包含详细水分循环和海冰物理过程的一维。气候模式与气候系统内反馈机制的研究

紧于水分循环和海冰物理过程是气候变化研究中两个比较薄弱的环节，而在以往的一些气候模式中往往简化甚至忽略了其中之一，给气候变化的研究带来了一定的不确定性。因此，我们设计了包含详细水分循环和海冰物理过程的一维气候模式，着重研究了存在，气候系统内部的反馈机制，得到以下几点结论：（１）无论在地表还是在大气中，水汽反馈和冰雪反照率反馈均为很强的正反馈，前者比后者要强一些，冰雪反照率反馈在极区比其它地区强一些。（２）降水过程无论在地表还是在大气中均表现为负反馈。（３）在大气中，蒸发过程表现为很强的正反馈；在地表，蒸发过程在中低纬度表现为很强的负反馈，而在高纬度却表现为正反馈。（４）大气中的潜热输送无论在大气中还是在地表均表现为正反馈，共正反馈效应通过放大水汽的温室效应体现出来。（５）大气中的感热输送无论在大气中还是在地表均表现为较弱的负反馈，其负反馈作用通过抑制冰雪反照率反馈而表现出来。（６）不同反馈之间的合成不是两者简单地线性相加，而是以一种北线性方式相互作用。     

太阳常数的微小变化在气候变化中的作用

将复杂的气候系统抽象为含有云辐射动态反馈过程的高度非线性气候模型,利用分岔理论,分析了该模型的平衡态及其稳定性。计算结果表明,云反照率反馈、地表反照率反馈和水汽反馈是气候系统呈现多平衡态结构的主要因素,是气候变化复杂性根源,而云放射率反馈对系统结构的影响,只有在强烈的水汽放射率反馈条件下才表现明显。较强的地表反照率反馈和水汽放射率反馈,均可在太阳常数仅有微小变化时就能导致全球气候突变。     

“北极放大”现象驱动因素及其影响的研究进展综述

21世纪以来,受全球变暖的影响,北极近地表快速升温,升温速率可达全球平均水平的2倍,称为“北极放大”（Arctic Amplification, AA）现象。本文首先探讨了北极放大效应产生的原因：在局地气候反馈方面,海冰减少导致开阔水面增多,水体吸收太阳辐射增多使海-气相互作用增强,海冰进一步融化,形成正反馈;由于北极地区绝对温度较低,根据普朗克黑体辐射定律,普朗克反馈在北极为负反馈,促进北极放大效应;开阔水面和增温使北极地区大气湿度增加导致云量增多,从而使下行长波辐射增加,促使近地面层升温,这种水汽和云反馈对北极变暖的贡献有显著的季节性,主要发生在冬季;在北极以外地区水汽和热量的极向输送方面,温度的升高使大气柱增厚,高层气压梯度的变化引起纬向风变化,纬向分量减少,经向分量增加,形成槽脊,较低纬度地区可通过槽脊实现与北极的热量和水汽交换。此外,北极涛动（Arctic Oscillation, AO）与北大西洋涛动（North Atlantic Oscillation, NAO）也被证实与北极变暖有关。大西洋经向翻转环流（Atlantic Meridional Overturning C...     

海冰在大气环流模式中的重要作用

文章简要综述了次网格尺度海冰非均匀性对大气环流模式性能的影响；南极冰在全球环流和短期气候变化中的作用；以及模式中不同的海冰反照率参数化对地表温度和辐射的影响等研究结果．说明海冰对极地海洋和大气的能量收支及短期气候变化有重要作用，不同的海冰参数化方案对气候模拟结果有重要影响．     

海冰在大气环流模型中的重要作用

文章简要综述了次网格尺度海非均匀性大对大气环流模式性能的影响，南极冰在全球环流和短期气候变化中的作用，以及模式中不同的海冰反照率参数化对地表温度和辐射的影响等研究结果，说明海冰对极地海洋和大气的能量收支及短期气候变化有重要作用，不同的海洋参数化方案对气候模拟结果有重要影响。     

包含水分循环和海冰物理过程的气候模式及气候因子对海冰变化的影响

鉴于水分循环和海冰过程是气候变化研究中两个比较薄弱的环节，而在以往的一些气候模式中往往简化甚至忽略了其中之一，给气候变化的研究带来了一定的不确定性。因此本文设计了一个包含详细水分循环海冰物理过程的二维气候模式，在模拟出极地海冰面积和季节循环基础上，详细研究了存在大气，海洋，海冰以及水份循环中的各种气候因素对海冰季节循环的影响，得到了一些比较有意义的结论：（１）当大气中感热潜热输送加强时，海冰面积减     

