围绕“地球系统与全球变化”重点专项项目“中国极端天气气候事件的形成机理及其预测和归因”2024年度主要进展，从极端事件变化的观测事实、环流特征与动力学机理，海洋关键过程与海气相互作用机理，海洋过程对极端天气气候的影响，陆面过程及其影响研究，极端事件模拟与预测等5个方面介绍了项目的最新研究成果。1）揭示了变暖趋势对中国近40年破纪录高温事件的影响，基于通用热气候指数分析了中国区域极端高温事件的时空变化特征，探讨了不同增暖期中国东部极端降水的演变规律，阐明了长江中下游极端热浪事件的热、动力学特征，并归因了人类活动对亚洲热点区域极端温度事件的影响。2）量化了前期冬季北太平洋涛动对后期ENSO发展的作用，指出热带太平洋年际-年代际变率在超长La Ni?a事件形成有重要贡献；揭示了La Ni?a纬向位置对印度洋偶极子的调制机理，发现ENSO对东海-黑潮区域海温的影响存在季节性反转；开展了黑潮延伸体区域SST异常和海洋热浪的季节可预报性研究，阐明了非线性过程对大气季节内振荡的作用，探讨了多因子影响北大西洋多年代际变化的物理机制。3）揭示了ENSO对晚冬“暖北极-冷欧亚”模态的非对称影响，发现了其与...

围绕“地球系统与全球变化”重点专项项目“中国极端天气气候事件的形成机理及其预测和归因”2024年度主要进展，从极端事件变化的观测事实、环流特征与动力学机理，海洋关键过程与海气相互作用机理，海洋过程对极端天气气候的影响，陆面过程及其影响研究，极端事件模拟与预测等5个方面介绍了项目的最新研究成果。1）揭示了变暖趋势对中国近40年破纪录高温事件的影响，基于通用热气候指数分析了中国区域极端高温事件的时空变化特征，探讨了不同增暖期中国东部极端降水的演变规律，阐明了长江中下游极端热浪事件的热、动力学特征，并归因了人类活动对亚洲热点区域极端温度事件的影响。2）量化了前期冬季北太平洋涛动对后期ENSO发展的作用，指出热带太平洋年际-年代际变率在超长La Ni?a事件形成有重要贡献；揭示了La Ni?a纬向位置对印度洋偶极子的调制机理，发现ENSO对东海-黑潮区域海温的影响存在季节性反转；开展了黑潮延伸体区域SST异常和海洋热浪的季节可预报性研究，阐明了非线性过程对大气季节内振荡的作用，探讨了多因子影响北大西洋多年代际变化的物理机制。3）揭示了ENSO对晚冬“暖北极-冷欧亚”模态的非对称影响，发现了其与...

围绕“地球系统与全球变化”重点专项项目“中国极端天气气候事件的形成机理及其预测和归因”2024年度主要进展，从极端事件变化的观测事实、环流特征与动力学机理，海洋关键过程与海气相互作用机理，海洋过程对极端天气气候的影响，陆面过程及其影响研究，极端事件模拟与预测等5个方面介绍了项目的最新研究成果。1）揭示了变暖趋势对中国近40年破纪录高温事件的影响，基于通用热气候指数分析了中国区域极端高温事件的时空变化特征，探讨了不同增暖期中国东部极端降水的演变规律，阐明了长江中下游极端热浪事件的热、动力学特征，并归因了人类活动对亚洲热点区域极端温度事件的影响。2）量化了前期冬季北太平洋涛动对后期ENSO发展的作用，指出热带太平洋年际-年代际变率在超长La Ni?a事件形成有重要贡献；揭示了La Ni?a纬向位置对印度洋偶极子的调制机理，发现ENSO对东海-黑潮区域海温的影响存在季节性反转；开展了黑潮延伸体区域SST异常和海洋热浪的季节可预报性研究，阐明了非线性过程对大气季节内振荡的作用，探讨了多因子影响北大西洋多年代际变化的物理机制。3）揭示了ENSO对晚冬“暖北极-冷欧亚”模态的非对称影响，发现了其与...

