首次远涉西太平洋赤道海域进行太阳辐射考察

文章介绍了首次远涉西太平洋赤道海域进行太阳辐射考察的具体情况,所取得的重大观测研究成果,以及对提出西太平洋热带海域海气相互作用的基本规律,找到行之有效地长期预报和气候预报新方法,解决举世瞩目的世界气候异常问题的重要意义。     

热带海洋盐度障碍层多尺度变异机理及其对海气相互作用的影响研究进展

在上层海洋,受盐度的影响,温度均匀层和密度均匀层并不一定重合,出现温跃层顶界深度明显大于密度跃层顶界深度的现象,即产生盐度障碍层.重力稳定度较高的障碍层对上层海洋热量的垂直交换具有“热障”作用,使混合层和温跃层无法进行有效的热量交换,导致局地海洋上混合层偏暖,从而影响局地海气相互作用乃至全球气候变化.得益于全球海洋观测计划的实施,近20年来科学家已逐渐认识到盐度在海洋环流和气候变化中的重要性,因此盐度障碍层在上层海洋热量收支中的作用等科学问题已成为物理海洋学的前沿研究热点.以障碍层多尺度变异为中心,围绕影响和调控障碍层变异的关键海洋过程,以及障碍层通过海气相互作用影响天气、气候尺度变异的过程和机理等关键科学问题,综述了近几十年来有关热带障碍层的研究进展.重点总结了以下3个方面的进展:全球不同热带海域障碍层的空间结构和多尺度变异特征;海洋动力过程和大气热力过程在障碍层变异中的作用及其机理;障碍层与天气、气候事件及海洋生物相互作用的关键过程和机理.强调了障碍层变异的海洋—大气耦合过程及其气候效应,最后提出了尚需解决的关键科学问题.     

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。     

国外有关海气系统年代际变率的机制研究

对近期国外有关年代际变率机制的诊断和模拟研究作了综合评述 ,着重介绍形成年代际变率的 5种主要机制 ,即热带海洋的强迫作用、中纬度的海气相互作用、温盐环流的作用、热带—中纬度的相互作用、海气之间的随机强迫作用机制 ,并简单阐述了作者的有关看法     

国外有关海气系统气代际变率的机制研究

对近期国外有关年代际变率机制的诊断和模拟研究作了综合评述，着重介绍形成年代陆变的5种主要机制，即热带海洋的强迫作用，中纬度的海气相互作用，温盐环流的作用，热带一中纬度的相互作用，海气之间的随机强迫作用机制，并简单阐述了作用的有关看法。     

末次盛冰期太平洋赤道辐合带对暖池外热带海表温度变化的敏感性

利用美国NCAR CAM3大气环流模式,分析了末次盛冰期（LGM）两个不同的热带海表温度重建方案中,北半球冬季热带中、西太平洋对流活动及大气环流对暖池外（赤道东太平洋和热带大西洋）热带SST异常的敏感性。结果表明：  1）SST异常首先引起大气环流的改变。  赤道东太平洋对流层下沉增强,而作为经向补偿,副热带东太平洋上升运动增强,其中南半球尤为明显,同时南半球热带中、西太平洋上升运动增强,加剧了该区纬向逆时针环流,说明冰期热带海气耦合过程受气候背景场（如SST）影响很大;   2）大气环流格局改变引起热带中西太平洋的大气加热、对流活动、表层风场及降雨的巨大变化。  140°E以西的婆罗洲和菲律宾区域,总的大气加热减少是由于对流与辐射加热减少所致,对应于该区风场辐散和降雨减少;   而140°E以东的南半球热带中、西太平洋,大气吸收热量增加,对流与辐射加热均增强,总降雨量也随之增加,反映该区赤道辐合带南移并增强。该项研究为探索热带太平洋在冰期/间冰期旋回中的古海洋学变化提供了新的数据支撑。此外,不同重建SST对赤道辐合带的影响比较大,因此利用重建SST进行数值模拟或者利用耦合模式研究LGM热带海气相互作用时,应该十分重视全球热带SST分布特征。     

