球变化、气候变化模拟与预测、大气环流和大气动力学、中小尺度气象学、大气物理、大气遥感和人工影响天气、大气环境和大气化学以及高新技术在大气科学领域的应用等。
正式出版
收录年代

    缅怀我们的恩师——叶笃正先生的学术成就和治学精神

    黄荣辉黄刚
    1-7页
    查看更多>>摘要：本文是为纪念我们的恩师叶笃正先生逝世10周年及他对我国大气科学和中国科学院大气物理研究所发展的重大贡献而写.本文简要地回顾他对大气科学的主要贡献,在70多年的研究生涯,他提出了罗斯贝波能量频散理论,此理论已是动力气象学的经典理论之一;并且他创立了东亚大气环流理论和青藏高原气象学;特别是他提出了大气运动过程适应的尺度理论以及全球增暖适应的新概念.本文还简单回顾了他对大气物理研究所发展的杰出贡献和他严谨、认真的科学精神.

    频散大气环流适应青藏高原气候变化

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    位涡源汇和位涡环流及其天气气候意义

    吴国雄刘屹岷毛江玉何编...
    8-25页
    查看更多>>摘要：在扼要回顾地表位涡研究进展的基础上,本文介绍了复杂地形下的位涡及位涡制造的计算及近年来关于位涡源汇和位涡环流(PVC)的研究进展,侧重介绍青藏高原表层位涡的特殊性及其对天气气候的重要影响.阐明对于绝热和无摩擦大气运动,由于位涡本身的结构重组(位涡重构)可以引起垂直涡度的发展,在夏季可以激发高原涡形成,冬季使青藏高原东部成为重要的表面涡源.基于导得的包括非绝热加热作用的、与等熵面的位移相联系的垂直运动(ωID)方程,进一步阐明青藏高原制造的正位涡沿西风气流东传会引起下游地区低空气旋性涡度、偏南风、和上升运动发展,导致位涡平流随高度增加,激发极端天气气候事件发生发展.指出青藏高原地表加热和云底的潜热释放的日变化显著地影响着地表层位涡的日变化,导致青藏高原的低涡降水系统多在午后至夜间发生发展.证明与传统的青藏高原感热加热指数相比,青藏高原地表层位涡指数能够更好地刻画关于降水的季节变化,与亚洲夏季风降水相关更密切.本文还简单介绍了 PVC的概念.指出由于区域边界面的PVC的辐散辐合的变化直接与区域位涡的变化相关联,为保持北半球位涡总量的相对稳定,跨赤道面上的PVC变化与地表PVC的变化必须相互补充,因此跨赤道面上的位涡环流的变化可以成为监测近地表气候变化的窗口.近赤道的海气相互作用能够直接造成沿赤道垂直面上的纬向风垂直切变的变化,激发跨赤道位涡环流异常,从而通过大气内部PVC的变化和青藏高原的调控影响北半球近地表的气候变化.结果表明位涡环流分析为建立热带和热带外大气环流变化的联系开辟了新的蹊径,有着广阔的应用前景.

    位涡源汇位涡环流青藏高原极端天气事件

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    关于亚洲中高纬区极端气候的研究——国家自然科学基金重大项目内容及阶段进展简介

    王会军
    26-33页
    查看更多>>摘要：近年来极端气候的发生频率和强度有明显增强的趋势,在我国尤为突出(Yin et al.,2023b),造成了越来越大的对经济社会和人民生命安全的威胁.我国科学家也越来越关注我国及东亚区域的极端气候问题.对比而言,亚洲中高纬区虽然也是气候变化的高敏感区,受到的关注却相当少,可能是源于气候资料的相对欠缺,也可能和亚洲高纬度区域(特别是西伯利亚地区)人口少、经济社会发展滞后有关.实际上,随着对于北极放大效应的研究的深入,极其有必要开展对整个亚洲中高纬区开展气候变化影响和极端气候研究,把我国科学家高度关注的研究区域从东亚区向北延伸.其中有很多关键科学问题需要研究,特别是该区域极端气候的形成与变异过程、机制以及可预测性,极端气候对生态系统的影响,极端气候的未来演变趋势,等等.因此,国家自然科学基金委地学部在择优的基础上以重大项目的方式支持了这个方面的研究(项目执行期为2020～2024年).本文概要介绍了该项目的框架和若干初步研究进展.

