江志紅 翁篤鳴 屠其璞 繆啟龍 吳息 余錦華

摘要 簡要回顧了南京信息工程大學建校60 a來在氣候與氣候變化方向的研究歷程，總結了南京信息工程大學（簡稱南信大）氣候學科在輻射氣候、山地氣候、應用氣候、氣候診斷與預測、統(tǒng)計氣候、氣候變化與區(qū)域響應及其未來預估等方面的重要研究成果。

關鍵詞 輻射氣候;氣候診斷;統(tǒng)計氣候;氣候變化與區(qū)域響應;氣候要素精細化

2020年是南京信息工程大學（原南京氣象學院）建校60周年。作為一所以氣象學科為主的行業(yè)特色高校，學校60 a的發(fā)展壯大縮影了中國氣象教育事業(yè)現(xiàn)代化的歷程。大氣科學是學校創(chuàng)立和發(fā)展的學科根基，在教育部第四輪學科評估中排名A+，在軟科大氣科學學科排名中位列全球高校第12名，入選國家“雙一流”建設學科。氣候與氣候變化是大氣科學的重點研究領域，也是南信大氣候學研究的主導方向之一，在學校大氣科學學科發(fā)展、人才培養(yǎng)、服務需求中發(fā)揮了重要推動作用，取得了豐碩的研究成果。

1 南信大氣候學科的發(fā)展歷程及其研究概述

作為氣候學科人才培養(yǎng)主體的氣候學專業(yè)創(chuàng)建于1960年，是建校初期最早的四個專業(yè)（系）之一，1978年招收首屆氣候學碩士研究生，1994年在氣象學博士點開始招收氣候方向博士研究生，2004年設立氣候系統(tǒng)與全球變化博士、碩士二級點，2013年改名為氣候系統(tǒng)與氣候變化博士、碩士點。1997年氣候學被批準為中國氣象局重點學科，氣候系統(tǒng)與氣候變化作為大氣科學一級學科下的二級學科，在大氣科學2008年的江蘇省一級重點學科、2011年的江蘇省高校優(yōu)勢學科建設中發(fā)揮了重要作用，也是南信大大氣科學在教育部第三輪學科評估排名位列全國第一、教育部第四輪學科評估中獲得A+等級、以及目前南信大國家“雙一流”建設學科的主要支撐學科方向。

建校之初，南信大氣候專業(yè)就確立了理論聯(lián)系實際、科教融合的教學模式;改革開放以來，氣候學專業(yè)相繼出版了一大批專業(yè)教材和教學參考書，如翁篤鳴等（1981）編著《小氣候和農田小氣候》;屠其璞等（1984）編著《氣象應用概率統(tǒng)計學》;翁篤鳴和羅哲賢（1990）所著《山區(qū)地形氣候》;馬開玉等（1993）編著《氣候統(tǒng)計原理與方法》;繆啟龍等（1995）編著《氣候學》;翁篤鳴（1997）編著《中國輻射氣候》;丁裕國和江志紅（1998）編著《氣象時間序列信號處理》;高紹鳳等（2001）主編《應用氣候學》;繆啟龍（2001）主編《地球科學概論》;羅哲賢（2005）編著《中國西北干旱氣候動力學引論》;孫衛(wèi)國（2008）主編《氣候資源學》;丁裕國和江志紅（2009）所著《極端氣候研究方法導論》;繆啟龍等（2010）主編《現(xiàn)代氣候學》等等。其中《小氣候與農田小氣候》獲得1988年教育部全國高校優(yōu)秀教材獎，《氣候統(tǒng)計原理與方法》獲得1996年國家高等教育優(yōu)秀教材獎。這些都已成為氣候學界具有南信大特色的教學科研成果，并形成一支師德高尚、學術精深的高水平師資隊伍，包括享受國務院特殊津貼、國家級和省級突出貢獻的中青年科學家、江蘇省普通高校優(yōu)秀學科帶頭人、江蘇省“333”工程培養(yǎng)人選等10余人，1997年氣候專業(yè)獲江蘇省優(yōu)秀學科團隊稱號。2006年開始，學校以“開放發(fā)展、聯(lián)合發(fā)展”為新的發(fā)展理念，實施“人才強校”發(fā)展戰(zhàn)略，特別是2015年王會軍院士及其團隊的加盟，全面提升了南信大氣候與氣候變化的研究。據不完全統(tǒng)計，自建校以來，氣候學科已經為我國輸送了數千名以上的專門人才，其中既包括國際重要學會會士、國家特聘教授、杰出青年基金獲得者等活躍在國內外學術前沿的科學家，還包括活躍在業(yè)務部門的業(yè)務專家、骨干和管理人員，也包括堅守在高山、海島、邊陲等各級各類艱苦地區(qū)的氣象工作者，他們?yōu)闅庀笫聵I(yè)做出了重要貢獻。

南信大氣候學的研究始終立足國家需求，瞄準學術發(fā)展前沿，并具有科教結合的特色。20世紀60—70年代，氣候學科在輻射氣候、山地氣候、小氣候、應用氣候、統(tǒng)計氣候等方面的研究成果豐富，許多成果填補了當時的國內空白。1980年代后，隨著氣候學界對全球變暖的關注，氣候系統(tǒng)概念的提出，主要研究方向擴展到包括：氣候診斷、短期氣候預測、動力氣候、統(tǒng)計氣候、氣候變化與區(qū)域響應、臺風動力學、城市氣候、氣候要素精細化、氣候變化影響與評估和區(qū)域氣候模擬與預估等等，取得了一批重要科研成果。此外，南信大在能源（太陽能、風能）、交通、電力輸送、農業(yè)、城市規(guī)劃等方面展開過一系列氣候應用與服務研究，取得了顯著的社會效益和良好的經濟效益。據不完全統(tǒng)計，南信大氣候學團隊先后主持或參加完成國家九五攻關、國家重點研發(fā)項目、國家自然科學基金重點（面上）項目、973項目、國家公益性行業(yè)專項等近百項省部級以上科研項目及眾多企事業(yè)單位委托項目。作為主要參與單位和參與人，獲國家、省部級獎勵20余項，其中包括國家科技進步獎二等獎項目“中國亞熱帶東部丘陵山區(qū)農業(yè)氣候資源及其合理利用研究”、“中國西北干旱氣象災害監(jiān)測預警及減災技術”;江蘇省科技進步一等獎項目“極端氣候的統(tǒng)計理論和變化規(guī)律及其未來預估”。