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。     

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。     

平流层和下垫面热状况对大气环流影响的研究和数值模拟

近年来世界范围的干旱、水灾、酷热和严寒接连不断地发生,使得人们对大气环流异常的物理机制,气候异常的原因,长期天气过程的物理基础等问题给予了越来越多的重视。海气相互作用是影响大气运动的主要过程之一;平流层的热状况对对流层大气环流也起着重要作用。从1986年3月起到1989年底我们开展了平流层和下垫面状况对大气环流影响的研究和数值模拟实验工作。研究工作主要集中在平流层臭氧的加热作用和海温异常两个方面对大     

高原切变线与高原低涡相互作用的研究现状与展望

高原低涡、高原切变线是高原及周边地区一类常见的天气组合系统,对高原以及我国东部的灾害性天气有重要影响。回顾了高原低涡、高原切变线的研究历史和当前研究所取得的成果,重点探讨了高原切变线与高原低涡的关系以及相互作用机理等科学问题。根据高原切变线及其与高原低涡关系的最新研究成果和相关理论、方法的发展应用趋势,提出这一研究领域值得关注的几个研究新方向。由于目前对这2类高原低值天气系统之间关系的理论认识分歧仍较大,两者相互作用进而引发高影响天气过程的物理机理尚不清楚。因此,对这一科学问题的探究不仅对推动青藏高原天气动力学的理论发展有重要科学意义,也可为高原灾害性天气分析预报的应用实践提供指导。     

全球变化中海洋-大气相互作用过程的研究

海气相互作用是全球变化中最活跃的部分,研究海气之间物理、化学和生物的相互作用以及物理、化学和生物过程之间的相互作用是其主要内容。具体介绍了“国际地圈生物圈计划”中海气相互作用研究的重点,提出了“中国地圈生物圈计划”应该优先研究的课题项目。     

我国重大气候灾害的形成机理和预测理论研究

国家重点基础研究发展计划项目“我国重大气候灾害的形成机理和预测理论的研究”把20世纪80年代以来我国所发生的旱涝重大气候灾害作为项目研究的切入点,从气候系统各圈层的变化及其相互作用,特别是从气候系统中海—陆—气各子系统的变化和相互作用及其对我国重大气候灾害的影响机理入手,对我国重大气候灾害进行了深入分析研究,提出了与我国旱涝重大气候灾害形成机理有关的“东亚气候系统”新理论,指出这个系统的时空变化特征及其对我国旱涝等重大气候灾害发生的重要作用;从东亚季风—西太平洋暖池—ENSO循环相互作用及机理的研究,提出了热带西太平洋对热带太平洋ENSO循环的热力和动力作用以及与亚洲季风的相互作用过程,指出了ENSO循环的不同阶段对于东亚季风和我国气候异常的不同影响及其机理;提出了高原热力适应理论,应用此理论揭示了高原热力变化对南亚高压东西振荡影响的物理过程。在上述理论研究的基础上提出了ENSO循环的数值预测模式和我国跨季度和年度气候异常的数值预测系统,研制了新一代气候耦合数值模型中的大气环流数值模式。通过这两个预测系统的研制使我国对ENSO事件预测水平有了较大提高,并成功地预测了我国1998—2003年夏季所发生的严重旱涝气候灾害。此外,成功地进行了我国西北干旱区陆—气相互作用观测试验,获取了许多有关我国典型干旱区陆—气相互作用有价值的科学数据,并得到许多原创性的科学结果,为开发大西北提供了可靠的气候环境资料。本项目的完成不仅为今后开展我国重大气候灾害的发生规律、成因与预测研究奠定了坚实的理论和数值模型基础,而且对于国家旱涝气候灾害预测水平的提高,减轻气候灾害造成的经济损失具有重要的经济和社会效益。     