极冰气候效应的数值试验

利用一个大气环流模式（ＡＧＣＭ）和一个全球耦合海气模式（ＣＯＡＧＣＭ）,模拟了北极海冰边界范围的变化对月平均气候的影响。结果表明,极冰边缘的异常完全可以改变中高纬度某些地区的局地气候。受冷源的影响,北半球中高纬度冷高压加强,低纬度暖高压减弱。同时利用一个全球三维大气环流模式,作了海冰反照率参数化的数值试验,用两种不同的海冰反照率参数化方案,检验对地表面温度、海平面气压、极地表面对太阳辐射吸收的影响。模拟试验表明了冰雪圈反照率的反馈作用,对气候变化的影响十分重要。     

东西伯利亚——波弗特海海冰多年代际变率及其与大西洋多年代际振荡的联系

基于哈得来中心（Hadley Centre）逐月的海表温度、海冰密集度资料以及美国国家环境预报中心/国家大气研究中心（NCEP/NCAR）的大气环流再分析资料,分析了1950—2020年秋季（8—10月）东西伯利亚—波弗特海（East Siberian-Beaufort,EsCB）海冰年代际变化的时空特征,并阐述了大西洋多年代际振荡（Atlantic Multidecadal Oscillation,AMO）对EsCB海冰年代际变率的可能调制作用。结果表明,EsCB是秋季北极海冰年代际变化最主要的区域,该区海冰密集度年代际变率可占其异常总方差的40%以上。进一步研究发现,AMO对秋季EsCB海冰存在明显的调制作用,在AMO正位相,北大西洋正海温异常激发向极传播的大气罗斯贝波列,有利于北极中部出现高压异常,相应的大气绝热下沉运动使得对流层低层出现明显的升温,从而有利于EsCB海冰的融化。与此同时,地表升温和EsCB海冰消融会引起局地云量的增多、大气向下长波辐射增大,这反过来又使得地表气温升高,这种地表气温-云-长波辐射的正反馈过程有利于年代际海冰信号的长时间维持。耦合模式的北大西洋“起搏...     

青藏高原表面温度对温室气体增加的响应及其不确定性:基于CMIP6的研究

近几十年来,青藏高原呈现显著增暖趋势,准确预估青藏高原未来气候变化对农业、生态系统、社会经济和人类生存与发展有着重要的科学意义。本研究基于CMIP6模式中18个模式在CO₂浓度突然4倍(abrupt-4×CO₂)强迫下的实验结果,运用气候反馈响应分析方法(CFRAM),研究温室气体强迫下青藏高原增暖响应、进行归因分析并讨论其模式间差异的来源。结果表明,高原地表增暖在很大程度上是温室气体强迫和正的水汽反馈造成的,并通过反照率反馈、云反馈以及地表热存储过程进一步放大,表面感热和潜热过程抑制了升温的幅度。其中,反照率反馈是造成青藏高原变暖比全球陆面平均增暖更强烈的原因。高原增暖响应的不确定性主要由云反馈贡献,其次是反照率反馈以及水汽反馈,但被感热和潜热过程削减。     

降水强迫对戈壁局地气候系统水、热输送的影响

用黑河实验中化音站（戈壁）加强期的湍流脉动场资料对降水强迫影响戈壁局地气候系统水、热输送的过程进行了系统分析。结果表明：降水强迫会使戈壁局地气候系统出现暂时的不平衡状态，要重新回到平衡状态需要通过物质和能量的重新调配来实现。该过程可划分为４个阶段，各个阶段间的感热、潜热和水汽通量均有较大差异。从近地层水、热输送特征看，受降水强迫后非平衡状态的张弛时段大约为４ｄ。在整个张弛期间，地表接收到的降水约有２／３通过地表蒸发后输送到大气，其余部分可能被渗入地下     

气候模式与气候模拟

本文扼要地叙述了气候模式与模拟的定义、内容和发展概况。介绍了不同类型模式,如能量平衡模式、辐射对流模式、大气环流模式和随机模式等的主要特征。最后举了两个实例,即用大气环流模式作由二氧化碳增加而造成大气增温的数值试验以及用机制模式研究气候变化及可预报性,以此来阐明当今气候模拟的两个主要方向。     

全球变暖背景下的气候服务

气候与人的关系密不可分.气候学本身就是人类认识自然、利用气候的科学.最近五十多年,地球气候明显地受到了人类活动的影响,而变化的气候又通过各种途径影响人类的生产和生活.21世纪人类必须高度重视并积极应对气候变化及与其相伴随的各种极端天气气候事件.通过进一步加强气候监测,加强气候科学研究和模式研发,迅速提升气候预测能力,并通过加强建立与用户之间的伙伴关系,建立气候服务系统,从而不断提高服务水平,以适应日趋严峻的气候变化.     