值建校60周年之際，本文將圍繞南信大氣候與氣候變化的主要研究方向進行簡要回顧與梳理，并以此熱烈慶賀南京信息工程大學建校60周年。

2 輻射氣候學

早在建校之初，以翁篤鳴教授為主的氣候學研究團隊便開展了輻射氣候學方面的工作。以參與或主持的青藏高原氣象科學試驗（1979）、青藏鐵路沿線氣象科學考察（1975）、大別山區(qū)氣候考察（1985）、中國亞熱帶東、西部丘陵山區(qū)農業(yè)氣候資源及合理開發(fā)利用研究等歷次野外科學考察資料為基礎，連同國內外相關實驗、觀測資料，研究山地輻射氣候基本特征、起伏地形輻射場以及地表輻射平衡各分量的氣候計算方法。發(fā)表了一大批學術論文、教材、專著，不少成果填補了當時的國內空白，有較高的學術影響力（翁篤鳴等，1981，1988;青藏高原氣象科學實驗第一課題組，1984;章基嘉等，1988;翁篤鳴和羅哲賢，1990;翁篤鳴，1997;《中華人民共和國氣候圖集》編委會，2002）。

2.1 地表輻射平衡和熱量平衡氣候計算方法

南信大在地表輻射和熱量平衡各分量氣候計算這一領域的研究工作起步較早，翁篤鳴（1964）提出了太陽總輻射的氣候學計算方法，論述了計算式的起始數據、結構、天空遮蔽度因子和遮蔽度函數形式以及經驗系數的穩(wěn)定性和參數化等問題，還對計算式的精度要求做了初步闡述。之后陸續(xù)發(fā)表了太陽總輻射、直接輻射、散射輻射、地表反射率、大氣逆輻射、地表有效輻射和地表凈輻射氣候計算方法的研究成果（孫治安和翁篤鳴，1986;翁篤鳴等，1997），針對各分量特點，不斷加以充實、完善，使之具有相對完整的體系化特點。此后，進一步開展了地表熱量平衡各分量氣候計算方法的研究（翁篤鳴和高慶先，1994;高慶先和翁篤鳴，1996）。

上述地表能量平衡氣候計算方法，已被《中華人民共和國氣候圖集》編委會采納，并由南信大承擔圖集中相應圖組的繪制分析任務，該圖集已于2002年正式出版（《中華人民共和國氣候圖集》編委會，2002）。

2.2 山區(qū)輻射場數值計算方法

2.2.1 坡地輻射計算問題

坡地輻射計算問題實質上是把水平地面的各輻射量換算到坡面（斜面）。1988年以來，翁篤鳴等（1988）陸續(xù)發(fā)表了全國以及東部亞熱帶山區(qū)（南北坡向，坡度20°）太陽直接輻射、總輻射和凈輻射的研究成果，出版了中國亞熱帶東部山區(qū)坡面太陽能資源和凈輻射圖集，揭示出各輻射量的分布特點（Weng et al.，1997）。就全國墻面總輻射問題進行了研究，為建筑采光、保溫設計提供太陽能資源信息（繆啟龍等，1991）。

2.2.2 坡面散射輻射的各向異性問題

坡面散射輻射計算通常都被簡單當作各向同性處理。實際上大氣對太陽輻射的散射過程是各向異性的，如何真實考慮坡地散射輻射的各向異性特點，無論在理論與觀測實踐中都未有公認的解決辦法，為此，翁篤鳴等利用自行設計安裝在經緯儀上的天空輻射表，1975年觀測了不同斜面的散射輻射，初次觀測到坡面散射輻射的各向異性特點。1985年通過大別山區(qū)氣候考察，依據更多的試驗觀測資料，進一步揭示了坡地散射輻射各向異性的規(guī)律性，并研制了相應的訂正計算方法（李占清和翁篤鳴，1988）。

2.2.3 起伏山區(qū)輻射場的數值計算

起伏山區(qū)輻射場的數值計算問題，實質上是如何精確計算地形遮蔽對坡地輻射的影響。翁篤鳴等從教學中形成理念，在科研中加以實現(xiàn)，解決了這一問題，研制出了起伏地形輻射場的數值計算模式（翁篤鳴等，1981;翁篤鳴和羅哲賢，1990），其一是計算山地地形參數（坡向、坡度、地形遮蔽度）的數值模式（李占清和翁篤鳴，1987），另一是計算各輻射要素的數值模式（翁篤鳴和羅哲賢，1990）。

李占清和翁篤鳴（1987）在1∶100 000等高線地形圖上，選取大別山趙公嶺山區(qū)一塊3.5 km×3.0 km坡段，網格距100 m×100 m，完成了對該地段太陽直接輻射、散射輻射、坡前反射輻射、總輻射、有效輻射以及最終凈輻射的計算，繪制出的分布圖與地形匹配較好，能反映地形條件的主導作用（翁篤鳴等，1997）。李慧和翁篤鳴（1992）完成了該試驗山區(qū)地面熱平衡各分量的數值計算和分析研究工作，上述研究從方法論上初步解決了起伏地形下地面輻射、熱平衡數值計算和分析，袁德輝等還把上述計算模式擴大推廣到浙江龍泉山區(qū)，對該縣作了網格距為1 km×1 km平均氣溫的推算試驗（袁德輝和翁篤鳴，1992）。

2.3 青藏高原地表輻射和熱量平衡

2.3.1 青藏高原地表輻射熱平衡基本狀況

1979年5—8月，南信大翁篤鳴等參加了青藏高原氣象科學實驗的野外考察工作，承擔高原地表輻射和熱量平衡狀況研究，重點是研究干濕季轉換對高原地表熱源變化的影響，發(fā)現(xiàn)了許多具有高原特色的現(xiàn)象，如曾15次測得太陽總輻射超過太陽常數的記錄，還測得很大的地表凈輻射（1 270.0 W·m-2）等。高原夜雨及云狀況的特殊性都對高原輻射熱平衡狀況產生明顯有別于平原地區(qū)的影響，相關成果參與完成了《青藏高原地面輻射平衡和熱量平衡圖集》的編制（青藏高原氣象科學實驗第一課題組，1984），參與了由章基嘉（1988）主持的《青藏高原氣象學進展》的撰寫工作。

2.3.2 青藏高原地表熱源研究

翁篤鳴和高慶先（1997）通過觀測分析拉薩夏季地表凈輻射各分量以及云量、降水、土壤濕度的逐日變化曲線，發(fā)現(xiàn)青藏高原夏季地表熱源強度伴隨季風爆發(fā)加強，其原因主要是高原夜雨所造成。這一認識可以從分析拉薩夏季地表凈輻射各分量以及云量、降水、土壤濕度的逐日變化曲線中得到證實（翁篤鳴和高慶先，1997）。此外，還可以從高原7月（代表雨季）與5月（代表旱季）地表凈輻射場差值圖上得出同樣的結論（翁篤鳴，1997）。

此前，關于冬季高原地表冷熱源性質問題的認識并不一致，分歧主要在對地表反射率的估值和有效輻射的計算等方面，其中最主要的原因是對冬季積雪的估計不一致。翁篤鳴和高慶先（1997）從高原8個代表站的計算以及后續(xù)的研究中，發(fā)現(xiàn)冬季青藏高原地表凈輻射為正。

