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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點(diǎn)，為把我國建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設(shè)國際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

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科學(xué)家通過數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步揭示影響季風(fēng)行為的驅(qū)動因子

2019-11-12 大氣物理研究所

【字體：大中小】

語音播報

　　近日，Advances in Atmospheric Sciences 剛剛預(yù)出版的一篇數(shù)據(jù)描述文章，介紹了該試驗(yàn)所用的模式、試驗(yàn)設(shè)計以及模擬數(shù)據(jù)集。

　　季風(fēng)是大氣環(huán)流或盛行風(fēng)向的季節(jié)性變化，其與海洋和陸地的不均勻加熱導(dǎo)致的降水的相應(yīng)變化有關(guān)。季風(fēng)從寒冷的地區(qū)吹向溫暖的地區(qū)，導(dǎo)致了熱帶地區(qū)的干季和旱季。然而，由于諸如陸地和海洋位置之類的外部因素可以影響區(qū)域的風(fēng)場以及降水場，因此，季風(fēng)的特征以及活動因地區(qū)而異。例如，由于喜馬拉雅山和青藏-伊朗高原的熱力強(qiáng)迫作用使得印度洋暖濕氣流輸送到印度和南亞的濕潤區(qū)，導(dǎo)致南亞季風(fēng)環(huán)流和降水尤其強(qiáng)勁。

　　中科院的氣候系統(tǒng)模式Flexible Global Ocean–Atmosphere–Land System (FGOALS-f3-L)向第六次耦合模式比較計劃(The sixth phase of the Coupled Model Intercomparison Project, CMIP6)中全球季風(fēng)模式比較計劃(Global Monsoons Model Intercomparison Project, GMMIP)提交的模式數(shù)據(jù)集，為評估海表溫度趨勢以及其對季風(fēng)環(huán)流和降水分布提供了一個有價值工具，同時也使人們更加清楚地理解高海拔地形如何影響全球季風(fēng)系統(tǒng)。

　　本文的第一作者何編，來自中科院大氣物理研究所大氣科學(xué)和地球流體力學(xué)數(shù)值模擬國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(Laboratory of Numerical Modeling for Atmospheric Sciences and Geophysical Fluid Dynamics, LASG)和中國科學(xué)院大學(xué)地球與行星科學(xué)學(xué)院。他說：“這些數(shù)據(jù)對于理解由青藏高原驅(qū)動的次季節(jié)氣候信號的變化十分有用?！?/p>

　　全球季風(fēng)系統(tǒng)由幾個季風(fēng)子系統(tǒng)組成，包括亞洲季風(fēng)、澳大利亞季風(fēng)、北非季風(fēng)和南非季風(fēng)、北美季風(fēng)和南美季風(fēng)，它們在發(fā)生的時間和地點(diǎn)上都有各自獨(dú)特的特征和行為。描述這些差異對當(dāng)前的氣候模式具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)槿藗冞€沒有完全理解驅(qū)動季風(fēng)系統(tǒng)的復(fù)雜的海陸氣相互作用，而與此同時季風(fēng)系統(tǒng)又受外部強(qiáng)迫和內(nèi)部變率的共同影響。

　　地形可以通過強(qiáng)迫空氣向上抬升而影響天氣，隨著空氣的上升，氣壓和溫度變化會導(dǎo)致降水，這種現(xiàn)象被稱為“地形效應(yīng)”或“地形降水”。盡管人們認(rèn)識到地形會影響季風(fēng)，但關(guān)于全球高大地形對季風(fēng)環(huán)流和降水的直接影響仍存在很多爭論。

　　何編解釋說：“基于觀測海表溫度和海冰強(qiáng)迫，我們提供了三套全球季風(fēng)長期變化的集合模擬試驗(yàn)，從初始化方法上來減少模式不確定性。我們也在GMMIP Tier-3試驗(yàn)中提供高時間頻率輸出以便通過瞬變過程更好地了解青藏高原在全球季風(fēng)系統(tǒng)中的作用。”

　　這是作者為IPCC CMIP6 世界氣候研究計劃撰寫的兩篇論文之一。另一篇論文描述了中科院FGOALS-f3-L模式參加CMIP6 DECK試驗(yàn)中大氣模式比較計劃(Atmospheric Model Intercomparison Project, AMIP)這一基準(zhǔn)試驗(yàn)的模擬數(shù)據(jù)。

　　何編說：“我們將在下一步模擬中考慮海氣相互作用，因?yàn)檫@也是理解全球季風(fēng)和相關(guān)的地形效應(yīng)的一個重要因素。我們的最終目標(biāo)是改進(jìn)模式對季風(fēng)行為的模擬，以便更準(zhǔn)確地預(yù)測季風(fēng)?！?/p>

　　論文鏈接：1 2

　　圖：(a)全球陸地表面氣溫異常的時間序列(單位：K，相對于1951-1980年的異常)。紅線表示GISS數(shù)據(jù)。粗黑線表示三組amip-hist試驗(yàn)的集合平均結(jié)果，而三個集合r1i1p1f1, r2i1p1f1, r3i1p1f1分別用三種虛線表示。(b)與(a)同，但為降水(單位：mm d^-1)的結(jié)果。紅線表示GPCC數(shù)據(jù)。

