NUIST地球系统模式研发及对末次盛冰期全球季风活动的模拟

NUIST地球系统模式模拟热带气旋活动的气候特征分析吴启蒙;吴立广;曹剑【摘要】采用恒定的现代外部强迫驱动第一版NUIST地球系统模式,进行了40年全球热带气旋活动模拟,分析了热带气旋活动的气候特征,并与1977—2016年观测资料对比分析.结果表明:该模式能够模拟出与热带气旋类似的结构特征,在热带气旋活动活跃的海区,模拟热带气旋生成的空间分布和影响范围与观测基本一致,但是各个海区热带气旋的生成频数与观测还存在差异.除了北印度洋海区,各个海区热带气旋生成频数的季节变化与观测相似.模式在西北太平洋海区模拟结果最好,能模拟出热带气旋的生成范围和盛行路径;在北印度洋地区模拟结果较差,北印度洋海区的相对涡度模拟与观测存在较大差异,这是模式未能模拟出北印度洋热带气旋双峰特征的主要原因.【期刊名称】《气候变化研究进展》【年(卷),期】2019(015)002【总页数】12页(P107-118)【关键词】热带气旋;活动特征;NUIST地球系统模式(NESM);大尺度环境场【作者】吴启蒙;吴立广;曹剑【作者单位】南京信息工程大学太平洋台风研究中心,南京 210044;南京信息工程大学太平洋台风研究中心,南京 210044;南京信息工程大学太平洋台风研究中心,南京 210044【正文语种】中文引言Manabe等[1] 首次指出全球气候模式（GCM）可以在热带气旋活动地区模拟出与热带气旋结构类似的系统，但是低分辨率模式模拟的热带气旋尺度偏大、强度偏弱。

Vitart等[2] 的全球模式模拟表明，模式可以模拟热带气旋活动的气候特征，以及一些结构特征（低层辐合、高层反气旋性环流和辐散运动)。

但是在低分辨率的全球模式中模拟的热带气旋频数比观测少，且模拟出的热带气旋缺少明显的内核结构，如台风眼、眼墙或螺旋雨带等。

Murakami等[3] 使用高分辨率的全球模式模拟了1979—2003年全球热带气旋的活动情况，结果表明，模式在全球热带气旋活动相对活跃的6个海域能够较好地模拟出热带气旋活动，且20 km分辨率的模式模拟结果优于60 km分辨率的模式。

