热带太平洋海洋环流与暖池的结构特征、变异机理和气候效应

热带西太平洋暖池是引发强烈的大气对流、驱动Walker环流和Hadley环流系统的主要热源之一,对全球、尤其是东亚气候有重要影响。针对我国在提升气候预测水平方面的重大和迫切需求,国家重点基础研究发展计划项目"热带太平洋海洋环流与暖池的结构特征、变异机理和气候效应"于2011年7月正式立项。项目拟解决的关键科学问题包括:①调控暖池形成和变异的海洋环流多尺度相互作用过程;②海洋动力过程在暖池热盐结构变异中的作用及其机理;③暖池变异对不同类型El Nio影响机理的异同和对东亚季风变异的调制机理。围绕上述关键科学问题,项目将以暖池变异为中心,关注影响和控制暖池结构与变异的关键海洋过程,以及暖池海气相互作用影响ENSO循环、东亚季风年际变异的过程和机理,重点组织开展以下3个方面有针对性的调查研究:①热带太平洋环流和暖池的结构和变异特征;②热带太平洋环流与暖池相互作用的关键过程和机理;③暖池变异的海洋—大气耦合过程及其气候效应。在此基础上,项目将力争阐明暖池影响东亚季风和我国气候变异的过程、机理与敏感区,改进模式的混合参数化方案,提出有效提高ENSO预报技巧的同化方案,为我国短期气候预测能力的提高提供科学支撑。     

太平洋暖池冷舌交汇区盐度变异机制及气候效应研究

热带中太平洋暖池冷舌交汇区既是冷暖水交汇的区域,也是高盐低盐水交汇之地,形成了以强烈的海表盐度锋、较浅的混合层和较厚的障碍层为显著特征的温盐结构。该区域还是不同类型厄尔尼诺(El Ni?o)发生发展的关键区域,也是气候模式模拟偏差比较集中的区域。为了研究该区域盐度过程及其时空变异,及其在多大程度上影响热带太平洋上层海洋热力动力结构和ENSO的发展变异这一重要科学问题,国家自然科学基金重点项目"暖池冷舌交汇区盐度变异机制及气候效应研究"于2017年7月正式立项。该项目拟解决的关键科学问题包括:(1)融合多源数据刻画交汇区盐度的三维结构及变异规律;(2)阐明影响盐度锋和障碍层不同时间尺度变异的主要过程及作用机理;(3)阐明交汇区盐度变异,特别是障碍层和盐度锋变异,是如何以及在多大程度上影响ENSO循环及其变异的。通过该项目的实施,有望在热带海洋动力学理论和ENSO动力学理论方面取得突破,为提高ENSO预报水平提供新的思路和依据。     

区域海气耦合模式研究进展

区域海气耦合模式是进行区域尺度气候模拟和预估的重要工具,近年来得到快速发展。在阐述区域海气耦合过程重要性的基础上,对当今国内外主要的区域海气耦合模式研究进展进行总结,归纳区域海气耦合模拟所关注的核心科学问题,介绍区域海气耦合模式的技术特点。发展基于耦合器且无通量订正的区域海气耦合模式是区域海气耦合模式发展的主流方向。当前国际上区域海气耦合模拟所关注的主要科学问题,包括区域海气耦合模式对区域海洋过程的模拟、区域海气耦合模式对区域大气过程的模拟、亚洲—西北太平洋季风模拟及其耦合模拟海表面温度(SST)冷偏差问题、热带海气相互作用过程模拟,以及区域海气耦合模式对未来气候变化的预估研究等。对上述5个方面科学问题的研究思路和主要科学结论进行总结,重点关注针对亚洲—西北太平洋季风区的区域海气耦合模拟研究,对区域海气耦合过程改进亚洲—西北太平洋地区降水模拟的物理机制,及在该区域模拟SST冷偏差的成因亦进行相关归纳和总结。最后提出当前区域海气耦合模拟亟待解决的关键科学问题。     

气象学研究中特别活跃的一些领域

国际气象学及大气物理学协会(IAMAP)和国际海洋物理学协会(IAPSO)子1985年在夏威夷的檀香山共同召开了一次联席科学讨论会。会上共举行了26个各种专题讨论。从这些讨论中反映出目前气象学研究中特别活跃的一些领域。 1、南方涛动和全球海洋大气气候 系统问题 现在人们已越来越清楚地意识到,要想对气候变化作任何定量的讨论就必须把海气相互作用和海洋的特性包括进来。这样就会遇到以往在大气模拟中所未曾遇到的许多其他问题。如海洋活动动量、热量和短波辐射等的表面通量在大气模式中的表述,以及变化范围很大的海洋时间尺度(从局地大气通量     