北极涛动(Arctic Oscillation, AO)作为北半球冬季中高纬度大气环流年际变率的主模态，是气候可预测性的重要来源之一。然而，AO对中高纬度地表温度、土壤湿度、积雪等陆面特征变量的影响缺乏系统研究。本文基于ERA5和ERA5-Land再分析资料，通过回归分析和物理过程诊断，揭示了AO对冬春欧亚陆面变量的影响规律和机理。结果发现：伴随正位相的AO,欧亚地表温度呈现南北偶极型分布，即欧亚北部地表异常增暖，而欧亚南部地表异常变冷；而积雪和土壤湿度异常则总体呈现南北向三极型空间分布，即中纬度地区积雪覆盖和雪深异常减小、土壤异常干燥，而高纬度地区雪深异常增加、土壤异常湿润，低纬度地区积雪覆盖和雪深异常增加、土壤异常湿润。AO相关的大气环流异常主导的异常水汽输送驱动了上述欧亚陆面变量异常的形成。欧亚北部(南部)水汽的异常辐合(辐散)引起整层水汽和云量增加(减少),导致向下长波辐射增加(减少),使得北部(南部)地区地表异常增暖(变冷)。同时，异常水汽输送引起的降雪和降水异常导致了积雪和土壤湿度异常空间分布的形成。水汽的异常辐散(辐合)引起降雪或降水减少(增加),导致了欧亚中纬度地区(高...

北极涛动(Arctic Oscillation, AO)作为北半球冬季中高纬度大气环流年际变率的主模态，是气候可预测性的重要来源之一。然而，AO对中高纬度地表温度、土壤湿度、积雪等陆面特征变量的影响缺乏系统研究。本文基于ERA5和ERA5-Land再分析资料，通过回归分析和物理过程诊断，揭示了AO对冬春欧亚陆面变量的影响规律和机理。结果发现：伴随正位相的AO,欧亚地表温度呈现南北偶极型分布，即欧亚北部地表异常增暖，而欧亚南部地表异常变冷；而积雪和土壤湿度异常则总体呈现南北向三极型空间分布，即中纬度地区积雪覆盖和雪深异常减小、土壤异常干燥，而高纬度地区雪深异常增加、土壤异常湿润，低纬度地区积雪覆盖和雪深异常增加、土壤异常湿润。AO相关的大气环流异常主导的异常水汽输送驱动了上述欧亚陆面变量异常的形成。欧亚北部(南部)水汽的异常辐合(辐散)引起整层水汽和云量增加(减少),导致向下长波辐射增加(减少),使得北部(南部)地区地表异常增暖(变冷)。同时，异常水汽输送引起的降雪和降水异常导致了积雪和土壤湿度异常空间分布的形成。水汽的异常辐散(辐合)引起降雪或降水减少(增加),导致了欧亚中纬度地区(高...

在国家重点研发计划支持下，项目提出了陆表不均一性检测和订正的新方法，解决了渐变型不均一性检测和订正的难题，构建了中国地表太阳辐射、气温、地温、风速和降水等参数均一化站点和格点数据集，修订了关于中国地表风速变化趋势、增温格局及其形成机制的结论。融合多源数据，构建并验证了千米级、流域级或县域级的电厂、人口、生物质能、取水量、氮排放、二氧化碳排放等影响自然系统的关键人文要素历史和未来预估数据集。构建了未来关键人文要素情景，研制了碳中和目标下甲烷和氧化亚氮排放情景和用于驱动全球模式的未来情景，预估了中国碳中和战略的实施对全球变暖的减缓作用，发现中国碳中和对远期和中期全球变暖的减缓作用显著。给出了中国各省份水体氮排放安全阈值及超越时间，阐明了中国粮食产量与氮施肥的关系，提出了在保障粮食安全的前提下减少水体氮排放的有效途径，指出重构城乡养分循环体系是同时保障粮食安全和恢复水质的必要途径。发现全球饱和水汽压差的年际变化与大气二氧化碳浓度上升速率的年际变化显著相关，阐明了饱和水汽压差变化在调控生态系统生产力中的重要角色以及多因素耦合作用在生态系统生产力变化中的复杂影响。建议更全面细致地评估中国各种碳中...

