2025-12-05
在国家火星探测任务推动下，火星沙尘循环（含全球性沙尘暴 GDS）对其天气气候的重要性备受关注。为填补我国自主火星大气数值模拟空白，大气所依托多项目联合资助，研发火星大气环流模式 GoMars。该模式引入沙尘湍流混合过程、约束地表起沙通量，完整涵盖沙尘抬升、平流、沉降等关键过程，完成 50 个火星年模拟，系统揭示了火星沙尘循环的多时间尺度变率特征。
在国家火星探测任务的驱动下，对火星天气气候系统有重要影响的沙尘活动成为中国行星大气科学家研究的重要议题之一。从广义上看，火星的沙尘循环系统涵盖了所有与沙尘相关的过程与机制，其中包含各种尺度的沙尘暴。这一系统在塑造火星日常天气的同时，更在其长期气候演化中扮演着核心角色。其中，“随机”爆发的全球性沙尘暴（Global Dust Storm，简称GDS），是典型的极端天气事件，也是引发火星气候出现显著年际变率的主要驱动...
2025-11-26
全球变暖下，海洋受多气候影响因子复合作用，而以往研究多聚焦单因子，复合变化定义成难点。11月25日，中科院大气所牵头联合国际团队在《Nature Climate Change》发表论文，提出复合气候影响因子定义与评估框架，引入涌现时间分离趋势信号与短期变率，给出监测方法及暴露度指标，可三维识别海洋复合变化。
在全球气候变化背景下，海洋正同时承受多个气候影响因子的共同作用和影响，也即“复合气候影响因子（Compound climatic impact-drivers）”：例如海洋变暖、变咸/变淡、缺氧、酸化等多个要素同时同地发生显著变化，并通过联合、叠加、因果效应等复杂相互作用，往往会使海洋生态系统承受的环境压力呈现“1+1>2”的效应。但是，以往海洋气候研究及风险评估往往针对单个气候影响因子开展，然而海洋生物在同一时刻会受到多个要素的...
2025-11-26
数据驱动天气预报模型面临极端事件低估和不确定性量化不足的挑战，根源在于未能显式表征初始条件、模式偏差和随机过程三种不确定性来源。中国科学院大气物理研究所陈曦研究员团队提出的GenEPS系统，通过学习大气状态高维概率分布并采用随机微分方程编辑技术，为确定性预报模式赋予集合预报能力，有效解决多模式融合问题。
中国科学院大气物理研究所陈曦研究员团队在数据驱动的集合预报算法研究上取得重要进展。相关研究成果以“生成式超级集合增强天气预报”（Boosting weather forecast via generative superensemble）为题，发表于《npj climate and atmospheric science》。数据驱动天气预报模型虽已在计算效率和确定性预报技巧上接近传统数值模式，但仍面临预报场过度平滑导致极端事件被系统性低估以及缺乏可靠不确定性量化能力等关键挑战，其根...
2025-11-14
热带气旋的致灾潜力由强度与尺度共同决定，其中尺度表征大风风场的覆盖范围，且相较于强度具有显著非对称特征。为厘清热带气旋尺度非对称演变的物理特征，中国科学院大气物理研究所陈光华团队聚焦垂直风切变这一关键环境因子，通过统计分析与数值模拟，系统探究不同强度垂直风切变对热带气旋尺度非对称演变的影响，为热带气旋尺度预报的提升提供科学指导。
热带气旋的致灾潜力由强度与尺度共同决定，其中尺度表征大风风场的覆盖范围，且相较于强度具有显著非对称特征。随着我国社会经济快速发展，精细化热带气旋尺度预报成为提升灾害防御能力的迫切需求。但当前热带气旋尺度预报能力仍显不足，主要原因在于对尺度非对称演变的影响因子及物理机制认识尚不够深入和完善。为厘清热带气旋尺度非对称演变的物理特征，中国科学院大气物理研究所陈光华团队聚焦垂直风切变这一关键环境因子，...
2025-10-24
中国科学院大气物理研究所地球系统数值模拟与应用全国重点实验室陈曦研究员团队自主研发了高性能动力框架 LMARSpy，采用A网格来储存变量，使用专为大气定制的低马赫数黎曼求解器（LMARS）求解可压缩欧拉方程组，兼具高精度与高稳定性。
全球数值天气预报正迈入千米级非静力模拟的新时代。然而，高分辨率非静力模式面临三大核心挑战：第一，模式在不连续区域中容易出现非物理振荡，影响模拟的真实性；第二，能精细刻画垂直运动的非静力模式，其时间积分步长受限于垂直CFL条件，导致计算效率受制明显；第三，随着GPU为代表的异构算力的爆发式增长，异构计算已成为高性能计算（HPC）的核心发展方向，然而气象模式对异构算力的适配不足。这些瓶颈制约着未来全球公里级...