2.4 地-氣系統(tǒng)和大氣輻射氣候

翁篤鳴等（1997）根據地球輻射平衡試驗（ERBE）1985—1988年資料以及同期國際云氣候計劃（ISCCP）資料，對我國地-氣系統(tǒng)和大氣輻射平衡各分量進行了逐項研究。同時利用1979年5—8月季風試驗（MONEX）期間印度8個陸地輻射探空站資料，結合同期高原科學試驗資料分析了我國對流層大氣各個等壓面的長波輻射交換，如在行星反射率、地-氣系統(tǒng)短波吸收輻射、長波射出輻射（OLR）和凈輻射等影響因子變化特征取得了許多有意義的結果，最終繪制出地-氣系統(tǒng)各輻射分量的全國分布圖。

研究揭示了整層大氣短波吸收輻射、大氣有效輻射和大氣凈輻射的基本特征及其影響因素，著重分析了水汽對大氣短波輻射吸收的影響。結果表明，就全年平均看，除青藏高原等高海拔地區(qū)外，大氣對太陽輻射的吸收率一般在0.25以上，沿海濕潤地區(qū)在0.30以上，極端甚至可超過0.35。這一結果遠遠超過以往文獻上提供的計算值（0.17以下）水平。對流層大氣各等壓面大氣向下和向上輻射的氣候計算表明，不論何層面確定的大氣向下、向上輻射以及大氣有效輻射氣候計算式，普遍適用于對流層各等壓面。

3 氣候要素精細化分析

3.1 氣候要素分布式模擬

氣候要素分布式模擬可以將各種氣候要素和相關氣候信息解算到不同空間分辨率的網格點，從而得到其精細化分布特征，是定點、定量地開展氣候資源開發(fā)利用、氣象防災減災等精細化氣象服務的核心技術。

3.1.1 氣候要素分布式模型

將地表非均勻因素分為幾何非均勻性和物理性質非均勻性兩方面，利用數字高程模型（DEM）等基礎地理數據，基于氣候要素與坡向、坡度、周圍地形相互遮蔽、地表類型多樣等因素的相互關系，Qiu et al.（2005）、曾燕等（2003，2005）在我國建立了氣候要素分布式模型，綜合考慮緯度、經度、海拔等地理因素，坡度、坡向、地形間相互遮蔽等局地地形因素和植被類型多樣等地表非均勻因素對復雜地理環(huán)境下氣候要素時、空分布的影響，克服了地面氣象站一般設置在開闊平地，觀測資料不能代表實際地理環(huán)境下地表氣候要素復雜時空分布的不足。

3.1.2 多源數據融合

對于云、水汽等大氣參數，現(xiàn)有研究多直接采用衛(wèi)星遙感數字產品，或利用地面臺站觀測資料插值獲得其空間分布。云、水汽等遙感數字產品盡管有空間上連續(xù)分布的優(yōu)勢，但其精度無權威論證;地面觀測有相應觀測規(guī)范，精度高，但為臺站離散數據，且數量有限，空間分布不均，大量無觀測資料地區(qū)只能采用插值等方法估計得到，誤差大。對此，曹蕓等（2012）提出遙感數字產品與地面觀測資料的集成融合技術，實現(xiàn)了兩種觀測資料的優(yōu)勢集成與融合，克服了地面氣象臺站數量有限，空間分布不均的局限，從而提高了模擬的精度。

3.1.3 參數優(yōu)化與誤差控制

隨著時空分辨率的提高，網格化模擬結果的不確定性增加，誤差控制難度加大;同時，因各地氣候類型不同等因素，模型系數存在地域和季節(jié)差異。對此，曾燕等（2009）設計了五類驗證方案（局地規(guī)律驗證、交叉驗證、加密站驗證、野外考察資料驗證、個例年驗證），開展模型不確定性分析，探尋誤差來源，研究模型誤差的傳遞規(guī)律，利用數據集群技術優(yōu)化模型系數，誤差得到了良好的控制，模型參數的時空穩(wěn)定性得到了提高，有效地解決了氣候要素網格化模擬過程中誤差控制的難題（曾燕等，2009;Shi et al.，2018a）。

綜合以上關鍵技術，自主建立氣候要素分布式模型30多個，涵蓋太陽輻射（Shi et al.，2018b）、長波輻射（Zhu et al.2018a）、蒸散（邱新法等，2003）等氣候要素（He et al.，2015），提出了以氣候要素分布式模型為核心，以地理信息系統(tǒng)為數據處理平臺，集成遙感數字產品、基礎地理數據和地面觀測資料，分析誤差來源及其傳遞規(guī)律，優(yōu)化確定模型系數，實現(xiàn)氣候信息網格化模擬的新技術體系，生產30多種氣候要素多種時空尺度的網格化氣候數據產品。邱新法等參與主編的《黃河流域氣象水文學要素圖集》（劉昌明等，2004），完成了1 km×1 km空間分辨率黃河全流域氣象水文學要素的網格化模擬，從水、熱平衡角度，展現(xiàn)了黃河流域熱量和水分收支的空間分布，為精細化氣候應用與服務提供了重要支撐。

3.2 精細化氣候應用及服務

氣候資源是最重要的自然資源之一，農業(yè)、交通、能源、城市建設等經濟社會事業(yè)發(fā)展，減災防災、災害防御能力的提高，需要各類專業(yè)氣候服務。在氣候理論研究的基礎，結合精細化建模技術，我們在應用氣候領域也開展了眾多氣候服務工作，取得了較好的社會經濟效益，相關成果獲得了多項省部級科技進步獎。

3.2.1 氣候資源開發(fā)利用及其精細化服務

研發(fā)的氣候資源網格化模擬系統(tǒng)，集成DEM數據和衛(wèi)星遙感數據，可實現(xiàn)各種時間尺度上，復雜地形下光照與輻射資源、氣溫與熱量資源（邱新法等，2009）、濕度與水資源等氣候資源和氣候要素的分布式模擬（Zhu et al.，2018b），所生產的柵格化（空間化）氣候要素數據既可作為基礎數據，供陸面過程等研究領域從事地表物質輸送及能量交換等科學研究，也可作為科學依據供氣象、農林、環(huán)保、生態(tài)、水文等業(yè)務部門開展氣候資源開發(fā)利用及氣象災害防災減災等應用研究。邱新法等研發(fā)了太陽能網格化評估系統(tǒng)、氣候資源網格化模擬系統(tǒng)、氣象災害網格化風險評估系統(tǒng)等20多個GIS氣象應用軟件，服務于全國31個省級、1 000多個市縣級氣象業(yè)務部門及部分地區(qū)的農業(yè)、水文等部門。相關成果獲得2014年江蘇省科學進步二等獎、2019年地理信息科技進步獎二等獎。