在国家重点研发计划支持下，项目提出了陆表不均一性检测和订正的新方法，解决了渐变型不均一性检测和订正的难题，构建了中国地表太阳辐射、气温、地温、风速和降水等参数均一化站点和格点数据集，修订了关于中国地表风速变化趋势、增温格局及其形成机制的结论。融合多源数据，构建并验证了千米级、流域级或县域级的电厂、人口、生物质能、取水量、氮排放、二氧化碳排放等影响自然系统的关键人文要素历史和未来预估数据集。构建了未来关键人文要素情景，研制了碳中和目标下甲烷和氧化亚氮排放情景和用于驱动全球模式的未来情景，预估了中国碳中和战略的实施对全球变暖的减缓作用，发现中国碳中和对远期和中期全球变暖的减缓作用显著。给出了中国各省份水体氮排放安全阈值及超越时间，阐明了中国粮食产量与氮施肥的关系，提出了在保障粮食安全的前提下减少水体氮排放的有效途径，指出重构城乡养分循环体系是同时保障粮食安全和恢复水质的必要途径。发现全球饱和水汽压差的年际变化与大气二氧化碳浓度上升速率的年际变化显著相关，阐明了饱和水汽压差变化在调控生态系统生产力中的重要角色以及多因素耦合作用在生态系统生产力变化中的复杂影响。建议更全面细致地评估中国各种碳中...

活动层内部的冻融锋面是冻融过程中冻结土层与融化土层的分界面,其上下土层的水热参数有着显著差异。在陆面过程模式中准确描述冻融锋面的移动过程将有助于提高其对多年冻土水热过程的模拟能力。本研究首先将Noah-MP陆面过程模式的模拟深度扩展到20 m,并将原模式的4层土层增加到19层土层,同时引入前人的有机质方案和植被根系方案,然后在此基础上,通过耦合Stefan方法以加强模式对冻融锋面的模拟能力,进而探究耦合Stefan方法的Noah-MP模式对西大滩多年冻土站点水热过程的模拟效果。研究中设置了不耦合Stefan方法的CTL控制试验和耦合Stefan方法的STE对照试验来分别模拟西大滩多年冻土站点2012年0～20 m的土壤温度与土壤液态含水量,模拟结果用站点0～3.2 m内10个深度的日均土壤温度、土壤液态水含量监测数据以及3 m、6 m和10 m的年均地温监测数据来做验证。研究结果表明,由土壤温度模拟值插值得到的冻融锋面（0℃等温线）有明显阶梯状特征,最大冻融深度与实测相比偏大。耦合Stefan方法增强了Noah-MP模式模拟冻融锋面的能力,使得模式能够基于Stefan方法较好地模拟出冻...

活动层内部的冻融锋面是冻融过程中冻结土层与融化土层的分界面,其上下土层的水热参数有着显著差异。在陆面过程模式中准确描述冻融锋面的移动过程将有助于提高其对多年冻土水热过程的模拟能力。本研究首先将Noah-MP陆面过程模式的模拟深度扩展到20 m,并将原模式的4层土层增加到19层土层,同时引入前人的有机质方案和植被根系方案,然后在此基础上,通过耦合Stefan方法以加强模式对冻融锋面的模拟能力,进而探究耦合Stefan方法的Noah-MP模式对西大滩多年冻土站点水热过程的模拟效果。研究中设置了不耦合Stefan方法的CTL控制试验和耦合Stefan方法的STE对照试验来分别模拟西大滩多年冻土站点2012年0～20 m的土壤温度与土壤液态含水量,模拟结果用站点0～3.2 m内10个深度的日均土壤温度、土壤液态水含量监测数据以及3 m、6 m和10 m的年均地温监测数据来做验证。研究结果表明,由土壤温度模拟值插值得到的冻融锋面（0℃等温线）有明显阶梯状特征,最大冻融深度与实测相比偏大。耦合Stefan方法增强了Noah-MP模式模拟冻融锋面的能力,使得模式能够基于Stefan方法较好地模拟出冻...

基于WRF(Weather Research and Forecasting)模式，本研究使用更为准确的气象站点及卫星遥感积雪资料替换初始场中积雪深度、雪水当量等积雪数据，对2014年2月17-27日青藏高原中东部一次积雪消融过程进行模拟研究，评估WRF模式中CLM(Community Land Model)、Noah-LSM(Noah land surface model)和Noah-MP(Noah-Multiparameterization Land Surface Model)3种陆面过程方案对该次积雪消融过程的模拟性能。结果表明：3种陆面过程方案均能较好地再现2 m气温、积雪深度和反照率的日变化趋势，但各试验模拟效果有一定差异。气象站点及卫星遥感积雪资料作为初始场时，CLM陆面过程方案模拟的2 m气温平均误差最小，为0.002℃；Noah-LSM陆面过程方案中2 m气温均方根误差（4.01℃）和平均绝对误差（3.30℃）最小，但昼夜温差较观测显著偏小；同时CLM陆面过程方案模拟的积雪深度均方根误差、平均误差和平均绝对误差均最小，分别为4.70 cm、-1.25 cm和2.75 ...