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北极极涡持续偏移及其对天气气候的影响

成果评价编号： 中气科成评[2022]001
评价结果： 优秀
成果名称： 北极极涡持续偏移及其对天气气候的影响
完成单位： 兰州大学大气科学学院、北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院
成果形式： 基础研究类-新原理
研究领域： 基础研究
评价年份： 2020
完成人： 张健恺、田文寿、谢飞、黄金龙、张重阳
成果简介： 近年来，冬季北半球中纬度地区极端低温事件频发，如2008年中国南方雪灾和2012年欧洲极寒等，都不断挑战人们对全球变暖的理解和认识。该成果首次发现自1980年以来晚冬北极平流层极涡减弱且向欧亚大陆持续偏移，并发现北极海冰减少和平流层臭氧变化是造成极涡持续偏移的重要原因。极涡偏移与乌拉尔山阻塞高压相配合引起欧亚大陆地表降温。我们还找到了能够延长平流层极涡位置预报时效的有效因子。该成果有助于理解全球变暖无法解释冬季北半球中纬度极端低温事件频发的难题，为提高冬季延伸期预报水平提供了新视角。成果发表于NCC、NC、JC、JGR等国际权威期刊，并作为核心代表工作获得2021年度甘肃省自然科学一等奖。
与国际上同类平流层研究成果相比，关于平流层极涡偏移及其对对流层天气气候影响的研究成果已形成了影响力，特别是首次发现平流层极涡持续偏移的工作发表在气候领域顶级期刊《Nature Climate Change》（影响因子：25.290）和《Nature Communications》（影响因子：14.919），是国际上较早提出北极海冰减少可以通过平流层过程影响对流层天气气候和大气环境的代表性工作之一。其中NCC论文目前总引145次，他引101次，于2018年入选ESI前1%高被引论文，其Altmetric影响力指数在同时期发表于该期刊上的75 篇气候领域文章中排名前2，对国际上的同类研究起到了引领作用。该成果是国内学者在平流层研究领域发表在国际顶级期刊上为数不多的成果之一，提高了国内平流层研究在国际上的显示度。此外，该项成果也作为核心代表作，获得2021年度甘肃省自然科学一等奖。鉴于项目团队的研究影响力，成果第一完成人张健恺教授获国家“万人计划”青年拔尖人才、“十佳全国优秀青年气象科技工作者”荣誉称号和谢义炳青年气象科技奖。
该研究成果一经发表就受到了国际同行的广泛关注和引用。美国气象学会极地气象与海洋委员会主席Jennifer Francis教授发表在环境/大气领域的国际Top 期刊Wiley Interdisciplinary Reviews (WIREs) – Climate Change上的文章，对我们发现的极涡偏移成果给予了正面评价，评价我们关于“海冰减少引起极涡偏移进而造成中纬度极端低温”的成果是联系北极“快速增暖”与中纬度极端天气的关键物理过程之一。极涡持续偏移的成果还被国际科学组织发布的多个权威评估报告所引用，包括2018年世界气象组织（WMO）臭氧损耗科学评估报告和2021年联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）气候变化报告，作为证实极涡变化的支撑文献。
极涡持续偏移的研究成果被国内外多家媒体转载报道，如美国《华盛顿邮报》、英国《每日邮报》和《科学美国人》等。上述媒体邀请了多位气候学家讨论我们的研究成果。专家普遍认为“该文结果对于理解北极气候变化产生的深远影响是一项有价值的贡献（a valuable contribution）”。该项成果也能很好地解释“尽管全球整体在变暖，但是某些地方还是会遭受极端低温事件。这与气候变化和全球变暖的事实并不矛盾”。这些新闻报道均表明，该项成果能很好地帮助公众理解为什么全球变暖背景下冬季北半球中纬度部分地区还会出现极端低温和寒潮事件，使得公众能够科学地认识气候变化产生的复杂而又深远的影响。
Nature官网统计我们发表的NCC论文于2016年10月发表至今已被访问8000余次，其网络关注度和论文影响力Altmetric指数为1914，在同期发表在NCC期刊上的75篇文章中排名前2。
此外，我们基于新发现的平流层极涡变化及其影响的理论成果，成功实现了我国地球气候系统模式BCC-ESM的平流层、对流层模块的双向耦合，为我国气候模式的发展做出了积极贡献，受到了中国气象局地球系统数值预报中心的肯定与好评。
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