電線覆冰災害是電網建設與運行中最具影響的安全隱患之一。江志紅等（2010）、吳息等（2012）研究了不同方法在導線覆冰冰厚極值估計中的實用性，探討了覆冰極值序列與氣象要素的定量關系，為科學合理地解決電網線路設計覆冰問題提供了科學依據，相關成果獲得2011年四川省科技進步二等獎。

我國風能資源具有巨大的開發(fā)潛力，但具有時空變化的不確定性。吳息等（2009）利用區(qū)域模式分析了電網用電高峰期風能密度的分布特征，并進一步通過對數值預報的風速進行訂正（吳息等，2013，2014），為選擇風力電場或進行電力調度管理提供依據，有助于電力公司有效的使用風力發(fā)電。相關成果分別獲吉林省、重慶市科技進步獎三等獎。

針對茶葉等名特優(yōu)經濟作物復雜的山地生長環(huán)境，開展霜凍等氣象災害的精細化風險評估、種植適宜性區(qū)劃研究并在全國氣象部門得到推廣（Zhu et al.，2019）。城市微氣候研究方面，適應城市建筑等矢量數據，研制了分布式矢量氣候要素模型，開展城市建筑群的微氣候模擬（Li et al.，2019），相關成果獲2015年度湖北省科技進步獎二等獎。

4 氣候診斷與統(tǒng)計建模

4.1 氣候資料的質量控制及其插補重建

氣候學研究，特別是氣候變化的研究，需要準確、均一的反映氣象要素變化的完整的長期觀測記錄，氣候資料的可靠性決定了氣候研究結果的正確性。20世紀50年代之前，我國氣象臺站數量少，資料序列短，部分時期出現(xiàn)觀測中斷，同時也存在觀測制式、儀器的更替、觀測場位置改變或周圍環(huán)境變化等的實際問題。為此，在20世紀80—90年代，屠其璞等根據相鄰氣象要素的相關性、周期性以及特殊地形的小氣候特點，研究開發(fā)了一系列的氣候資料的質量檢測和修補、序列延長的方法（屠其璞等，1978，1979;屠其璞，1980，1986）。如屠其璞等（1978，1979）利用相鄰基本氣象站長期資料序列，根據比值或差值穩(wěn)定性得到將短序列的氣候指標值延長到基本長度的方法，其中超短序列插補方法很好地解決了短期氣候考察與應用部門對氣候指標的基本周期長度要求的矛盾（吳息等，2012）。

利用氣象要素的空間相關性，經驗正交展開函數將要素場分解為相互獨立的典型場，并通過時間系數可在任意時間點還原原始場，屠其璞等利用正交展開的時空特性延長、插補氣候要素場，建立了我國42個測站1881—1981年的連續(xù)、均一氣溫序列（屠其璞，1986）。在此基礎上借助主成分典型相關分析，江志紅和丁裕國（1990）就恢復我國百年（1881—1980年）月平均總輻射場做了有益的嘗試;江志紅等（1999a）對比分析了各類方法的特點，為插補、重建連續(xù)、均一的月平均氣溫序列提供了高精度的統(tǒng)計模式;李慶祥和屠其璞（2000）在自然正交函數理論的基礎上，引進逐步迭代法，對北半球陸面降水的缺測值進行插補工作。這些工作推動了我國氣候資料的收集完善，為20世紀80—90年代的氣候變化研究奠定了資料基礎。

4.2 氣候多元統(tǒng)計診斷與預測

4.2.1 診斷分析理論和方法

鑒于氣候系統(tǒng)是一種高度非線性的復雜巨系統(tǒng)，它本身存在著多尺度變率和復雜的時空結構，研究高噪聲背景下多尺度氣候變率的診斷檢測新方法與新技術，有助于提高對全球與中國區(qū)域多尺度氣候變化規(guī)律的認識。丁裕國等（2005）指出氣象變量場的空間分布可視為各種主要空間分布型的疊加，經驗展開函數（EOFs）能夠由氣象要素場序列構造相互獨立典型場，其分布形式具有明確的物理內涵，在氣候診斷分析上獲得廣泛應用。但由于典型場不是固定空間函數，當相關矩陣出現(xiàn)小擾動時，氣象典型場存在是否穩(wěn)定性問題，丁裕國和江志紅（1993）分析了氣象場本身的相關結構及其隨機擾動對EOF的穩(wěn)定性的影響，并給出達到穩(wěn)定EOF展開的最低樣本長度臨界值，提出了對任一氣象場應用EOFs方法時，預估其收斂性速度的幾種經驗性判據（丁裕國和吳息，1988）;還從理論上證明，非均勻站網EOFs展開有不同程度的失真，并且提出了一種附加面積權重的修正方案（丁裕國和江志紅，1995）;此外丁裕國等（2007）證明了統(tǒng)計聚類檢驗（CAST）與旋轉經驗正交函數或旋轉主分量分析（REOF/RPCA）用于氣候聚類分型區(qū)劃的關聯(lián)性，提出了以 CAST與RPCA相結合的一種新的氣候分型區(qū)劃方法。丁裕國和江志紅（1996）從理論上證明探討了兩個氣象場的奇異值分解（SVD）模型在氣象場時空分布耦合信號的診斷分析中具有普適性，指出EOFs及CCA類型的正交分解方法都可納入SVD模型的框架，特別適合大尺度氣象場的遙相關型研究。

4.2.2 ENSO的短期氣候預測

ENSO作為年際尺度上可預報性最強的信號，與我國夏季旱澇變率密切相關，一直是年際尺度短期氣候預測的關注重點，江志紅和丁裕國（1998）、丁裕國等（1998，1999，2002a）、江志紅等（1999b）引入和改進各種多元統(tǒng)計與時序分析技術，持續(xù)研發(fā)ENSO預測統(tǒng)計模型。如丁裕國等（1998）引入奇異譜分析（SSA）基礎上的自回歸（AR）預測模型方案，對Nio海區(qū)平均SST逐月距平序列作自適應濾波意義下的超前預報;為改善SSA-AR自回歸的局限，他們提出了奇異交叉譜分析方法（SCSA）用于ENSO預測，并從理論上證明，它是一類時頻域相結合的廣義交叉譜分析方法，基于SCSA的回歸預報模型的預報技巧絕大部分優(yōu)于SSA-AR預報模型（丁裕國等，1999），江志紅等（1999c）則建立基于主分量典型相關分析（PC-CCA）的廣義典型混合回歸模式，對Nio海區(qū)海溫指數進行提前1～4季度的預報;進一步將多通道奇異譜分析與奇異值分解相結合，丁裕國等（2002a）建立了MSSA-SVD廣義典型混合回歸模式。Yu et al.（2016a，2016b，2020）的最近研究進一步揭示了ENSO的遙相關效應影響次年TC活動的機理。其中主分量典型相關模式（PC-CCA）、多通道奇異譜分析與自回歸結合模式（MSSA-AR）直接用于當時國家氣候中心的ENSO預測業(yè)務系統(tǒng)，主分量典型相關模式（PC-CCA）在當時總體預報技術水平已達到美國NOAA/NWS/NCEP/氣候診斷公報 （CPC） 同類模式水平，在我國ENSO月至年際尺度短期氣候業(yè)務預測系統(tǒng)中發(fā)揮了重要作用，取得了顯著的社會、經濟效益。