地球气候系统与气候变化模拟地球气候系统与气候变化模拟是当前全球范围内备受关注的热门话题。

随着气候变化对人类社会造成的严重影响日益显现，准确预测和模拟气候变化的能力变得尤为重要。

本文将从地球气候系统的基本原理入手，介绍气候模拟的基本概念和方法，进一步探讨气候变化模拟的挑战和前景。

地球气候系统是一个复杂的动力系统，由大气、海洋、陆地和冰雪覆盖等多个互相作用的组成部分组成。

这些组成部分之间通过能量、物质和动量的交换相互联系，形成了一个相互依赖、相互影响的整体。

了解地球气候系统的运行机制对于气候变化模拟至关重要。

气候模拟是通过运用数学模型来模拟和预测气候系统的变化。

气候模型基于对地球气候系统的理论认识，将其抽象成一系列方程和参数，通过计算机模拟来推演气候系统的行为。

气候模型一般分为大气模式、海洋模式和陆面模式等多个子模块，再以耦合方式组合而成。

这些模型需要考虑诸如大气辐射传输、陆面生态过程、海洋混合过程等复杂的物理、化学和生态过程，因此其建模和计算难度极高。

气候变化模拟的挑战主要包括以下几个方面。

首先，气候系统是一个非常复杂的系统，其中存在着各种不确定性和非线性行为，如云的形成和变化、陆地表面变化等。

这些不确定性和非线性行为增加了气候模拟的难度，使得模型结果的准确性以及对不同影响因素的响应还存在一定的不确定性。

其次，气候数据的获取和处理也是一个难题。

地球气候系统涉及的空间和时间尺度都非常巨大，数据采集的精度和覆盖范围往往成为制约气候模拟的瓶颈。

此外，还有气候模型本身的局限性，如对某些影响因素的处理可能并不完善，以及模型参数的选择也可能对结果产生较大的影响。

尽管面临各种挑战，气候变化模拟仍然具有巨大的潜力和前景。

随着计算能力的不断提高和数据采集技术的发展，气候模型的精度和分辨率将进一步提高。

此外，气候模型的不断演进和验证也将有助于增强我们对气候系统的认识和理解，进而提高气候变化模拟的准确性和可靠性。

最重要的是，气候模拟的研究成果将有助于人们更好地认识和应对气候变化对人类社会和生态环境的影响，有助于为全球气候治理提供科学依据。

末次间冰期全球气候瞬变模拟与平衡态模拟的对比研究江南萱;燕青;王会军【期刊名称】《地学前缘》【年(卷),期】2024(31)1【摘要】采用水平分辨率约1°的地球系统模式CESM,本研究开展了末次间冰期129~124 ka的瞬变模拟试验(TGCS-LIG)和127 ka的平衡态切片模拟试验(127ka-LIG),量化了数值试验方案对模拟的末次间冰期全球气候的影响,以期加深理解造成模拟结果与重建数据之间分歧的可能原因。

TGCS-LIG试验和127ka-LIG 试验均表明:末次间冰期全球年平均温度较工业革命前低,降温幅度分别为0.4℃和0.2℃;在夏季,北半球升温(1.2/1.5℃),而南半球降温(0.9/0.7℃)。

就年降水而言,末次间冰期北半球季风区降水增加,南半球季风区降水减少,但存在显著的区域差异。

与重建数据相比,TGCS-LIG试验和127ka-LIG试验的模拟-数据符号一致性与均方根误差均相近,但127ka-LIG试验模拟效果略好。

TGCS-LIG试验与重建的全球年平均(夏季)海温符号一致性为34.9%~44.7%(36.8%~42.5%),较127ka-LIG偏差约2%~4%(约5%~7%);均方根误差为2.9~3.2℃(2.9~3.4℃),较127ka-LIG试验偏差小于约0.1℃。

对于全球年平均降水,TGCS-LIG试验与重建数据的符号一致性为63.8%,略高于127ka-LIG试验(63.1%)。

相较于模拟和重建之间的绝对偏差而言,数值试验方案对于改进两者分歧的作用十分有限。

需要注意的是,TGCS-LIG试验表明:末次间冰期全球关键气候模态的年际变率在129~124 ka间存在显著的内部变化,其中ENSO年际变率随时间逐渐增强,北半球环状模与南半球环状模的年际变率呈现千年尺度波动的特征;而127ka-LIG试验无法刻画气候模态的时间演变特征。

总之,本文研究结果表明,采用平衡模拟试验或是瞬变模拟试验并不是造成末次间冰期模拟-数据分歧的主要原因,但开展高时空分辨率的瞬变模拟试验对研究末次间冰期气候变率具有重要的科学价值。