    亚洲中高纬区极端气候气候预测预估生态系统

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    大气氧化能力量化研究

    王跃思刘子锐胡波王润玉...
    34-50页
    查看更多>>摘要：大气氧化能力(AOC)通常是指大气通过氧化过程去除大气中微量气体成分的速率总和.在对流层和近地层大气中,AOC主要表观为对污染气体的清除能力或净化能力,亦称大气氧化性.AOC是地球大气自洁净的核心能力,但一直缺乏对其内涵的深入认知和对其指标的量化描述.本文作者通过承担国家重点研发计划"区域大气氧化能力与空气质量的定量关系及调控原理"研究等项目,从大气化学基本理论入手,对AOC开展了系列研究,并在其量化表达方面取得了突破性进展.本文将围绕"大气氧化能力量化研究"这一科学问题,对这些进展进行简要的描述.首先在深入认知AOC内涵的基础上,分别从大气化学的热力学和动力学基本原理出发,构建了大气氧化能力表观指数(AOIe)和潜势指数(AOIp),并通过二者归一化指数日变化闭合研究,发现了非均相化学过程对AOC的贡献不容忽视.随着PM2.5污染的加重,无论夏季还是冬季,AOIe亦随之增加,但在冬季AOIp则出现了相反的情景,表现出AOIp的变化受气象条件的影响更大.AOC闭合研究思路用于大气OH自由基的储库分子HONO"未知源"研究,发现了北京大气HONO的重要非均相来源,阐释了 MCM(Master Chemical Mechanism)机制对冬季AOC低估的重要原因.AOIp用于预测我国大气臭氧污染潜势格局,发现臭氧光化学生成表观潜势(AOIp_O3)与NO2的光解系数[J(NO2)]直接相关,全国J(NO2)的年均值为4.39×10-3 s-1,高值区主要分布在四川、贵州、重庆和湖南等地.与其他化学反应氧化性指数对比,AOIe与AOIp组合指数更具准确性、普适性和实用性,可评价已发生的污染过程AOC的变化,亦可预测城市或区域重污染发生的可能性及其变化和格局.

    大气氧化能力表观指数(AOIe)大气氧化能力潜势指数(AOIp)闭合HONO光化辐射

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    我国大气电学研究的最新进展

    郄秀书朱江皖底绍轩骆烁名...
    51-75页
    查看更多>>摘要：大气电学主要研究地球大气和近地空间发生的电学过程及其机理和影响,其核心研究内容是雷电物理和雷暴电学.自1980年代以来,中国大气电学研究不断取得新的进展,特别是近年来,得益于高时间分辨率雷电探测技术的进步,大气电学研究不仅在雷电物理学和雷暴云电荷结构方面取得了重要成果,也在雷电和雷暴对近地空间的影响、强对流天气的雷电特征、以及雷电资料同化和预警预报等方面取得了重要进展.本文从六个方面对近五年来大气电学的主要研究进展进行回顾,包括高精度雷电探测和定位技术、雷电物理过程和机制、雷暴对中上层大气的影响、雷暴云电荷结构的观测和数值模拟、强对流天气的雷电特征与预报、雷电对气候变化的影响与响应等,最后对大气电学未来发展进行展望.