　　季風(fēng)會對世界各地的人口產(chǎn)生重大影響，其帶來的強(qiáng)降水以及隨之而來的泥石流、山洪，能夠損害農(nóng)作物，并對安全和健康構(gòu)成威脅。在一些國家，如印度，季風(fēng)也為農(nóng)作物的生長提供了重要水源。能夠準(zhǔn)確地預(yù)測季風(fēng)，以及預(yù)測導(dǎo)致這些事件的氣候變化，可以幫助國家和社會進(jìn)行更好地準(zhǔn)備和規(guī)劃，從而提高安全性并減少經(jīng)濟(jì)損失。來自中國科學(xué)院的一組研究人員進(jìn)行了一系列的模式擾動試驗(yàn)，產(chǎn)生了有助于改進(jìn)這些預(yù)測的數(shù)據(jù)集。
　　近日，Advances in Atmospheric Sciences 剛剛預(yù)出版的一篇數(shù)據(jù)描述文章，介紹了該試驗(yàn)所用的模式、試驗(yàn)設(shè)計以及模擬數(shù)據(jù)集。
　　季風(fēng)是大氣環(huán)流或盛行風(fēng)向的季節(jié)性變化，其與海洋和陸地的不均勻加熱導(dǎo)致的降水的相應(yīng)變化有關(guān)。季風(fēng)從寒冷的地區(qū)吹向溫暖的地區(qū)，導(dǎo)致了熱帶地區(qū)的干季和旱季。然而，由于諸如陸地和海洋位置之類的外部因素可以影響區(qū)域的風(fēng)場以及降水場，因此，季風(fēng)的特征以及活動因地區(qū)而異。例如，由于喜馬拉雅山和青藏-伊朗高原的熱力強(qiáng)迫作用使得印度洋暖濕氣流輸送到印度和南亞的濕潤區(qū)，導(dǎo)致南亞季風(fēng)環(huán)流和降水尤其強(qiáng)勁。
　　中科院的氣候系統(tǒng)模式Flexible Global Ocean–Atmosphere–Land System (FGOALS-f3-L)向第六次耦合模式比較計劃(The sixth phase of the Coupled Model Intercomparison Project, CMIP6)中全球季風(fēng)模式比較計劃(Global Monsoons Model Intercomparison Project, GMMIP)提交的模式數(shù)據(jù)集，為評估海表溫度趨勢以及其對季風(fēng)環(huán)流和降水分布提供了一個有價值工具，同時也使人們更加清楚地理解高海拔地形如何影響全球季風(fēng)系統(tǒng)。
　　本文的第一作者何編，來自中科院大氣物理研究所大氣科學(xué)和地球流體力學(xué)數(shù)值模擬國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(Laboratory of Numerical Modeling for Atmospheric Sciences and Geophysical Fluid Dynamics, LASG)和中國科學(xué)院大學(xué)地球與行星科學(xué)學(xué)院。他說：“這些數(shù)據(jù)對于理解由青藏高原驅(qū)動的次季節(jié)氣候信號的變化十分有用?！?br/>　　全球季風(fēng)系統(tǒng)由幾個季風(fēng)子系統(tǒng)組成，包括亞洲季風(fēng)、澳大利亞季風(fēng)、北非季風(fēng)和南非季風(fēng)、北美季風(fēng)和南美季風(fēng)，它們在發(fā)生的時間和地點(diǎn)上都有各自獨(dú)特的特征和行為。描述這些差異對當(dāng)前的氣候模式具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)槿藗冞€沒有完全理解驅(qū)動季風(fēng)系統(tǒng)的復(fù)雜的海陸氣相互作用，而與此同時季風(fēng)系統(tǒng)又受外部強(qiáng)迫和內(nèi)部變率的共同影響。
　　地形可以通過強(qiáng)迫空氣向上抬升而影響天氣，隨著空氣的上升，氣壓和溫度變化會導(dǎo)致降水，這種現(xiàn)象被稱為“地形效應(yīng)”或“地形降水”。盡管人們認(rèn)識到地形會影響季風(fēng)，但關(guān)于全球高大地形對季風(fēng)環(huán)流和降水的直接影響仍存在很多爭論。
　　何編解釋說：“基于觀測海表溫度和海冰強(qiáng)迫，我們提供了三套全球季風(fēng)長期變化的集合模擬試驗(yàn)，從初始化方法上來減少模式不確定性。我們也在GMMIP Tier-3試驗(yàn)中提供高時間頻率輸出以便通過瞬變過程更好地了解青藏高原在全球季風(fēng)系統(tǒng)中的作用。”
　　這是作者為IPCC CMIP6 世界氣候研究計劃撰寫的兩篇論文之一。另一篇論文描述了中科院FGOALS-f3-L模式參加CMIP6 DECK試驗(yàn)中大氣模式比較計劃(Atmospheric Model Intercomparison Project, AMIP)這一基準(zhǔn)試驗(yàn)的模擬數(shù)據(jù)。
　　何編說：“我們將在下一步模擬中考慮海氣相互作用，因?yàn)檫@也是理解全球季風(fēng)和相關(guān)的地形效應(yīng)的一個重要因素。我們的最終目標(biāo)是改進(jìn)模式對季風(fēng)行為的模擬，以便更準(zhǔn)確地預(yù)測季風(fēng)?！?br/>　　論文鏈接：1 2
　　圖：(a)全球陸地表面氣溫異常的時間序列(單位：K，相對于1951-1980年的異常)。紅線表示GISS數(shù)據(jù)。粗黑線表示三組amip-hist試驗(yàn)的集合平均結(jié)果，而三個集合r1i1p1f1, r2i1p1f1, r3i1p1f1分別用三種虛線表示。(b)與(a)同，但為降水(單位：mm d-1)的結(jié)果。紅線表示GPCC數(shù)據(jù)。

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