2025-10-10
数值模式是认识气候系统、开展天气气候预测的核心工具，提高其水平分辨率可更精准捕获中小尺度对流与复杂地形区环流特征，助力提升极端降水模拟预测能力。面向下一届CMIP7模式比较计划，中国科学院大气物理研究所最新研发出CAS FGOALS-f3气候系统模式的大气分量模式FAMIL 12.5km高分辨率版本，并完成1979~2021年近40年的大气模式比较计划（AMIP）标准试验。
数值模式是认识气候系统和开展天气气候预测的核心工具，提高模式的水平分辨率能更准确捕获中小尺度对流和复杂地形区的环流特征，有助于提高对极端降水的模拟和预测。面向下一届CMIP7模式比较计划，中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室（LASG）最新研发了CAS FGOALS-f3气候系统模式的大气分量模式FAMIL 12.5km高分辨率版本，并完成了1979~2021年近40多年的大气模式比较计划（AMIP）标准试验。...
2025-10-09
9 月 30 日，《Nature Reviews Earth & Environment》发表中科院大气所牵头、19 家单位合作的综述论文，该研究获地球系统数值模拟装置（EarthLab）等支持。研究显示，1960 年以来全球上层 2000 米海洋层结每十年增 0.8±0.1%，热带为主且由温度驱动。依托相关模拟手段，CMIP6 模式预估：低排放情景下本世纪 50-60 年代层结或降，中高排放则持续增强。
全球气候变化背景下，随着海洋温度、盐度变化，海洋“上轻、下重”的密度层结特征显著增强，这是海洋气候变化的一个核心特征，具有重要的气候和生态意义。探究海洋层结变化事实、机制并揭示其气候影响，是海洋和气候变化研究领域的热点和焦点问题。9月30日，Nature Reviews Earth & Environment发表了由中国科学院大气物理研究所牵头、联合国内外19家单位的研究人员共同撰写的综述论文（题目：Ocean stratification in a warmin...
2025-09-16
气候模式模拟存系统性偏差与空间分辨率不足问题，现有国际计划存计算资源消耗大等局限。中国科学院大气物理研究所团队提出 MVGDM，可将全球气候模式输出分辨率从约 100 公里降至 25 公里并校正偏差，应用于 GFDL-ESM4 模式关键变量成效显著，还能改善多变量相关偏差，优于部分模型与传统方法。
气候模式模拟是研究气候变化的重要工具，为理解气候变化、制定适应性政策以及降低气候风险提供了重要依据。然而，当前气候模式的发展仍面临两个核心挑战：模式本身的系统性偏差和空间分辨率不足。模式偏差会导致全球和区域尺度上的模拟与预测出现误差，在极端天气事件的模拟中尤为明显；有限的分辨率则限制了模型对中小尺度过程（如对流、热带气旋等）的表征能力，影响了极端事件模拟和区域气候分析的可靠性。已有一些国际计划...
2025-09-10
中国科学院大气物理研究所李婷婷研究团队联合多家单位开展了系统综述，全面评估了现有关于湿地CH₄排放、陆地CH₄吸收和陆地N₂O排放的研究进展。
中国自然陆地生态系统长期受到人类活动的深刻影响，如湿地垦殖、植树造林和草地退化等，这些过程显著改变了甲烷（CH₄）与氧化亚氮（N₂O）的源汇格局，也增加了科学评估的不确定性。然而，现有研究多集中于单一气体或单一生态系统，且方法上往往依赖单一途径，难以全面揭示中国非 CO₂温室气体的整体收支与综合变暖效应（GWP）。针对这一问题，中国科学院大气物理研究所李婷婷研究团队联合多家单位开展了系统综述，全面评估了...
2025-08-04
青藏高原是全球气候重要的地形强迫，长久以来，人们对青藏高原冬季气候影响的认知，主要集中在其对西风气流的阻挡作用上。本研究结果表明，青藏高原的非绝热冷却异常主要集中在近地表浅层（厚度约88 hPa），地面强度最强，向上迅速衰减，呈现“下重上轻”的垂直结构。冬季高原的非绝热冷却异常有两个重要作用，一方面，能够激发沿着高原斜坡的近地层异常下降流（katabatic flow）；另一方面，冷却相关的垂直结构能够在高原近地层制造大量正PV。由冬季高原地表冷却激发的异常下降流，能够携带正PV进入西伯利亚高压区，削弱西伯利亚高压，进而减弱东亚冬季风，引起我国冬季偏暖。
位涡（PV）是理解大气运动的重要理论工具。根据PV理论，地表的热力异常是制造PV，驱动大气环流异常的源动力。青藏高原是全球气候重要的地形强迫，长久以来，人们对青藏高原冬季气候影响的认知，主要集中在其对西风气流的阻挡作用上。那么，冬季高原的热力异常是否能够参与区域气候调控？高原地表的非绝热冷却异常通过什么样的大气过程影响周围区域气候？近日，中国科学院大气物理研究所生宸副研究员、吴国雄院士、刘屹岷研究员...