4.3 概率分布模型及統(tǒng)計模擬

氣象變量作為隨機變量遵循某一概率模型，通過對氣象變量服從分布的統(tǒng)計建模，對于認識極端氣候的出現(xiàn)規(guī)律、極端氣候變化和平均氣候變化的聯(lián)系有重要的意義。丁裕國和張耀存（1989）利用多狀態(tài)一階Markov鏈，根據隨機模擬理論建立產生單站逐日降水量模擬記錄的隨機模式，從而推求各種長年氣候統(tǒng)計特征;江志紅等（2013）基于多狀態(tài)一階Markov鏈轉移概率研究了中國降水過程的持續(xù)性特征;從相鄰地區(qū)旱澇分布特征的相互關聯(lián)出發(fā)，借助于Monte-Carlo隨機模擬思想重建歷史降水量場的統(tǒng)計模擬，由多次數值試驗產生了相應于各級旱澇的模擬降水量記錄（丁裕國和馮燕華，1992）。

全球變暖背景下，近幾十年極端氣候事件的頻發(fā)和加劇引起了科學界乃至各國政府、國際社會的廣泛關注，從統(tǒng)計意義上說，極端事件就是小概率事件，因此，十分有必要構建極端氣候的監(jiān)測指標，發(fā)展極端氣候統(tǒng)計理論方法。丁裕國等（2002b）、Ding et al.（2008）、江志紅等（2009a）系統(tǒng)引入適合氣候極值研究的廣義極值分布、廣義帕累托分布等極值分布模型及其概率加權（PWM）、L-矩等高精度參數估計方法，Ding et al.（2008）從理論上證明了廣義極值分布模型（GEV）和廣義帕累托分布模型（GPD）的近似關系，建立了高門限下不同極值分布參數估計的理論聯(lián)系，為極端氣候監(jiān)測指標的建立提供理論依據;江志紅等（2009a）采用的POT抽樣增加樣本容量，提高了氣候極值的分布精度，為短序列氣候極值分布的模擬提供了新途徑;丁裕國等（2002b）將平穩(wěn)交叉理論推廣應用于極值變化的診斷分析，推導了不同分布條件下氣候極值出現(xiàn)次數、持續(xù)時間和間隔時間等統(tǒng)計特征量的計算方法，揭示了極值統(tǒng)計特征量與一般統(tǒng)計參數的聯(lián)系。程炳巖等（2003）進一步利用非正態(tài)假設下的交叉理論，從理論上導出適用性更廣的基于Gamma分布和負指數分布的極值特征量診斷公式及其樣本估計式。在此基礎上，丁裕國和江志紅（2009）總結出版了專著《極端氣候研究方法導論》，填補了我國在該領域的空白。

以上氣候資料的插補重建為早期氣候變化的研究奠定了資料基礎，多元分析、統(tǒng)計診斷及其極端氣候的統(tǒng)計理論方法的探討，為氣候變化時空規(guī)律及其可能成因研究提供了方法技術，系列ENSO短期氣候預測模型則推動了我國短期氣候預測業(yè)務。相關成果相繼獲得了1994、1998年中國氣象局科技進步三等獎以及2009年江蘇省科技進步二等獎。

5 中國氣候和極端天氣氣候變化

5.1 近百年區(qū)域氣候的時空變化

1980年代后中國近百年的氣候變化規(guī)律的研究引起了高度關注，屠其璞（1984，1991）利用中國1880年以來重建的溫度序列，發(fā)現(xiàn)近百年來中國氣候變暖非常顯著，與全球增暖趨勢基本相同，指出1851—1984年北半球氣溫變化與我國大范圍氣溫距平有顯著的正相關（屠其璞，1991）。進一步研究表明，雖然中國各區(qū)域升溫趨勢大小不一，但從年代際以上尺度看我國平均氣溫與北半球陸地平均溫度的變化相當一致，主要差別在于年際變化。江志紅等（1997）則詳細對比中國近百年兩次明顯的增暖時期（20世紀30—40年代和70年代中后期以來）大范圍氣溫場距平時空分布結構特征，指出兩次增暖期內中國氣溫場空間分布和季節(jié)變化存在著明顯差異，1940年代前的增暖是以我國南方地區(qū)全年各季氣溫一致上升為基本特征，且夏半年增幅高于冬半年，而1970年代中后期以來的增暖，則主要集中于我國北方地區(qū)和冬半年，夏半年的貢獻很小。屠其璞（1987）、李慶祥和屠其璞（2002）基于重建的百年（1881—1981年）連續(xù)、均一的降水量序列，指出降水量有明顯的35 a、4.7 a和2 a左右的周期，并提出旱澇與太陽活動11 a周期存在一定的關系。

在Jones et al.（1988）建立全球和半球百年平均氣溫序列之后，全球變暖背景下，各區(qū)域的近百年氣候變化特征是1990年代以來“全球氣候變化”研究的熱點。丁裕國等（2001）、余錦華等（2001）采用奇異譜（SSA）和奇異交叉譜（SCSA）研究全球平均溫度場年際變率中的QBO振蕩的長期變化特征，發(fā)現(xiàn)全球平均氣溫序列所蘊含的顯著QBO分量與全球氣候系統(tǒng)中的其他變量具有各種對應的耦合關系;江志紅等（2001，2004）對全球各區(qū)域平均溫度序列進行多種信號的檢測、重構，發(fā)現(xiàn)年代際低頻振蕩信號對全球變暖的強度、顯著性、穩(wěn)定性及其區(qū)域性差異有重要影響，準20～30 a振蕩主要集中于大洋的中緯度和副熱帶緯度，且有沿副熱帶海洋環(huán)流傳播的特點。