    大气电学雷暴雷电强对流天气资料同化和预警预报

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    海气关系的季节变化和时间—空间尺度依赖性

    吴仁广孙小山
    76-91页
    查看更多>>摘要：本文根据近年来对于表面湍流热通量和海表面温度变化关系的分析回顾了海气关系的季节变化和时间—空间尺度依赖性.内容包括表面湍流热通量和海表面温度变化关系的表征方法、区域变化、季节变化和随时间、空间尺度的变化,以及表面风速和海气湿度差对表面潜热通量和海表面温度变化关系的相对贡献.表面湍流热通量和海表面温度变化关系在中纬度海洋锋区和副热带涡旋区显著不同.在中纬度海洋锋区,海洋过程对海表面温度变化的贡献占主导地位,因而表现为海洋强迫作用,并且冬季比夏季更大.在副热带涡旋区,表面湍流热通量对海表面温度变化的作用更为显著,因而表现为大气强迫作用,并且夏季比冬季更为明显.在阿拉伯海西部地区,夏季海洋过程对海表面温度变化影响明显,表现出海洋强迫作用,而冬季以表面湍流热通量影响为主,表现为大气强迫情况.在孟加拉湾、南中国海和菲律宾海地区,无论冬夏季都表现为大气强迫作用.在中纬度海洋锋区冬季和阿拉伯海西部地区夏季,海洋强迫随时间尺度增长而增强,而在其它地区和季节,存在由较短时间尺度的大气强迫为主向较长时间尺度的海洋强迫变得重要的转换,转换的时间尺度大约在20～40天.在中纬度海洋锋区,海洋强迫作用随空间尺度增大而减弱,并向大气强迫情况转换,转换的空间尺度夏季比冬季小.一般而言,大气强迫作用随空间尺度增大而增强.

    表面湍流热通量海表面温度海气变化关系季节变化时间—空间尺度依赖性

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    陆地高分辨率水文—生物地球化学过程CNMM-DNDC三维模型的研发及应用进展

    郑循华李思琪张伟刘春岩...
    92-107页
    查看更多>>摘要：CNMM-DNDC模型是本文作者团队研发的陆地高分辨率水文—生物地球化学过程三维模型.本文系统介绍了建模背景和理念、核心过程和模型特点、模拟功能和观测验证、多尺度区域或流域初步应用以及未来发展展望.自2018年刊发首个版本以来,该模型经过了多方面科学过程改进和模拟功能扩展,在元素化学反应、物质相变和机械迁移等基本物理、化学、生物过程层面,完成了对陆地表层系统碳氮磷水循环全耦合的精细刻画.迄今开展的观测验证表明,CNMM-DNDC模型基本普适于不同生物气候带(从热带到寒区多年冻土地带)的流域或区域长时间序列"三高"(时间、空间和过程高分辨率)综合模拟,实现对陆地生态系统的碳、氮、磷、水三维运移、水土流失、水力驱动溶解态和颗粒态碳氮磷横向迁移、碳氮温室气体和污染气体排放、生态系统生产力、水分蒸散发和水分能量平衡等众多可持续发展目标表征变量的预测.该模型广泛推广应用于多尺度区域或流域的复杂过程虚拟科学试验研究和服务于面向生态环境建设与减污降碳的优化调控决策,可望为协同落实联合国多个可持续发展目标提供先进的数值模拟技术支撑.

