內容簡介
《我國短期氣候預測的新理論、新方法和新技術》從簡要迴顧國內外短期氣候預測的曆史和現狀開始,係統介紹瞭我國短期氣候預測研究領域的新理論、新方法和新技術方麵的成果;影響我國氣候短期變化的物理過程、影響因素和變化趨勢;我國短期氣候預測的動力學數值方法、經驗和統計方法、動力和統計降尺度方法等等。書中還著重闡述瞭近年來我國氣候(降水、颱風獲得、沙塵活動、氣溫等等)預測的新方法和新技術,以期為本領域的科研、教學和有關業務部門提供一本兼具理論和實用價值的學術專著。
內頁插圖
目錄
前 言
第1章 國內外短期氣候預測研究的曆史和現狀
參考文獻
第2章 影響我國短期氣候變動的主要物理過程
2.1 影響我國氣溫變動的主要物理過程
2.2 影響我國降水的主要物理過程和預測因子
參考文獻
第3章 影響我國沙塵和颱風活動氣候變動的主要過程和因子
3.1 影響我國春季沙塵天氣的物理過程
3.2 影響西太平洋颱風活動氣候變異的主要物理過程和預測因子
參考文獻
第4章 基於“兩步法”的我國季節性氣候預測研究
4.1 “兩步法”數值氣候預測及其發展曆史和現狀
4.2 基於“兩步法”的我國汛期氣候異常的數值預測
4.3 夏季降水模式結果修正方案的探索
4.4 基於“兩步法”的我國鼕季氣候異常的數值預測
4.5 關於1998年我國夏季降水異常的係統性迴報試驗研究以及全球海溫和大氣
初始場的作用
4.6 小結與討論
參考文獻
第5章 基於“一步法”的我國夏季氣候趨勢預測研究
5.1 “一步法”數值氣候預測及其發展曆史和現狀
5.2 海氣耦閤模式簡介和試驗設計
5.3 基於“一步法”的我國夏季氣候異常數值預測結果
5.4 基於“一步法”海氣耦閤模式産品的最優信息提取和降尺度應用
5.5 結論與討論
參考文獻
第6章 關於“一步法”氣候預測的進一步討論:歐洲DEMETER耦閤模式對當前氣候
變化的迴報能力
6.1 DEMETER計劃介紹
6.2 DEMETER耦閤模式對我國季節降水的迴報能力
6.3 DEMETER耦閤模式對東亞鼕季風年際變化的迴報能力
參考文獻
第7章 我國鼕春季沙塵氣候預測的方法和實踐-
7.1 基於氣候數值模式的我國鼕春季沙塵氣候預測方法和試驗
7.2 基於物理統計方法的我國鼕春季沙塵天氣活動氣候預測模型和檢驗
參考文獻
第8章 我國颱風氣候預測的方法和實踐
8.1 西北太平洋颱風活動氣候變異的主要特徵和影響因素
8.2 基於物理統計方法的颱風活動氣候預測模型
8.3 基於氣候數值模式的颱風活動氣候預測方法和試驗
參考文獻
第9章 年際增量預測思想的提齣和應用
9.1 年際增量預測方法的思路和基礎
9.2 基於年際增量預測方法的我國長江流域夏季降水預測
9.3 基於年際增量預測方法的我國華北夏季降水預測
9.4 基於年際增量預測方法的東北夏季降水預測
9.5 基於年際增量預測方法的東北氣溫預測
9.6 基於年際增量預測方法的西太平洋颱風活動預測
9.7 基於年際增量預測的登陸我國熱帶氣鏇數的預測
9.8 小結
參考文獻
第10章 熱帶相似預測思想和對東亞夏季降水的預測
10.1 引言
10.2 歐洲DEMETER計劃模式在東亞區夏季降水預測的效能
10.3 熱帶相似預測思想和方法及其在東亞區夏季降水預測中的應用
10.4 歐亞地區夏季環流場的預報關鍵區
參考文獻
第ll章 基於統計和動力模式相結閤的我國不同區域季節性降水預測新方法
11.1 引言
11.2 動力結閤統計預測思想的提齣
11.3 動力結閤統計預測方法的實際應用
11.4 小結和討論
參考文獻
第12章 統計和動力降尺度預測研究
12.1 統計降尺度研究進展
12.2 統計降尺度方法對江南地區年夏季降水距平的應用研究
12.3 提高我國夏季降水預測能力的一種新思路
12.4 基於RegCM3的動力降尺度預測研究
12.5 基於WRF模式的動力降尺度研究
參考文獻
第13章 總結和展望
略縮語
探索地球氣候係統的深層奧秘:一部前沿氣候科學的綜閤指南 本書旨在為氣候科學領域的研究人員、政策製定者以及對全球氣候變化抱有濃厚興趣的讀者,提供一個全麵、深入且極具前瞻性的知識框架。它聚焦於當前氣候科學研究的前沿動態,著重探討氣候係統各個關鍵組成部分的相互作用機製,以及理解和預測地球未來氣候狀態所麵臨的挑戰與機遇。 第一部分:氣候係統的復雜性與觀測基礎 本捲首先對地球氣候係統進行瞭宏觀而精密的解構。氣候係統並非孤立的氣象現象,而是由大氣圈、水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈這五大圈層通過能量、水分和物質的交換而形成的、高度耦閤的非綫性動力係統。 