隨著氣象資料的豐富，我國區(qū)域氣候變化的規(guī)律也有了更多研究（丁裕國和江志紅，1999;江志紅和丁裕國，1999），發(fā)現(xiàn)我國增溫趨勢較大的地區(qū)主要集中在北方，而冬季升溫區(qū)范圍和幅度最大。我國地處東亞季風區(qū)，我國雨帶的季節(jié)內變化與東亞夏季風的進退緊密相關，江志紅等（2006）、Jiang et al.（2008）發(fā)現(xiàn)中國夏季降水型態(tài)的年代際變化是夏季風推進過程年代際變化的表現(xiàn)，與北太平洋年代際模（PDO）有關;20世紀60年代中期前，南海夏季風的建立時間較遲，但北推較快，夏季風前沿到達華北地區(qū)時間較早，在華北地區(qū)維持時間長，夏季風的北界位置偏北，華北雨季、淮河梅雨明顯;70年代末以后南海夏季風的建立時間較早，降水主要集中在長江流域及其以南地區(qū)，華北雨季不明顯;當雨帶推進偏強時，雨帶易偏北，夏季多出現(xiàn)Ⅰ型降水分布，雨帶推進弱時，雨帶易偏南，夏季多出現(xiàn)Ⅱ型、Ⅲ型降水分布。Sun et al.（2019a）發(fā)現(xiàn)1961年來梅雨強度（梅雨峰值日期）呈現(xiàn)顯著的弱-強-弱（偏早-偏晚-偏早）的年代際變化特征，揭示梅雨強度的年代際變化與長江流域上空對流活動的年代際變化有關，梅雨峰值日期的年代際變化則主要受經向水汽輸送的影響;同時印度洋海盆模態(tài)的年際活動中心在70年代末以后北移至阿拉伯海，對中國夏季氣候的年際變化產生了重要影響（Sun et al.，2019b）。

周莉等（2015）、Ma et al.（2016）、Jiang et al.（2017）進一步研究了近40 a中國東部大規(guī)模城市化對東亞夏季風環(huán)流的影響，通過高分辨率耦合城市冠層模型的全球大氣環(huán)流模式CAM5的數值試驗，發(fā)現(xiàn)無論是城市土地利用，還是人為氣溶膠排放，以及二者的共同效應，都將導致東亞夏季風強度減弱，降水呈現(xiàn)“南澇北旱”異常分布，它們都與東亞中緯度西風急流減弱，南方的水汽輻合增強有關，研究成果提高了城市化與東亞夏季風相互作用的科學認識，為我國城市化發(fā)展規(guī)劃提供了科學建議。

5.2 中國極端天氣氣候變化特征

20世紀90年代起，伴隨著全球氣候變暖，極端天氣氣候事件的頻發(fā)和加劇給人類社會造成巨大損失，相關研究開始引起科學界乃至國際社會高度重視。Jiang et al.（2014）發(fā)現(xiàn)在全球變暖的背景下，全國降水強度普遍增加，極端強降水的相對貢獻顯著增強。與1986—2002年相比，華北地區(qū)2003—2016年強降水量和強降水頻率都有顯著的增加（Han et al.，2020）。而中國西北汛期極端降水事件發(fā)生頻次同降水量的空間分布有很大的差異（楊金虎等，2007）。Ding et al.（2008）給出了我國50 a一遇、100 a一遇日最大降水量及其置信區(qū)間的分布特征;Ma et al.（2012，2013）等發(fā)現(xiàn)變暖背景下東亞地區(qū)增暖的經向非對稱性直接導致的東亞副熱帶急流偏南，是造成我國近年來南方暴雪、凍雨極端事件多發(fā)的重要原因之一。Zhou et al.（2018） 發(fā)現(xiàn)近60 a我國總降雪日數減少，主要因小雪日數減少所致;中到暴雪量的增加導致我國北方總降雪量增加;小到暴雪量的減少造成我國南方總降雪量減少。吳志偉等（2006）設計了監(jiān)測“旱澇并存、旱澇急轉”強度的定量指標，發(fā)現(xiàn)我國長江中下游地區(qū)“旱澇并存、旱澇急轉”災害近幾十年來呈顯著加劇趨勢。

隨著全球變暖，我國極端暖事件增多，極端低溫事件顯著減少這不僅因為平均溫度的增加，在某些局部地區(qū)，其方差或其形狀參數也有變動，相應的時空概率分布變化顯著，因而形成極端高溫（低溫）事件頻率增大（減少）的現(xiàn)象（劉吉峰等，2007）。從區(qū)域上來看，1960—2004年來中國西北年極端高溫發(fā)生頻次的增加趨勢明顯，強度在不斷增強，而年極端低溫發(fā)生頻次的減少趨勢更顯著，強度不斷減弱，該區(qū)域極端高（低）溫事件的變化顯示出對西北區(qū)域增暖的明顯正（負）響應（Yang and Jiang，2008）。通過比較16種熱浪指數發(fā)現(xiàn)，熱浪頻發(fā)區(qū)主要集中在江淮和華南地區(qū)（You et al.，2017），并且極端熱浪事件主要發(fā)生在6—8月并在7月達到峰值。在過去的30 a（1980—2009年），中國南方經歷了或長或短的寒潮，但是中國北方的寒潮變的不活躍（Jiang et al.，2012a）。近期，Zhou et al.（2016）基于高分辨率格點觀測資料，發(fā)現(xiàn)1961年以來極端暖事件增加，極端冷事件減少;冷日冷夜增溫幅度大于暖日暖夜增溫幅度;極端強降水變化具有空間不一致性，在西南-東北走向減少，而東部和西北地區(qū)增加。Xie et al.（2020）發(fā)現(xiàn)1961年以來，我國輕度、中度、重度和嚴重高溫熱浪事件均呈增加的趨勢，其中嚴重熱浪事件在西北東部和華北增加最為顯著，輕度事件在江淮和華南增加最為明顯。進一步利用“聯(lián)合變量法”構建了復合型極端高溫干旱指數，發(fā)現(xiàn)近半個世紀以來，東北地區(qū)復合型高溫干旱事件的發(fā)生頻次顯著增加，北大西洋海溫的年代際偏暖對東北夏季復合型高溫干旱事件的年代際偏多起重要調控作用（Li et al.，2020a），近年來人類活動強迫的增強則對東北復合型高溫干旱事件的增加趨勢有顯著影響（Li et al.，2020b）。以上部分極端氣候的檢測指標與方法已應用于我國“極端天氣氣候事件的監(jiān)測、診斷和預測業(yè)務系統(tǒng)”，為我國極端氣候監(jiān)測診斷業(yè)務系統(tǒng)的建設做出了貢獻。

熱帶氣旋（TC）是影響我國的主要災害性天氣系統(tǒng)。羅哲賢等長期致力于熱帶氣旋動力學理論及應用的研究，特別是21世紀初期，采用高分辨衛(wèi)星探測數據，通過理想模型的解析推演和數值模擬相結合的途徑，應用自組織、分形和分形自組織等非線性科學，探討了復雜結構型態(tài)TC突然北折和逆時針打轉等異常路徑形成的機理，揭示了TC環(huán)流與中小尺度對流系統(tǒng)相互作用影響TC路徑的大樣本特征，推動了TC移動動力學的深入發(fā)展（Luo 2011;Luo and Ping 2012;Luo et al.，2014），相關系列研究成果獲2010年度江蘇省科技進步二等獎。