海洋——大气相互作用研究的特点和进展(摘要)

海洋大气相互作用是近代地球科学中发展极为迅速的重要科学问题。它以研究地球上两部分流体,即海洋与大气之间的物质(包括水分、CO_2盖份和其它气体和微粒)、能量(包括热量)和动量交换,以及由此而产生的海洋和大气的热状况和运动状况之间的相互影响,相互制约的关系。 按照时间和空间尺度,可以将海气相互     

全球高分辨率气候系统模式研究进展

气候模式是定量研究气候演变规律、预测或预估未来气候变化的重要工具。提高气候模式空间分辨率并改进相应的物理参数化过程,是改善模式性能的重要途径之一,对于认识气候变化规律、提高气候预测能力具有重要作用。在阐述发展全球高分辨率气候系统模式重要性的基础上,对当今国内外高分辨率气候系统模式的研究进展进行总结,介绍全球高分辨率气候系统模式研发和评估的现状及其存在的问题,并着重讨论了制约当前高分辨率气候系统模式发展的关键科学问题和技术瓶颈,其中包括高分辨率海洋和大气模式动力框架的研制和大规模高性能并行计算、次网格物理参数化过程的改进,以及中尺度海气相互作用等。同时,还介绍了国际耦合模式比较计划第六阶段中的高分辨率模式比较子计划的科学目标及其试验设计方案。最后对未来我国全球高分辨率气候系统模式的发展和评估进行了展望。     

上层海洋-低层大气科学研究计划

海洋和大气是地球系统的重要组成部分，其在全球气候变化中具有重要作用。上层海洋与低层大气研究（SOLAS）作为IGBPII第一个新的核心计划，以海洋中深度在100 m以上的水层和 1 000 m以下的大气边界层为主要研究对象，通过多学科的交叉研究，以揭示海洋与大气相互作用的物理和生物地球化学过程耦合及其在气候变化中的作用。SOLAS科学计划得到了世界各国的积极响应，已有16个国家向国际SOLAS科学委员会提交了SOLAS进展状况的国家报告。我国也制定了自己的科学研究计划重点研究中国近海的大气物质入海、海洋温室气体排放、海-气界面上的物质和能量交换过程及其对气候和环境的影响和反馈。     

影响我国短期气候异常的关键区：亚印太交汇区

围绕国家重点基础研究发展计划项目“亚印太交汇区海气相互作用及其对我国短期气候的影响”,介绍了“亚印太交汇区”（AIPO）的概念,从气候系统多圈层相互作用的角度,阐述了研究AIPO区海气相互作用的科学意义;在分析国内外海气相互作用影响气候研究发展动态的基础上,指出AIPO区是影响我国短期气候的关键区;研究AIPO区海气相互作用对我国短期气候的影响也是国民经济发展需要亟待解决的重要课题。介绍了项目拟研究的关键科学问题,指出该项目的最终研究目标为：揭示AIPO季节到年际尺度的海气相互作用特征,从而提出该关键区海气相互作用影响我国短期气候异常的理论框架,为改进东亚季风的季度—年际变化预测提供理论和方法。     

中纬度海气相互作用研究进展

回顾了中纬度海气相互作用的研究现状,分析了长期以来该项研究进展缓慢的原因和近十几年来的研究成果,结果指出:中纬度海洋在全球气候变化中有着重要的作用;冬季中纬度海气相互作用的强信号是冷空气强度;中纬度海洋强暖流区海气能量交换异常对同期和后期(半年至一年)北半球范围内的大气环流型有重要影响;当冬季黑潮和湾流海域海洋对大气同时异常多或异常少加热时,易形成夏季长江中下游偏旱或偏涝的环流形势。最后还提出,深入研究中纬度海气能量系统异常对大气环流影响及其物理机制,是今后海气相互作用研究的重要内容,其结果将为短期气候预测提供理论依据。     

全球变暖hiatus现象的研究进展

进入21世纪后,全球增暖hiatus现象成为国际上气候变化研究的一个新热点。详细介绍了国际上该现象的研究进展,特别是对hiatus现象的确认研究,影响hiatus现象的辐射外强迫和气候系统海气相互作用产生的自然变率对hiatus现象的影响研究工作,最后提出了现阶段国际上对于hiatus现象的研究亟需解决的问题。造成21世纪hiatus现象的原因是在太平洋年代际振荡(PDO)的大背景场下赤道信风加强,使赤道西太平洋暖水"堆积"和赤道东太平洋变冷,造成海洋上层热量向深层传输。因此,hiatus现象并不代表全球变暖的停止,只是热量向深层海洋转移,是全球变暖的另一种表现形式。