大氣環流的精細描繪與動力學基礎: 詳細闡述瞭全球尺度的環流模式,如哈德裏環流圈、沃剋環流和費雷爾環流的結構、形成機製及其季節性變化。重點解析瞭中尺度天氣係統(如鋒麵、氣鏇和反氣鏇)在能量嚮極地輸送中的核心作用。深入探討瞭大氣邊界層(ABL)的結構、湍流混閤過程及其與地錶能量平衡的緊密聯係,強調瞭邊界層參數化方案在數值模型中的關鍵地位。此外,本書也迴顧瞭經典大氣動力學理論(如無摩擦、無粘性假設下的基本方程組)的現代應用與局限性,並引入瞭最新的渦鏇動力學理論,以解釋極端天氣事件的産生機理。 海洋環流與氣候的百年尺度調控: 海洋作為地球上最大的熱量和碳的儲存庫,其環流對氣候的長期變化起到瞭決定性的調控作用。本書詳細分析瞭全球溫鹽環流(Thermohaline Circulation, THC)的驅動力、路徑和對全球熱量再分配的影響。針對關鍵的區域性海洋現象,如厄爾尼諾-南方濤動(ENSO)、太平洋十年際振蕩(PDO)和北大西洋濤動(NAO),進行瞭深入的機理探討,闡明瞭它們如何通過海氣耦閤過程,影響全球尺度的氣候異常。章節中還涉及深海熱量吸收的機製、海洋碳循環(包括溶解泵和生物泵)的最新觀測數據和模型約束。 冰雪圈的反饋機製: 冰雪圈的變化,尤其是極地冰蓋和全球山地冰川的消融,是氣候變暖最直觀的證據之一。本書詳細評估瞭冰雪反照率(Albedo)對地錶能量收支的顯著反饋效應。針對海冰動力學,闡述瞭其與海洋環流、風場之間的相互作用,以及北極放大效應的物理機製。對於永凍土區的熱力學狀態和碳釋放潛力,本書整閤瞭最新的遙感監測數據和現場觀測結果,構建瞭更精細的參數化方案。 地錶過程與生物地球化學循環: 強調瞭植被覆蓋、土壤濕度和土地利用變化(LULCC)在區域乃至全球氣候中的作用。土壤水分的變異如何通過蒸散發過程調節地錶感熱通量,進而影響局地降水。生物地球化學循環部分,重點分析瞭碳、氮、磷循環與氣候變化的耦閤關係,特彆是森林碳匯能力的動態變化和濕地甲烷排放的驅動因素。 第二部分:氣候模型的發展與不確定性分析 本書的第二部分著眼於氣候預測的“工具箱”——氣候模型。它不僅介紹瞭當前主流模型的架構,更深入剖析瞭構建高精度模型所依賴的計算科學基礎。 全球氣候模型(GCMs)與區域氣候模型(RCMs): 詳細闡述瞭耦閤氣候模型(Coupled General Circulation Models, CGCMs)的結構,包括大氣動力學核心、輻射傳輸方案、雲和降水參數化(特彆是雲反饋的不確定性來源)以及海洋動力學模塊的演進。對比瞭GCMs在處理大尺度氣候變化趨勢上的優勢與在模擬區域極端事件上的局限性。隨後,重點介紹瞭區域氣候模型(RCMs)如何通過嵌套和降尺度技術,提供更高分辨率的區域氣候信息,並討論瞭動力降尺度與統計降尺度方法的優缺點。 氣候敏感性與模型評估: 核心議題之一是氣候敏感性(ECS/TCR)的評估。本書係統梳理瞭自IPCC曆次評估報告以來,如何通過古氣候約束、現代觀測和模型模擬結果的交叉驗證來收斂敏感性範圍。對模型性能的評估,采用瞭基於觀測的指標體係,涵蓋瞭對均值、方差和極端事件的模擬能力,突齣瞭在特定物理過程(如氣溶膠-雲相互作用)上模型間的係統性偏差。 古氣候數據在模型檢驗中的應用: 闡釋瞭如何利用冰芯、樹木年輪、沉積物等代用資料,重建過去的氣候狀態,並將這些重建結果作為檢驗和校準現代氣候模型長期性能的重要基準。特彆關注瞭在冰期-間冰期轉換和中全新世氣候最適期等關鍵時期的模型模擬能力。 第三部分:極端氣候事件的歸因與風險評估 隨著氣候變化的影響日益顯著,理解和量化特定極端天氣事件與氣候變化背景的關聯性成為迫切需求。 極端事件的統計與物理學定義: 明確界定瞭熱浪、暴雨、乾旱、強颱風等極端事件的統計閾值和物理特徵。引入瞭基於百分位數和基於模型模擬的事件分類方法。 歸因科學(Attribution Science)的最新進展: 詳細介紹瞭“可歸因性”研究的最新方法論,特彆是概率歸因法和風險比法。通過比較“有(人類影響的)”氣候和“無(自然變率的)”氣候場景下的事件發生概率,量化人為因素對特定極端事件發生頻率或強度的貢獻。分析瞭在不同類型極端事件中,歸因結果的可靠性和不確定性來源。 風險評估與情景分析: 轉嚮未來氣候風險的評估。本書基於最新的社會經濟路徑(SSPs)和代錶性濃度路徑(RCPs),展示瞭未來不同時間尺度(2050年、2100年)下,區域氣候變化對水資源、農業和基礎設施的潛在影響,強調瞭氣候風險評估中不確定性傳播鏈條的管理。 總結: 本書力求提供一個多維度、跨尺度的氣候科學全景圖,旨在促進對地球氣候係統內在機製的更深層次理解,並為應對全球氣候變化挑戰提供堅實的科學基礎。其內容深度和廣度,完全聚焦於氣候係統的基本物理、化學和生物過程,以及當前科學界對這些過程的認知和建模能力的前沿探索。