大尺度海气相互作用与水分循环

就大尺度海气相互作用的现象、过程及对全球水分循环和气候的影响,特别对ENSO的研究成果及模式研究等方面的进展作了介绍,简述了未来的研究重点。     

论我国夏季风影响过渡区及其陆—气相互作用问题

我国季风影响过渡区既是典型的生态过渡区和生态环境脆弱带,也是我国干旱和水土流失最为严重的区域,其陆—气相互作用在天气气候演变过程中扮演着重要角色,所以该特殊区域陆—气相互作用研究是一个重要的科学问题。为此,国家自然科学基金重点资助"我国典型夏季风影响过渡区陆—气相互作用及其对夏季风响应研究"课题专门针对此问题开展研究。在归纳我国夏季风活动的特点、夏季风影响过渡区的形成及其气候环境特征的基础上,总结了目前夏季风影响过渡区及其陆—气相互作用研究进展,综合分析了该地区陆—气相互作用的特殊性。并且提出了该领域研究存在的主要科学问题及未来的研究方向。这对今后深入研究我国夏季风影响过渡区陆—气相互作用问题具有科学指导意义。     

热带内外地区相互作用研究

本文回顾了近年来有关热带内外地区相互作用的研究进展。它主要包括三个方面：（１）热带外扰动对热地区的影响；（２）热带地区大气了研究；（３）热带对热带外地区的影响。本文内容涉及了有关观测资料分析、理论研究以及数值试验三个方面的研究成果。     

西北太平洋热带气旋和台风活动若干气候问题的研究

热带气旋和台风是严重的突发性自然灾害之一。近20年来,对热带气旋和台风活动的气候学研究成为台风领域的一个重要研究方向,并取得了显著的研究进展。通过对西北太平洋热带气旋和台风活动的季节、年际和年代际时间尺度变化的研究回顾,揭示了造成热带气旋和台风活动不同时间尺度变化的主要影响机制,其中包括低频振荡、季风槽和西传赤道波动、ENSO和QBO现象等,这些系统主要通过改变西北太平洋上空的环流,而影响到西北太平洋热带气旋活动以及登陆我国台风的不同时间尺度变化。还在西北太平洋海域热带气旋和台风活动的气候学研究进展和作者最新的研究成果的基础上,展望了该领域的研究前景,并提出当前此研究领域中一些亟需研究的科学问题,主要包括了季风槽区能量交换、不同海域动力过程、赤道波动演变,以及热带气旋的季节和更长时间尺度的预测。     

非线性科学的气象应用研究

根据非根性科学的混沌理论、分形理论和孤立子理论，从科学交叉的角度对目前气象科学中关于非线性问题的研究进展进行综合评述，内容包括大尺度环流突变与多平衡态，非线性波动及波流相互作用、孤立波与阻塞高压海气相互作用、中小尺度天气、大气运动的混沌性及可预报性、时间序列资料的处理及应用、非线性科学与气象科学的关系等。     

中国Argo海洋观测十五年

中国Argo计划组织实施15年以来,在太平洋和印度洋等海域布放了350多个剖面浮标,建成了我国Argo大洋观测网,并建立了针对Argo剖面浮标的资料接收、处理和分发系统,利用Argo资料开发了多个数据产品,在一定程度上推动了国内海洋数据的共享进程。海量的Argo资料已成为我国海洋和大气科学领域基础研究及业务化应用的主要数据源,特别是在热带气旋(台风)、海洋环流、中尺度涡、湍流、海水热盐储量与输送、大洋水团以及海洋、天气/气候业务化预测预报等方面取得了一批重要的研究和应用成果。随着国际Argo计划由"核心Argo"向"全球Argo"拓展,我国Argo大洋观测网的长期维护和持续发展面临巨大挑战,应紧紧抓住这一难得的机遇,利用国产北斗剖面浮标在南海及邻近我国的西北太平洋和印度洋海域建成Argo区域海洋观测网,为应对全球气候变化及防御自然灾害,更多地承担一个海洋大国的责任和义务。     

太平洋地区多时间尺度海气相互作用和ENSO形成关系研究

太平洋地区多时间尺度海气相互作用和ＥＮＳＯ形成关系研究国家自然科学基金项目“太平洋地区多时间尺度海气相互作用和ＥＮＳＯ形成关系研究”（项目编号４９３７５２４２）经过三年的努力取得以下三方面的成果：１在新的研究方法的使用方面有创新（１）小波分析在气象中...