地球气候系统模型评估及未来预测地球气候系统模型是一种用于研究和模拟地球气候变化的工具，它可以帮助我们更好地了解和评估地球气候的变化趋势，从而做出未来的气候预测。

在过去几十年里，人类活动引起的气候变化日益严重，因此，评估和预测地球气候变化对我们理解现象、制定政策和采取应对措施至关重要。

地球气候系统模型是基于气候科学的研究和数据积累而建立的。

它模拟并尝试理解地球的大气、海洋、陆地和冰雪系统之间的相互作用，以及它们对全球气候的影响。

这些模型使用复杂的数学方程式来模拟和预测地球气候系统的物理和化学过程，包括大气循环、海洋运动、陆地生态系统和冰雪融化等。

地球气候系统模型评估是通过与实际观测数据进行比较来验证模型的准确性和可靠性。

这些实际观测数据包括气象站、遥感观测、冰芯样品、海洋浮标等收集到的数据，以及先前的气候变化事件和现象记录。

通过与这些数据进行比对，我们可以对地球气候系统模型进行评估，检验其预测能力和适用性。

评估地球气候系统模型的目的是确定模型在描述和预测气候变化方面的准确性和不确定性。

通过评估模型的结果，我们可以识别模型中存在的误差或不完整性，并进一步改进和调整模型以提高其准确性。

未来气候预测是根据当前的气候观测数据和已有的地球气候系统模型结果进行的。

这种预测旨在通过模拟不同的气候变化情景，预测未来的气候趋势和变化。

一些常见的气候变化情景包括温室气体排放的增加、大气颗粒物浓度的变化以及森林覆盖率的变化等。

通过对这些情景进行建模和模拟，我们可以预测未来数十年或数百年内可能发生的气候变化情况。

然而，未来气候预测存在一定的不确定性。

这是因为气候系统本身是非常复杂的，受到许多不确定因素的影响，例如人类活动的变化、自然事件的突发等。

此外，地球气候系统模型也有其局限性，某些物理和化学过程的模拟可能存在误差。

因此，对于未来气候的预测结果要保持谨慎，并同时考虑到不确定性和可能的变化。

尽管存在不确定性，但地球气候系统模型评估和未来预测的研究对我们的决策制定和减缓气候变化非常重要。

全球变化12-15年真题全球变化12年真题一、概念题：1、季风及季风系统答：一般来说，季风指近地面层冬夏盛行风向接近相反且气候特征明显不同的现象。

产生季风的环流系统称为季风系统。

2、小冰期答：大约15世纪初开始，全球气候进入一个寒冷时期，通称为“小冰期”，小冰期结束于20世纪初期。

3、末次冰期最盛期答：末次冰期最盛期指第四纪末次冰期最盛期。

末次冰期最盛期中气候最冷、冰川规模最大的时段，出现距今18 000年前后。

全球性气温降低到最低，年均气温比现今低6℃左右，高山及高纬度地区的冰川推进到最大范围，北美大陆的覆冰面积高达60%，冰盖厚可达3千米，一些地区冰盖扩延至北纬40°以南；欧洲和西伯利亚也有巨大的冰盖。

4、Heinrich事件答：地质学家哈特穆特·亨里奇发现北大西洋末次冰期的沉积物中，普遍存在6次大的冰漂碎屑含量高，而有孔虫含量较低的层位，相应的这些层位形成时海洋表面温度和盐度下降、劳伦泰冰盖东部边界产生大量冰山流，反映了6次较大的冰山崩塌融化过程，因此这6次事件被命名为Heinrich事件。