    碳氮磷水循环全耦合模拟水文—生物地球化学过程模型CNMM-DNDC模型联合国可持续发展目标

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    北极—中纬度联系与北极海冰变化的关系研究新进展

    武炳义
    108-120页
    查看更多>>摘要：本文概要介绍了近年来(2018～2023年),北极—中纬度联系与北极海冰变化的关系研究新进展.主要包括以下几个方面:(1)对北极海冰融化在欧洲极端降雪个例中的贡献有了实质性的认识,这是以往研究提出的北极海冰影响大气环流的机制所无法解释的.(2)冬季亚洲区域气温对北极海冰持续融化的响应有显著的低频振荡特征.北极海冰持续融化,有利于冬季暖北极—冷欧亚(2004/2005～2012/2013年)和暖北极—暖欧亚(2013/2014～2016/2017年)交替出现.前一阶段北极—中纬度联系加强,而暖北极—暖欧亚阶段北极与东亚的联系减弱了,但海冰融化影响北极—欧亚大陆联系强弱变化的机理不清楚.(3)在夏季平均和季节内时间尺度上,东亚中、低纬度区域夏季高温热浪极端天气事件与同期北极对流层中、低层冷异常有直接的动力联系.北极夏季对流层中、低层冷异常不仅有利于减缓北极海冰融化,而且成为预测后期东亚冬季风趋势的前兆因子.(4)北极夏季海冰融化异常,对我国华北以南区域夏季降水并无实质性影响.(5)尽管诸多研究强调了平流层—对流层相互作用,在连接北极海冰融化与中纬度天气气候中起重要作用,但因果联系依然偏弱,不确定性大于对流层过程.(6)区分北极海冰强迫与大气内部变率在天气事件和气候变率中的不同作用己无实际意义.未来关注北极海冰融化的影响,更应注重其在大气环流低频变化中的作用,以及北极海冰异常空间分布差异和不同异常振幅的影响,同时需要定量化研究北极海冰融化在极端天气和气候事件中的作用.

    北极海冰极端天气夏季降水北极—中纬度联系

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    中国近海变暖和海洋热浪演变特征及气候成因研究进展

    蔡榕硕谭红建
    121-146页
    查看更多>>摘要：近几十年来,气候变化背景下中国近海海表面温度(SST)显著上升且极端高海温事件(海洋热浪)频发,时常造成海洋生物大规模死亡和赤潮暴发等生态灾害.为此,文章回顾分析了中国近海变暖及海洋热浪的相关研究进展,包括海温变化趋势和变率、海洋热浪演变特征和气候成因,以及相关影响,并探讨了应对策略.研究显示,1960～2022年,中国近海尤其是东中国海(渤海、黄海和东海)变暖趋势显著,SST分别上升了1.02℃±0.19℃、1.45℃±0.32℃,主要受到东亚季风减弱和黑潮入侵增强的影响;而SST年际和年代际变率还与厄尔尼诺与南方涛动(ENSO)和太平洋年代际涛动(PDO)等大尺度气候因子有关.中国近海变暖还引起地理等温线明显向北迁移,造成季节性物候发生变迁(春季提前和秋季滞后),并影响海洋生物生长节律、地理分布、群落结构和生态服务功能.自1982年以来,中国近海海洋热浪增多变强,最近十年(2010～2019年)尤其显著,其中,东中国海和南海(5～9月)海洋热浪平均发生频率分别是1980年代的20倍和4倍,并与热带印度洋偶极子和厄尔尼诺有较高的相关关系.趋频增强的海洋热浪对珊瑚礁等海洋生态系统和海水养殖业造成了灾难性的影响.研究还揭示,未来中国近海较高纬度海区将暴露于更强烈的升温、热浪、酸化、缺氧和生产力降低等综合影响下,海洋生态系统特别是南海珊瑚礁等生态系统面临突破气候临界点的风险.当前除应加强对中国近海变暖和海洋热浪物理过程、可预报性及预测预警等研究外,还亟需采取变革性和前瞻性的海洋气候行动与应对措施,增强海洋生态系统的气候恢复力,应对未来气候变化的影响.

    中国近海海洋变暖海洋热浪物候变迁变革性行动

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    青藏高原—印度洋热力差对南亚季风活动的多尺度影响

    肖子牛李张群
    147-159页
    查看更多>>摘要：海陆热力差异是季风形成和演变的根本驱动力,青藏高原与印度洋热力差异是影响南亚季风活动的重要因素.本文围绕次季节、季节、年际和年代际等不同时间尺度上青藏高原与印度洋的热力差异对南亚季风活动的影响,回顾和总结了相关研究成果.在次季节尺度上,主要聚焦在两者的热力差异对南亚季风爆发的影响;在年际尺度上,着重阐释了其对南亚季风强度年际变化的指示意义;在年代际尺度上,考察了热力差异和南亚季风降水关系的年代际变化.同时,本文对该领域一些需要进一步研究的问题进行了讨论.

    热力差异南亚季风多时间尺度季风降水青藏高原印度洋

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