2025-07-29
通过对古气候重建、同化数据及多模式模拟数据的对比分析，新研究发现在冰期-间冰期时间尺度上，海洋热含量变化存在显著的“型态效应”。
最近的观测和模拟研究表明，过去90万年以来在冰期-间冰期循环尺度上，海洋平均温度变化与全球平均海表温度变化相当，即海洋热储存效率约等于1（Zhu et al., 2024; Clark et al., 2025）。如末次冰消期（距今约2万年至1万年前）平均海表温度升高了约3°C，与此同时海洋平均温度也升高了约3°C，对应海洋热含量增加约17*1024焦耳。对冰消期海洋热含量及海洋热储存效率的研究将深化我们对长时间尺度上海洋热储库作用的理解。通过对...
2025-07-16
中国科学院大气物理研究所等研究团队，基于DEEPC地表能量平衡数据、再分析资料和CMIP6高分辨率模式计划（HighResMIP）结果，考察了全球和亚洲季风区Fs 的模拟偏差及其来源。
地表能量收支是大气与下垫面之间的能量交换，通常用净地表能量通量（Fs）来量化（图1）。地表能量收支可以调节地表温度和蒸散量来控制陆面气候过程和水循环，其变化会改变植物的光合作用、生产力和二氧化碳吸收，从而影响全球能量、水和碳循环过程。因此，Fs的合理模拟对地球能量收支和地表过程研究至关重要。中国科学院大气物理研究所李剑东和刘屹岷研究员联合广东海洋大学的廖晓晴博士、刘春雷教授与曹宁副教授及英国雷丁大学...
2025-05-30
针对“动力-物理相互作用对灰区CPS分辨率敏感性的影响”，中国科学院大气物理研究所地球系统数值模拟与应用全国重点实验室李立娟研究员系统评估了KF方案在灰区尺度下的分辨率敏感性，揭示了动力-物理相互作用对KF方案分辨率依赖性的作用机制。
对流参数化方案（CPS）的分辨率敏感性是天气与气候模拟中的重要问题，主要体现在不同网格分辨率下对流过程对模拟结果的影响。随着模式分辨率逐步提升至“灰区”（1–10 km），部分对流可显式解析，部分仍需参数化。因此，基于传统CPS的模式模拟表现出较大不确定性。目前相关研究多将分辨率敏感性归因于CPS本身，然而针对模式内部动力与物理过程、特别是动力-物理之间的复杂相互作用对CPS分辨率敏感性的影响尚未被深入研究，这使...
2025-05-22
研究发现，南亚夏季风在过去暖期和未来预估中呈现类似的变化特征，表现为南亚地区降水总体增加，孟加拉湾季风槽环流减弱，阿拉伯海北部季风环流增强。季风降水的增加，一方面来源于全球平均增暖引起的大气水汽含量增加，与之相关的热力项遵循“湿更湿，干更干”特征；另一方面来源于副热带欧亚大陆及北非地表增暖加剧所驱动的季风环流变化，通过温度平流导致南亚地区动力项呈现“南干北湿”的非均匀空间格局。
近日，中国科学院大气物理研究所周天军研究员团队在Nature发表题为“Past warm intervals inform the future South Asian summer monsoon”的研究论文，揭示了不同气候增暖背景下南亚夏季风变化机制的一致性，强调了古气候参照物在提升未来气候预估准确性方面的重要潜力。该研究综合了国际耦合模式比较计划CMIP6所涵盖的过去和未来共六种增暖情景，包括中上新世（~3.3–3百万年前）、末次间冰期（~12.7万年前）、中全新世（~600...
2025-04-17
极端降水事件因其致灾性而备受关注，但深入理解和准确预测极端降水仍然是一项巨大的挑战。除频率和强度外，降水的持续时间也是衡量降水极端性的重要指标。然而，IPCC指出，目前关于降水持续性的研究仍较为有限。在本研究中，我们聚焦于全球海洋模态与中国夏季极端持续性降水（SEPP）之间的月际至年际预测问题。
极端降水事件因其致灾性而备受关注，但深入理解和准确预测极端降水仍然是一项巨大的挑战。除频率和强度外，降水的持续时间也是衡量降水极端性的重要指标。然而，IPCC指出，目前关于降水持续性的研究仍较为有限。在本研究中，我们聚焦于全球海洋模态与中国夏季极端持续性降水（SEPP）之间的月际至年际预测问题。研究基于1961–2020年台站逐日降水数据和多套格点观测数据，筛选出包括ENSO、印度洋海温海盆一致模（IOB）、太平洋年...
