2024年，气象领域顶刊中的科学趋势有哪些？中气爱为你解读

刚刚过去的2024年，全球平均气温、我国平均气温均再次打破历史记录，其中全球平均气温相较工业革命前水平的升温幅度首次达到1.5度。这表明，在2015年，各国为应对气候变化签署的里程碑式文件《巴黎协定》中的1.5度温升目标已经摇摇欲坠。

而在升温的同时，我们的气候也在变得越来越极端。如2024年的华南回南天和特强前汛期，江南春季强对流，汛期暴雨，超强台风格美和摩羯、双台风贝碧嘉和普拉桑连续登陆上海等。为了应对前所未有的气候变化问题，2024年大气科学领域的顶刊也显示出三个风向标：

其一是人工智能大模型赋能天气-气候预报。当前人工智能已渗透进各行各业，相较于传统的数值天气模拟，其大数据驱动的特性为天气预报提供了全新范式。2023年，国际著名顶级期刊《Science》杂志就将我国自主研发的华为云盘古、谷歌GraphCast和英伟达FourCastNet等AI气象大模型评选为2023年世界科学10大进展,标志着AI与大数据在天气预报领域取得显著突破。

而在2024年，谷歌最新天气预报模型SEEDS在《Science Advances》发表，提出生成式AI天气预报集合技术；复旦大学伏羲次季节-季节大模型登上《Nature Communications》，首次挑战次季节预测沙漠，创新性地引入了海气相互作用过程，有效提升了对MJO的预测技巧。

值得一提的是，24年7月，谷歌团队的NeuralGCM大模型再次登顶《Nature》,首次将优化视角跨越到十年以上的气候尺度，在30秒内就可以模拟22天的全球天气，效率暴涨10万倍。24年12月，谷歌DeepMind团队发布全新人工智能概率天气预报模型Gencast，再再次登顶《Nature》正刊。

其二是继续聚焦气候变化带来的潜在影响。如中科院大气物理研究所周天军研究员团队发文指出人类活动已经导致过去百年来全球降水变率增强，具体表现为降水的极端性出现了全球一致的增强，相关成果发表于《Science》正刊；而《Nature》正刊则发文评述气候变化正在导致航班更加颠簸。比较有意思的是，由于全球变暖加速冰川融化，科学家还在《Nature》撰文认为这导致了地球自转速度的变化，最终推迟了全球时间。

其三是聚焦极端天气气候事件的变化机制。如中大罗明教授、张团团教授分别在Science和Nature子刊撰文，认为热浪事件会更持久地出现，对我们影响正在逐年增强。与大气热浪的直观不同，海洋热浪也在悄然发生。中科院南海所在《Nature》正刊撰文，揭示海洋中尺度涡对海洋热浪和冷潮的关键驱动作用。

复旦周文教授团队在《Nature Communications》撰文提出平流层准双周振荡对东亚夏季旱涝季节可预报性的重要作用。除此以外，2024年，在周文教授和谢尚平教授的指导下，中气爱团队成员也在《Science Advances》期刊上发表了一篇封面论文。

2022年盛夏，我国南方地区经历了1961年以来最强的极端高温热浪天气。长江流域多个国家级气象站的最高气温打破历史极值，其中重庆北碚45.0℃，给当地人民的生产生活造成了严重影响。与此同时，巴基斯坦却遭遇有气象观测以来最凶猛的雨季，发生了当地历史最大洪水，巴基斯坦三分之一国土受淹，有上千万人受到洪水影响。

中气爱航崽在制作系列科普视频的过程中，萌生出一个科学问题：巴基斯坦洪水和东亚热浪之间是否有动力关联？经过长达一年的探索，研究最终发现：巴基斯坦地区作为“最佳激发点（sweet spot）”，其盛夏的对流可以扰动对流层上层西风带，导致东亚地区出现持续的热浪天气。

该动力途径主要受大气内部变率调控，而与全球海温强迫联系不大，是亚洲夏季风系统的动力本征模态。相关结果有助于提高我国夏季极端事件的次季节预报能力。中气爱团队和知名青年摄影师风羽酱-sdk共同完成了论文封面设计。中国工程院院士丁一汇还对这项工作进行了专题评述。

2025年，中气爱在继续做好气象科普的同时，也将密切关注顶刊最新动向，为大家解读最新学术进展，并开展气象科研前沿探索。

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