5.3 氣候變化的影響及其評估

氣候變化的影響評估是全球變化研究的重要分支，直接關系到應對氣候變化的政策制定。圍繞氣候變化對長江三角洲的影響，繆啟龍（1995）利用長江三角洲海岸帶的歷史資料，討論了長江三角洲海岸帶的歷史演變，并對未來海岸的變化作了估計，指出未來氣候變化對長江三角洲海堤、江口通航、江口淡水資源的影響，并提出了適應氣候變化和減輕影響的措施。進一步研究了氣候變化對西藏地區(qū)農、牧業(yè)生產、水資源及環(huán)境的影響，發(fā)現(xiàn)溫度的上升會延長生育期，提高光合生產力，但降水的減少將使農作物產量受到嚴重影響，畜牧業(yè)的生產也有類似現(xiàn)象，將使環(huán)境更為惡化，同時提出適應氣候變化可采取的一些策略措施（繆啟龍等，1998）。此外，繆啟龍等（2009a，2009b）還分析了氣候變化對我國熱量資源、季節(jié)變化及其亞熱帶北界位置的影響。通過引入經濟學“投入-產出”分析方法的基本原理，結合氣候變化對工業(yè)影響的統(tǒng)計模型、對農業(yè)產量影響的模擬系統(tǒng)，建立了氣候變化對長江三角洲江蘇省經濟影響的投入-產出模型，預測了未來不同氣候變化情景下，資金投入量及各經濟部門之間相互投入量的變化（張永勤和繆啟龍，2001），為區(qū)域經濟發(fā)展規(guī)律提供了決策參考，并在區(qū)域氣候變化對社會經濟影響的研究方法做了有益的探索。相關成果獲得1999年國家環(huán)境保護總局科技進步二等獎。

6 氣候變化的模擬與預估

6.1 氣候變化的模擬評估

全球氣候系統(tǒng)模式是氣候變化模擬預估的重要工具，為此，世界氣候研究計劃（WCRP）設立了一系列模式比較計劃（CMIP），并提供了眾多氣候系統(tǒng)模式試驗結果。為提高東亞氣候未來預估的可信度，江志紅等評估了CMIP3-CMIP6系列模式對東亞環(huán)流及中國氣候的模擬能力（江志紅等，2009b;Jiang et al.，2012a，2015，2017）。在環(huán)流場方面，他們引入EOF、自組織映射神經網絡（SOM），大氣活動中心閉合環(huán)流系統(tǒng)指數的定量化計算方法，從不同高度環(huán)流場（黃海玲等，2015）、大氣活動中心（Zhao et al.，2020）、天氣型態(tài)（Wang et al.，2015）等方面建立了評估環(huán)流系統(tǒng)模擬能力的系列指標與方法，發(fā)現(xiàn)CMIP5模式對東亞平均大氣環(huán)流場和大氣活動中心都有較好的模擬能力，但都存在系統(tǒng)性偏差，特別是夏季西太平洋副熱帶高壓位置、強度模擬能力都較弱。

在氣候及極端氣候方面，江志紅等從氣候趨勢、時空結構、概率分布等方面建立系列評估多尺度氣候與極端氣候模擬能力的指標，發(fā)現(xiàn)全球氣候模式對中國區(qū)域溫度模擬存在“冷偏差”，降水模擬在干旱、半干旱區(qū)有“濕偏差”，濕潤區(qū)存在“干偏差”（江志紅等，2009c;Jiang et al.，2012b;黃海玲等，2015;Wang et al.，2015;Li et al.，2018a;Zhao et al.，2020）。但隨著全球氣候模式的改進，偏差得到了顯著的降低，尤其是我國東南地區(qū)的干偏差在CMIP6中得到了顯著的降低（Zhu et al.，2020）。對于極端氣候，全球模式能夠較好模擬極端溫度的平均氣候場，但是對趨勢的模擬偏弱。對中國東部地區(qū)極端降水的模擬能力要顯著高于西部地區(qū)，減小阿拉伯半島東側西南氣流的模擬偏差，可以顯著降低東南部地區(qū)的干偏差（Jiang et al.，2015）。通過系統(tǒng)評估近40個CMIP5全球模式對東亞地區(qū)環(huán)流系統(tǒng)和中國氣候、極端氣候等方面的模擬能力，發(fā)現(xiàn)CCSM4、CNRM-CM5、MPI-ESM-LR、 MPI-ESM-MR、CMCC-CM模式對東亞區(qū)域氣候具有較好的綜合模擬能力，研究成果為優(yōu)選模式進行區(qū)域降尺度，進而開展東亞區(qū)域氣候未來預估，降低預估不確定性，提供了重要基礎。

6.2 統(tǒng)計和動力降尺度

雖然全球氣候模式對區(qū)域氣候變化特征有一定的模擬能力，但有效可靠的區(qū)域（或局地）細化氣候變化信息必須通過降尺度途徑獲取，降尺度方法主要有動力和統(tǒng)計降尺度兩類。

利用采用變網格模式LMDZ4分別對全球模式CNRM-CM5、MPI-ESM-MR、MPI-ESM-LR、IPSL-CM5A-MR、BCC-CSM1-1-m和FGOALS-g2進行動力降尺度，得到了1961—2100年中國區(qū)域6個高分辨模擬及其未來RCP4.5/8.5排放情景下的預估結果，發(fā)現(xiàn)相對于全球模式，LMDZ4降尺度后中國區(qū)域氣候的模擬能力都得到了提高，中國區(qū)域氣候的冷偏差、濕偏差顯著減小（Chen et al.，2011a;Yang et al.，2016）;降尺度后各區(qū)域日降水、日平均氣溫的PDF曲線更加接近觀測，尤其在地形復雜的青藏高原、西北、西南等西部地區(qū)，且降尺度后模式對極端溫度、降水模擬的改善程度也隨地形升高而增強（高謙等，2017）。

統(tǒng)計降尺度方法主要是依據當前大尺度環(huán)流和局地氣候的統(tǒng)計關系（或傳遞函數）在未來氣候背景下不變，推斷未來局地氣候變化信息，江志紅等引入并構建了SOM、非齊次隱馬爾科夫模型（NHMM）、CCA、偏差訂正模型等多種先進統(tǒng)計降尺度方法，通過比較不同降尺度方法對全球模式的降尺度模擬效果，揭示了不同統(tǒng)計降尺度方法在中國區(qū)域的適用性（江志紅等，2009c;Jiang et al.，2011;丁梅等，2016;Wu et al.，2016;Guo et al.，2019）。以江淮流域夏季（6—8月）的逐日降水進行統(tǒng)計建模為例，發(fā)現(xiàn)NHMM、SOM方法都能夠有效提高氣候模式對江淮流域夏季日降水量的模擬能力，NHMM降尺度后對各降水指數氣候場的偏差百分率普遍降至10%以下（Guo et al.，2019）;SOM降尺度后對各降水指數氣候場的偏差百分率普遍降至15%以下，相關系數均達到0.9（Li et al.，2020c）。同時系統(tǒng)引入并構建線性變換（LS）、分位點投影變換（QM）、分布投影變換（DM）以及累積概率分布變換（CDFT）四種偏差訂正模型，對BCC-CSM1.1-m模式的模擬降水進行偏差訂正（Zhu et al.，2017;Guo et al.，2020），發(fā)現(xiàn)四種偏差訂正模型均能有效改善對江淮流域夏季降水的模擬性能，其中分位點投影變換訂正效果最為顯著。研發(fā)的SOM、NHMM等多種先進統(tǒng)計降尺度方案為模式的解釋應用、氣候預測提供了新技術，相應各種統(tǒng)計動力降尺度預估結果為開展中國區(qū)域未來精細化氣候預估提供了基礎數據。