5、黑碳气溶胶的气候效应答：由于黑碳气溶胶在从可见光到红外的波长范围内对太阳辐射都有强烈的吸收效应, 所以对区域和全球气候有着重要的影响。

2000年的IPCC报告指出，黑碳气溶胶能够导致正的辐射强迫, 从而极大地减弱气溶胶对地球的冷却效果。

部分学者的研究表明，减少黑碳和有机碳的排放比减少二氧化碳和甲烷的排放更能减慢全球变暖。

随雪花从天而降的黑碳加速了青藏高原冰川的融化；而且，融化的雪水并不能带走黑碳，因此黑碳排放对青藏高原西北部冰川的融化有相当贡献。

6、硫酸盐气溶胶的气候效应答：硫酸盐气溶胶作为一种细颗粒物, 可以通过直接气候效应和间接气候效应影响气候。

直接效应是指气溶胶粒子散射或吸收太阳辐射, 改变地气系统净吸收的太阳辐射通量, 影响辐射收支平衡。

间接效应分为第一间接效应(又称云反照率效应或Twomey效应)和第二间接效应(又称云生命期效应或Albrecht效应)。

地球古气候记录与全球气候变化模拟相结合解析全新世暖期预测问题讨论随着全球气候变化的加剧，人们越来越关注地球过去的古气候变化，以理解当前和未来的气候趋势。

而在解析全新世暖期的预测问题上，地球古气候记录与全球气候变化模拟的结合应用被广泛应用。

本文将讨论这种结合方法，以及在全新世暖期预测中所面临的一些挑战。

地球古气候记录是科学家们通过研究地球历史上保存下来的化石、岩石和冰芯等材料，重建过去的气候状况的一种方法。

通过分析这些记录，科学家们可以了解地球过去的气候变化，并找到与当前和未来气候趋势相似的模式。

古气候记录可以提供地球历史上气候的时间序列，以及气候变化的原因和机制。

全球气候变化模拟是利用数学模型和计算机技术，对全球气候系统进行数值模拟和预测的一种方法。

这些模拟模型可以帮助科学家们理解不同气候因素之间的相互作用，以及气候变化的驱动因素。

通过模拟不同的气候变化情景，科学家们可以预测未来的气候变化趋势，并评估不同的应对策略。

将地球古气候记录与全球气候变化模拟相结合，可以提供更全面、准确的全新世暖期预测。

首先，地球古气候记录可以为模型提供校准和验证的数据，以提高模拟结果的可信度。

通过与过去的气候变化事件进行比较，模型可以更好地模拟和预测未来的气候变化趋势。

其次，地球古气候记录还可以提供模型缺失的信息。

由于气候模拟的局限性，可能存在一些未被模型捕捉到的气候变化机制。

通过研究古气候记录，可以发现这些未被模拟的气候变化机制，并将其纳入模型中，提高模拟结果的准确性。

但是，将地球古气候记录与全球气候变化模拟相结合也面临着一些挑战。

首先，地球古气候记录的精确性和完整性会受到限制。

古气候记录往往只能提供有限的信息，且可能受到保存和获取的难度、样本数量和质量等因素的影响。

这就要求科学家们在使用这些记录时要谨慎考虑其局限性。

其次，全球气候变化模拟也有一定的不确定性。

模型的参数选择、数据处理方法和输入数据的准确性等都会对模拟结果产生影响。

南京信息工程大学季风研究若干重要进展回顾作者：何金海徐海明王黎娟祁莉朱志伟马静罗京佳来源：《大气科学学报》2020年第05期摘要回顾了南京信息工程大学（简称南信大）建校60年来季风研究的主要历程以及在亚洲季风，特别是在东亚季风研究方面取得的重要成果。

20世纪80年代至21世纪初，中美季风合作、中日季风合作和“南海季风试验”3次国际季风合作研究的顺利实施，极大地推进了南信大季风研究团队的组建和壮大，同时也催生了一系列创新性成果。

团队首先揭示了东亚季风与印度季风环流的差异，提出了东亚副热带季风的明确概念;发现了东亚副热带夏季风的建立独立并早于南海夏季风;揭示了“亚澳大陆桥”是北半球春季亚洲季风区对流最活跃的地区，其对流的建立和推进对东亚夏季风的建立至关重要;较早开展了东亚季风区季节内振荡北传特征和机制的研究并成功应用于东亚季风区延伸期预报。

