优秀成果展示——大气瞬变涡旋驱动的中纬度海气相互作用动力学
发布者：
来源：
发布时间：2026/9/6 0:00:00
标签:
浏览次数:327
| 成果评价编号： |
中气科成评[2026]004 |
| 评价结果： |
优秀一等 |
| 成果名称： |
大气瞬变涡旋驱动的中纬度海气相互作用动力学 |
| 完成单位： |
南京大学、南京信息工程大学 |
| 成果形式： |
基础研究类-新原理 |
| 研究领域： |
气象预报及气象灾害机理研究 |
| 评价年份： |
|
| 完成人： |
杨修群、房佳蓓、孙旭光、陶凌峰、陈丽兰、张然、王丽颖 |
| 成果简介： |
海气相互作用可形成多时空尺度海气耦合模态，是全球多尺度气候变异的主要源和气候预测的关键依据，发展海气相互作用动力学可为理解和预测气候变异提供重要理论基础。不同于与大气对流活动相联系的非绝热加热驱动的热带海气相互作用，中纬度海气相互作用涉及大气斜压区、风暴轴和海洋锋等复杂过程，中纬度海洋热力异常如何影响大气的机制一直不清，这导致中纬度海气相互作用动力学一直难以突破。针对这一动力学难题，项目组在主持的国家自然科学基金杰青/重点/创新研究群体和国家重点研发计划等多项国家级重大和重点项目的持续资助下，通过系统的观测、模拟和理论研究，在大气瞬变涡旋驱动的中纬度海气相互作用动力学方面取得了系列原创性成果。
以往研究在以厄尔尼诺/南方涛动为核心的、热力驱动的热带海气相互作用动力学方面已经取得了重大进展，而中纬度海气相互作用动力学研究却一直进展缓慢。中纬度海气系统具有与热带海气系统完全不同的异常配置特征，热带海气系统主要表现为斜压垂直分布的低层大气异常低（高）压位于异常暖（冷）水之上的异常暖槽（冷脊）配置结构，而中纬度海气系统则主要表现为相当正压垂直分布的大气异常低（高）压位于异常冷（暖）水之上的配置结构，这种独特的异常冷槽（暖脊）配置结构无法用大气对流活动凝结潜热释放驱动的热带海气相互作用动力学的传统理论加以解释。项目组通过系统的观测、模拟和理论研究，在大气瞬变涡旋驱动的中纬度海气相互作用动力学方面取得了系列原创性成果。主要科技创新包括：(1)揭示了中纬度大尺度海温异常主要通过改变海洋锋和低层大气斜压性、进而通过大气瞬变涡旋活动异常的动力强迫影响大气的新机制，解释了中纬度海气异常独特配置结构的成因，为理解中高纬下垫面热力异常影响气候的机理提供了关键理论基础；(2)提出了中纬度海盆尺度海气相互作用的正反馈机制，创建了包含大气瞬变涡旋活动动力反馈的中纬度不稳定海气耦合动力学新理论，突破了热力驱动的热带海气相互作用动力学的传统理论，从理论上解释了中纬度海盆尺度海气耦合模态发展和维持的成因；(3)发现了中纬度区域尺度海气耦合过程在大气环流季节内异常位相反转中的重要作用，从海气相互作用角度揭示了中高纬次季节气候变异的新成因，丰富了次季节气候变异动力学，为次季节旱涝预测提供了新的物理依据。项目组建立和发展的大气瞬变涡旋活动动力强迫驱动的中纬度海气相互作用动力学，完全不同于大气对流凝结加热强迫驱动的热带海气相互作用动力学，是原创性的理论突破，为阐释中高纬海气模态及其气候效应的成因奠定了关键理论基础。主要成果在包括GRL、JC、CD、JGRA等本学科领域国际卓越学术期刊上发表高质量论文32篇。
项目组在国际卓越学术期刊上发表的主要论文被国内外同行论文引用695次，单篇论文最高被引145次，在国内外产生了重要的学术影响。(1)揭示的中纬度海温异常通过大气瞬变涡旋活动异常的动力强迫影响大气的新机制，被国内外同行广泛用于解释中高纬多种气候异常现象的成因；(2)建立的大气瞬变涡旋驱动的中纬度不稳定海气耦合动力学新理论，被评价是对热力驱动的热带海气相互作用动力学传统理论的发展；(3)揭示的中纬度海气耦合过程在大气环流季节内异常位相反转中的作用，被评价为是中纬度大气环流次季节变化的重要成因；(4)揭示的中纬度北太平洋海温异常对夏季气候的影响规律和机制，入选中国气候研究委员会遴选的2024年度中国气候研究10项重大进展，被人民日报、光明日报等多家国家级主流媒体报道，引起了广泛的社会关注和影响，并转化为重要的科普资源，促进了科学知识面向政府和公众的传播；(5)项目揭示的中高纬海气耦合模态，已被作为重要的气候预测热带外因子应用于本项目组创建的SMART气候预测系统中，支撑新获得国家授权发明专利8项和软件著作权4项，为季节和次季节气候预测提供了新的可预测性来源，显著提高了我国汛期旱涝预测准确率。 |