6.3 氣候變化的預估及其不確定性

在客觀評估模式對氣候模擬能力基礎上，如何優(yōu)化集合眾多氣候模式預估結果，減小預估不確定性，同時定量評估不確定性，更有效服務于氣候影響評估與風險決策，也是氣候預估的關鍵問題。

江志紅等基于多個CMIP全球模式，通過貝葉斯模型平均（BMA）、優(yōu)選模式秩加權等方法（江志紅等，2009c;Chen et al.，2011b;Jiang et al.，2012b;郯俊嶺等，2016;Li et al.，2016;Guo et al.，2020），結合動力和統(tǒng)計降尺度獲得了中國區(qū)域未來高分辨率氣候變化的概率預估;發(fā)現(xiàn)RCP4.5排放情景下，21世紀中期（2046—2065年）北方和南方增溫超過1.5 ℃的概率分別為80%和50%，21世紀末期（2081—2100年），北方（南方）有80%（50%）的可能性增溫超過2 ℃。對于降水，冬季降水增加比夏季明顯，21世紀末期我國東北北部和青藏高原北部冬季降水很有可能增加10%，而夏季降水增加超過10%的區(qū)域主要位于我國北方地區(qū)。21世紀末期，西北、西南及黃淮流域極端降水貢獻率都有較大可能增加20%，霜凍日數減少超過20 d，熱浪指數增加超過20 d。Zhou et al.（2014）基于CMIP5多模式集合，預估到21世紀末，中國區(qū)域暖事件增加，冷事件減少，極端強降水將增加。表明21世紀末期中國區(qū)域極端溫度增溫顯著，極端溫度變化的敏感區(qū)主要位于青藏高原周圍以及東南沿海;降水更趨向于極端化，特別是在西北等降水偏少的地區(qū)，局地旱澇更加頻繁。

為加強應對氣候變化的威脅，巴黎協(xié)議提出將全球平均氣溫升幅控制在較工業(yè)化前2 ℃之內，并力爭限制在1.5 ℃，中國氣候及其極端事件在增溫1.5 ℃的響應特征與機制是我國有效參與全球氣候治理及國際氣候談判的迫切需要。Li et al.（2018b）、Shi et al.（2018c）以及Sun et al.（2019c）利用幾十個CMIP5模式資料（瞬變條件下的模擬試驗）、HAPPI與CESM-Low warming（21世紀末期穩(wěn)定增溫下的試驗）試驗結果，研究了全球增溫1.5 ℃和2 ℃下，我國氣候以及極端氣候的響應特征，發(fā)現(xiàn)全球瞬變增溫1.5 ℃/2.0 ℃下，相對于歷史時期（1985—2005年），中國區(qū)域平均溫度增加1.0 ℃/1.7 ℃，極端降水強度增加約7%/11%;增溫大值區(qū)集中在中國北部地區(qū)以及青藏高原地區(qū);歷史時期中國區(qū)域平均100 a一遇的極端降水事件發(fā)生風險將會增加1.6倍/2.4倍（Li et al.，2018）;中國西部、青藏高原和長江以南地區(qū)是極端高溫變化的敏感區(qū)（Shi et al.，2018）。利用全球穩(wěn)定增暖1.5 ℃試驗（HAPPI，CESM-LW）結果，發(fā)現(xiàn)HAPPI、CESM-LW穩(wěn)定試驗中我國平均溫度和極端溫度變化的分布與CMIP5瞬變試驗結果基本一致（Sun et al.，2019c）。但中國長江及其以南地區(qū)夏季降水存在顯著差異，該區(qū)域穩(wěn)定增溫下夏季降水增加明顯超過瞬變增溫，并主要與動力因子導致的環(huán)流調整有關。

未來氣候變化預估的不確定性分析表明（郯俊嶺等，2016;Li et al.，2016），預估溫度變化的可信度高，全國溫度預估的信噪比普遍高于3.0，降水預估的可信度較低，除個別地區(qū)略高于1.0外，其他區(qū)域信噪比均低于1.0，冬季降水預估的可信度略高于夏季。未來總降水量和降水強度的可信度較高，信噪比大于1.0，而極端降水的可信度較低。Zhou et al.（2014）進一步量化了排放情景、模式差異和自然變率在全國與區(qū)域尺度極端事件預估不確定性中的相對貢獻。

以上有關氣候變化的模擬與預估相關工作，被聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）系列報告、國家氣候變化系列評估報告引用，成為中國區(qū)域氣候變化及其未來響應的重要依據，相關研究成果獲得2015年江蘇省科學技術進步一等獎。

7 結語

六十年來，南京信息工程大學在氣候與氣候變化領域的研究，不僅促進大氣科學和其他相關學科的高質量發(fā)展，為學校在大氣科學研究領域和教育界贏得了良好聲譽和較高知名度，也培養(yǎng)了一批氣候和氣候變化領域的優(yōu)秀人才。

氣候與氣候變化的研究是近60 a大氣科學研究中最具活力的前沿研究領域之一，全球變暖及其對地球環(huán)境的影響不僅是科學界的研究熱點，也是各國政府、國際社會的共同關注，據世界氣象組織最新報告預測，全球范圍內的氣候變化將在未來持續(xù)加劇。展望未來，氣候與氣候變化研究仍然存在許多問題，氣候和氣候變化的研究更需要學科交叉，尤其是對于氣候系統(tǒng)過程及相互作用、極端天氣氣候變化機理及其預測預估、冰凍圈氣候與氣候變化、氣候變化影響及其風險防控、氣候變化適應與可持續(xù)發(fā)展等方面問題，需要不同學科的科學家協(xié)同攻關。南京信息工程大學氣候與氣候變化的研究將聚焦科學研究前沿，關注交叉融合趨勢，面向氣候服務需求，為南信大大氣科學“一流學科”的建設作出新貢獻。

致謝：感謝邱新法教授、周波濤教授、李偉博士、孫博教授、李娟教授、李惠心博士在稿件形成過程中所做出的努力。

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radiation climatology;climate diagnosis;statistical climatology;climate change and its regional response;fine climate elements

doi：10.13878/j.cnki.dqkxxb.20200915001

（責任編輯：袁東敏）