这些创新性成果的取得为季风研究做出了重要贡献。

近年来，南信大秉承“開放发展、联合发展”的办学理念，大力引进高层次人才，进一步推动了季风研究。

作为国际季风研究的重要力量之一，南信大季风研究团队将始终坚守季风研究阵地，不断深化季风理论认识、提升季风预测水平。

关键词亚洲季风;南海夏季风;东亚副热带夏季风;梅雨;季节内振荡1 季风研究历程季风，一个古老而又神秘的话题。

“南风之薰兮，可以解吾民之愠兮;南风之时兮，可以阜吾民之财兮”，“北风其凉，雨雪其雱;北风其喈，雨雪其霏”。

中华文化里很早就有了对季风的描绘。

夏季盛行偏南风，带来珍贵雨水;冬季盛行偏北风，送来纷飞大雪。

我国地处亚洲季风区，天气气候深受季风活动影响，季风研究具有重要的科学意义和社会价值。

中国的季风研究从20世纪30年代开始，至今已有80多年的历史。

作为一所以大气科学学科为特色的高校，南京信息工程大学（以下简称南信大）为季风研究做出了重要贡献。

南信大已走过60个春秋，其前身是南京气象学院。

学校创立初期，重基础，强实践，以高水平为目标，在艰苦的办学条件下开拓进取，形成了科教融合的办学模式。

末次冰期极盛时陆地生态系统碳库的模式研究
杨昕;王明星
【期刊名称】《自然科学进展》
【年(卷),期】2001(011)010
【摘要】利用计算土壤及植被碳密度的一个简单数学模型,根据全球环流模式(GCM)模拟21000 a前的末次冰期极盛(LGM)时气候状况,对当时陆地生态系统碳库进行了估计.GCM模拟结果显示,LGM时全球陆地平均温度比现在低4.2℃,平均降水低0.2 mm@d-,那时碳储量比现在低372Pg.敏感实验显示,LGM时陆地生态系统碳储量对气候条件的依赖性很大,特别是降水的变化对碳库的影响巨大.平均陆地降水量减小(或增加)1%,陆地生态系统碳储量将减小(或增加)约45.6 Pg;平均温度每上升(或降低)1℃,陆地碳储量将减少(或增加)44 P=g.在设定温度变化为-4.2℃的情况下,如果平均降水减小量由0.2 mm@d-1,变为O.4和0.6 mm@d-1,则碳库减小量将由372 Pg变为652和782 Pg.
【总页数】7页(P1074-1080)
【作者】杨昕;王明星
【作者单位】中国科学院大气物理研究所;中国科学院大气物理研究所
【正文语种】中文
【中图分类】P4
【相关文献】
1.外来植物入侵对陆地生态系统地下碳循环及碳库的影响 [J], 闫宗平;仝川
2.末次冰期最盛时以来气候的能量平衡 [J], 奥姆.,A;张寅生
3.青藏高原北缘末次冰期最盛时期的湖侵及其原因 [J], 李栓科;李世杰
4.青藏高原末次冰期最盛时的冰川与环境 [J], 施雅风;郑本兴;姚檀栋
5.末次冰期最盛时期以来中国东部边缘海潮波系统演变过程的模拟研究 [J], 闾国年;林珲;宋志尧;贾建军
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第22卷　第4期2002年7月 第　四　纪　研　究QUATERNARY SCIENCES Vol .22,No .4July ,2002对青藏高原末次冰盛期降温值、平衡线下降值与模拟结果的讨论3施　雅　风(中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,兰州　730000)摘要 1999年5期《第四纪研究》刊登的“青藏高原冰期环境与冰期全球降温”论文,内容丰富,提出了许多重大问题和新鲜讯息,发人深思。

本文就部分内容进行讨论,认为根据新近若干冰期降温值较大的信息,就得出冰期降温幅度为过去认识的两倍的普遍性推断,还为时过早。

青藏高原新近研究表明夏季降温值是较小的;冰川平衡线高度取决于以夏季温度为标志所提供的消融热量与全年降雪积累量的平衡,单纯就降温值,不能决定平衡线下降值;全球各地气候、地形差别很大,冰期变化也很悬殊,不存在全球均一的1000m 左右平衡线下降值,干旱区的下降值多低于此数。

青藏高原末次冰盛期(LGM )冰川堆积(终碛、侧碛)和侵蚀形态(冰斗、槽谷)一般保存良好、形态鲜明,较易识别,近年已获取测年资料,证明过去地貌法判别的LGM 冰川规模,并以此决定的LGM 平衡线位置基本恰当,当然也有误判者。

从20世纪20年代起,研究者逐渐认识高原内部主要是中西部LGM 平衡线下降值较小,经过多次改进的LGM 平衡线高度分布图显示约有1/3左右地区,平衡线下降值不足300m,实为世所罕见。

其原因可能主要在高原西北部是全球惟一高海拔寒旱核心区域,为极大陆型或极地型冰川分布区,以现代西昆仑山崇测冰川、古里雅冰帽为例,平衡线高度接近6000m,夏季温度低至-2°～-3℃,年消融量除蒸发损失外折合水层厚仅200mm 左右,年积累量为250mm 左右;冰川运动缓慢以塑性变形为主,流动不远,冰期降水有所减少,平均降温即使达到9℃高值,但都处于负温区,增加了冰川冷储,对降低平衡线的作用微弱。

因此,平衡线下降值很小而冰川运动以变形为主特点,严格限制了冰川范围的扩大。