近日，我实验室海洋-陆地-大气相互作用与全球效应创新团队成员，在团队首席科学家王会军院士的带领下，在气候预测和气候异常对大气气溶胶变化影响的研究中获得突破性进展。
西太平洋暖池作为热带海洋的重要组成部分，对我国气候有重要影响。该创新团队骨干成员孙博教授等研究表明，ENSEMBLES模式对1-4月的西太平洋暖池海温预报结果较差。一方面，前期8月的热带大西洋海温异常偏暖时，可以通过激发西传的罗斯贝波在热带西太平洋引起东风异常，从而导致1-4月西太平洋暖池海温偏高；另一方面，同期的西太平洋暖池大气低压异常可以通过皮耶克尼斯反馈效应引起沃克环流增强，从而导致1-4月西太平洋暖池海温偏高。因此，利用观测的前期8月份热带大西洋海温和ENSEMBLES预报的同期海平面气压作为预测因子，结合年际增量方法，建立统计-动力相结合预测模型，有效提高了数值模式对冬春季（1-4月）西太平洋暖池海温年际变化的预报技巧（图1），相关成果发表在国际学术期刊International Journal of Climatology。本研究所阐述的物理机制以及建立的统计-动力相结合预测模型，为改进数值模式对西太平洋暖池海温的季节预报结果提供了新的思路。
图1. 利用统计-动力相结合预测模型改进后的西太平洋暖池海温指数预报（蓝色）与观测（红色）结果相关关系的独立样本检验（1985-2006年）。左侧为西太平洋暖池海温指数年际增量，右侧为西太平洋暖池海温指数。左上角为相关系数。
另外，创新团队的研究表明，在我国严格减排措施下，气候异常对2018年冬季PM2.5反弹有显著贡献。2017年和2018年冬季，环保部均制定了京津冀及周边地区大气污染防治规划，实施了史上最严格的空气污染防治措施，在很大程度上限制并减少了人为排放。但在如此大的减排力度下，2018年冬季的PM2.5却出现明显反弹，平均浓度相对2017年冬季上升了10%，严重霾日数增多了23%。该创新团队骨干成员尹志聪副教授等利用观测数据和数值模拟结果对这一严格防治措施下的PM2.5异常反弹的原因开展了研究，发现大气环流和局地气象条件对霾污染的变化依然有显著的影响，气候异常对2018年PM2.5在下降趋势下的反弹有较大贡献。GEOS-Chem模式模拟的结果表明，2018年气象条件驱动的PM2.5浓度比2017年高12-15%，非常接近2018年冬季观测到的10%的PM2.5反弹（图2）。对外强迫因子的进一步分析表明，2018年的波弗特海的正海冰异常以及太平洋和大西洋的“三级型”海温异常通过EA/WR型遥相关加强了“2+26”区域上空的反气旋异常，因此减弱了地面的风速，降低了边界层的高度，抑制了高空动量的下传。大气对污染物的扩散能力减弱了，但是由化学反应过程却产生了更多的二次气溶胶，综合导致2018年冬季PM2.5的反弹。相关成果发表在国际学术期刊Science of the Total Environment。
图2. GEOS-Chem模拟的在1985年和2010年排放情景下2017年和2018年冬季气象条件驱动的PM2.5分布（a,b,d,e），和不同实验下的差值（c,f,g,h），以冬季平均的不同过程下的气溶胶质量通量（i）。
相关文献：
Chen, P., and B. Sun, 2020: Improving the dynamical seasonal prediction of western Pacific warm pool sea surface temperatures using a physical–empirical model. International Journal of Climatology.
原文链接：https://doi.org/10.1002/joc.6481.
Yin, Z. C., and Y. J. Zhang: Climate Anomalies Contributed to the Rebound of PM2.5 in Winter 2018 Under Intensified Regional Air Pollution Preventions, Science of the Total Enviroment, 726, 138514.
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