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气候动力学新理论——全球大气环流的三型分解

Science China Press

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IMAGE: 1948~2011年850hPa年平均水平型、经圈型及纬圈型环流的动能分布特征, 其中(a)~(c)为全球大气环流三型分解的计算结果, 而(a)~(c)为NCEP/NCAR再分析资料的计算结果 view more 

Credit: ©《中国科学》杂志社

气候变化已在全球范围内造成了规模空前的影响。然而,长期以来,气候预测缺乏完整的基础理论体系,使得气候预测的准确率受到根本性的限制。最近的一项研究进展—全球大气环流的三型分解理论,介绍了气候预测基础理论研究方面开创性的研究成果。

研究相关的论文题为:“全球大气环流的三型分解理论”(英文题为: “Theory of three-pattern decomposition of global atmospheric circulation”),近期在线发表于《中国科学:地球科学》及SCIENCE CHINA Earth Sciences(英文版),由兰州大学胡淑娟教授担任第一作者与通讯作者撰写。论文全面呈现了胡淑娟教授团队多年来在气候动力学基础理论研究方面的成果,同时也总结了他人在全球大气环流表示方面的研究进展,是气候预测的系统性重要理论。

在全球变暖的背景下,全球重大自然灾害呈上升趋势,造成严重的经济损失和人员伤亡。我国由于特殊的地理环境,长期受气象灾害的严重影响,其中以干旱和洪涝灾害尤为显著。因此,以旱涝预测为焦点的月-季节尺度的气候预测一直都是国家发展的重大需求。然而,现有的气候模式预报的准确率远远不能满足实际需要。气候预测不准的根本原因在于气候动力学基础理论的欠缺。

胡淑娟表示,自2001年起,她跟随我国著名气象学家丑纪范院士攻读博士学位,开始从事全球大气环流动力学理论研究工作至今。丑纪范院士一生致力于长期数值天气预报的基础理论和方法以及有关的大气和海洋动力学,特别是非线性动力学问题研究,是中国和国际上大气科学领域内少数专攻大气理论研究并做出重要贡献的学者之一。全球大气环流三型分解理论正是在丑纪范院士带领下,针对月-季节时间尺度的气候预测问题所开展的系统性基础理论研究工作。该理论基于实际大气环流中具有水平型的Rossby波、经圈剖面内的Hadley环流和纬圈剖面内的Walker环流的基本事实,首次定量化地提出全球水平型、经圈型及纬圈型环流的新定义,原创性地发展了全球大气环流三型分解模型,构建了全球大尺度环流动力学方程组理论,形成了完整的气候动力学新理论框架,弥补了传统研究中人为划分中高纬大气动力学和低纬度大气动力学的不足。

中国科学院院士、我国著名气候动力学家吴国雄曾在一段时间内关注该项工作的研究进展。吴国雄院士评价该理论“为研究中高纬度大气环流与低纬度大气环流之间、水平环流与垂直环流之间复杂的相互作用问题提供了一种可行方法,是一项具有国际水平的原始性创新研究成果。” 该项研究得到了国家重点研发计划(批准号:2017YFC1502300)第五课题(批准号:2017YFC1502305)和国家自然科学基金面上项目(批准号:41775069、41975076)共同资助。

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更多详情请阅原文:

胡淑娟,周冰倩,高晨斌,许之航,王庆万,丑纪范. 2020. 全球大气环流的三型分解理论, 中国科学:地球科学, 50, doi: 10.1360/SSTe-2019-0229 http://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SSTe/doi/10.1360/SSTe-2019-0229?slug=fulltext

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