气候模式

气候模式建立在物理、化学、生物学等基础上,用数学方程式表现地球气候系统各个圈层相互作用和反馈的主要过程以及与外强迫的关联,广泛应用在气候与气候变化研究中,因此气候模式是气候变暖研究的核心技术。气候变暖的预估几乎完全依赖模式的模拟。历届IPCC第一工作组的评估报告,均     

气候系统与气候变化研究进展

2010年度气候系统研究所在准双周振荡结构与起源、东部地区降水年代际演变特征、13变化机理、降水评估和古气候研究等方面取得明显进展,主要研究成果如下。     

气候与气候系统研究进展

2011年,气候系统研究所在气候系统模式研发、陆面过程对我国气候的影响以及我国云南持续性干旱的成因等方面开展了深入研究,取得可喜的进展。     

气候和气候变化领域的研究进展

该文回顾了过去几十年来中国气象科学研究院在气候和气候变化研究方面的成果, 主要包括对我国历史气候资料的恢复、重建和整理, 气候区划, 对我国气温和降水的研究, 对青藏高原温度和降水、近地层与边界层地-气过程, 大气热源特征和臭氧变化的研究, 古气候模拟, 对气候变化的预测理论和方法以及气候和气候变化对我国社会、经济的影响等方面的研究。近50年中国气象科学研究院收集大量气候资料并整理出版了《中国近五百年旱涝分布图集》; 对风能等资源进行了气候区划; 明确了近几十年中国地区在20世纪40年代和90年代出现了两个暖期, 20世纪50—60年代出现了相对冷期; 在全球变暖的背景下, 以四川为中心的西南地区自20世纪50年代到80年代一直在变冷; 20世纪80年代以后, 多雨带由华北南移到长江中下游地区; 提出青藏高原近地层与边界层地-气过程的综合物理图像; 发现青藏高原夏季臭氧低值中心; 模拟出青藏高原隆起过程中中国气候变化特征; 揭示出东亚季风环流系统及其成员; 设计了多种预报方法; 还将气候和气候变化研究成果向国家经济转化。     

Climate Whispers: Media Communication About Climate Change

The product of ten months of careful collection, review, analysis and international consensus building was, on completion, communicated through the news media in April 1997. The story, which concerned the potential for changes in tropical cyclone intensity in a greenhouse-warmed world, gained media interest in Australia because in the previous month Tropical Cyclone Justin had occupied public attention. The two days of media coverage essentially rewrote the committee findings. The process closely resembled the children's party game of Chinese whispers in which a simple statement is modified, sometimes beyond recognition, by repetition without understanding or correction. This paper reports and analyzes the processes involved in this miscommunication of science to and through the media and draws some salutory lessons.     

全新世气候

全新世指我们目前所在的间冰期.一般把新仙女木事件(YD)结束的时间(11.5 kaBP)作为全新世的开始.当前国际上对全新世的气候变化有3点共识:1)进入全新世温度大幅度回升,中全新世以后逐渐下降,20世纪由于人类活动的影响全球变暖;2)早全新世北半球亚非季风区气候湿润,5 kaBP以后逐渐变干,但是ENSO加强;3)在以上变化的背景下发生了若干次冷干事件,这些事件开始与结束均较迅速,所以也被为气候突变.     

耦合模式ICM模拟的近千年气候特征

利用中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心发展的气候模式(Integrated Climate Model,ICM)开展了近千年气候模拟试验,考察了模式对过去千年温度和大气涛动变化的模拟,并分析了全球季风百年到千年尺度的变化。结果表明:模式对百年尺度气候变率有较好的模拟能力,900~1200年北半球平均表面温度偏高,1500~1800年温度偏低,模拟的北半球、南半球平均表面温度都呈现出了19世纪至2000年的快速增暖。模式对大气涛动百年尺度变化的模拟与重建资料存在较大的不同。全球季风在850~1050年、1150~1200年和1300~1420加强,在1210~1300年和1600~1850年减弱。1875~2000年全球季风指数呈直线上升趋势。中世纪气候异常期(MWP)季风强度在全球大部分季风区域增加,小冰期(LIA)则相反。20世纪暖期(PWP)全球季风强度显著增加,其中赤道西太平洋增加超过1 mm/d。