自然指数：中国高质量自然科学研究份额首次排名第一最新发布的自然指数数据显示，中国作者在2022年对高质量自然科学研究做出了最大贡献，在高质量期刊上发表论文份额首次排名第一，超过美国。自然指数由国际知名科技出版机构“施普林格-自然出版集团”下属机构编制并定期发布。它追踪发表在82本高质量期刊上的科研论文，根据有关机构、国家或地区所发表论文的数量和比例等，反映全球高质量科研产出及合作情况。一篇完全由中国研究人员发表的论文将为中国带来1个“份额”。自然指数分析的数据显示，从2022年1月到12月，中国作者的“贡献份额”为19373份，排名第一；美国为17610份。自2014年首次引入自然指数以来，中国“份额”迅速增加，2021年成为物理科学和化学领域的领先国家。2023年1月至4月的最新数据显示，中国在地球和环境科学领域也首次超过了美国。目前，美国只在生命科学类别的“份额”排名第一。近年来，多个科研表现衡量标准显示，全球科研贡献占比在发生变化。例如，一份2018年美国国家科学基金会的数据集显示，中国当年发表的论文数量最多。2022年日本国家科学技术政策研究所的一份报告说，在2018年至2020年间，中国研究在被引用次数最多的前1%的论文中占比高于美国研究。自然指数同时也显示，依照至少有一位作者来自特定国家/地区的所有文章的原始总和统计，2022年美国科研论文总数为近25200篇，中国为23500余篇。来源：新华社记者：郭爽编辑：周喆、卿珊中气爱科技新知，让大气科学广为人知本号文章均为原创或取得作者授权，转载请取得授权，并注意保持完整性和注明出处投稿渠道（中气爱微信号：zqakjxz）：我们欢迎大气、海洋、环境等领域的老师、同学和我们分享自己的最新工作进展。语言尽量通俗易懂，同时要求图文并茂。

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根据世界气象组织（WMO）5月3日发布的一份通报，厄尔尼诺现象在未来几个月发展的可能性越来越大，这将会加剧全球升温，并可能创下新的高温记录。异常持久的拉尼娜现象在持续了三年后现已结束，热带太平洋目前正处在厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）中性状态（既非厄尔尼诺也非拉尼娜）。

Extremely

厄尔尼诺开始时间和前一次暖事件的强度通过大气和海洋过程影响ENSO事件持续时间的示意图，来自Wu

台风是世界上最严重的自然灾害之一，它带来的强风、暴雨和风暴潮等灾害破坏力极大，严重威胁人民生命财产安全和经济社会发展。即使是弱台风，其威力也不容忽视。台风强度是目前台风预报的难点，其变化也一直是国际上的前沿科学问题。传统的台风强度估计主要采用基于卫星云图的Dvorak台风定强方法，该方法在台风云型特征识别分析等多个关键定强步骤都存在较大主观性。即使针对同一个台风，不同台风业务机构给出的强度估计也经常存在较大差异，这也给台风强度变化研究带来诸多困难。另一方面，近20年的理论研究指出海洋变暖会导致台风增强。该理论在大西洋获得较好的验证，得益于那里长期的飞机气象观测资料。然而，全球其它海盆的台风强度变化趋势因缺乏现场直接观测资料，一直存在争议。针对以上两个问题，复旦大学大气与海洋科学系/大气科学研究院王桂华教授课题组与其合作者，另辟蹊径，提出用海表面漂流浮标（drifter）观测的高精度海洋混合层流速来估算台风强度。通过分析1991-2020年期间全球大量drifter观测的混合层流速数据发现，最近30年占全球70%的弱台风无论在全球尺度还是海盆尺度上都存在明显的增强趋势。相关成果以《海流显示全球弱台风显著增强》（Ocean

大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室的汪亚博士。本项研究得到了国家自然科学基金重点国际（地区）合作研究项目（编号

Guido说。“飓风是巨型的热泵，在风暴中心周围很大的空间距离内重新分配热量，它们在经过时留下的大规模破坏可以使能源网瘫痪。这种组合往往是危险的，因为它使灾后恢复速度减慢，并对人类健康构成风险。”

我国降水主要来自季风活动，全世界超过一半的人口受到季风降水的影响，季风降水对我们的生存和社会发展至关重要。一般认为全球变暖将增加季风降水，过去100多年的观测资料是否支持这一普遍认识呢？南京信息工程大学大气科学学院曹剑博士发现，全球增温对应的是过去一个多世纪的北半球陆地季风降水的减少。毋庸置疑的是20世纪至今全球气温已经上升约1℃，我们分析了1901-2014年的多套降水观测资料，发现这段时期北半球陆地季风降水存在显著的长期减少趋势，这说明了历史时期的增温并不能增强北半球季风降水。当前最先进的超级计算机模拟结果很好地重现了观测中的全球增暖和北半球季风降水减少（图1中黄线）。通过分离两种最主要的人为强迫（温室气体和气溶胶）对全球增温和北半球季风降水的影响，发现观测到的全球增暖被温室气体主导，而北半球季风降水减少被气溶胶主导。也就是说温室气体能明显增暖全球气温而对降水的增加作用很小；而气溶胶对全球的降温作用较小，却能够高效地减少季风降水（图1）。定量而言，全球温度变化1摄氏度，气溶胶能够减少北半球季风降水约11%，但温室气体的作用只有约2.2%，所以气溶胶对北半球陆地季风降水的影响效率是温室气体的5倍。图1

上https://zenodo.org/record/7264385#.Y2hS4i8RpQI）。论文信息：Lin,

地震)对日本东部的人口中心造成了巨大的破坏。2011年Tōhoku地震后日本Wakuya的鸟瞰图，显示出俯冲地震的破坏力。对太平洋俯冲带的持续重力监测有助于识别出大地震可能发生的地方。图片来源:

二次有机气溶胶（SOA）是大气气溶胶的重要组成部分，其恶化区域空气质量，危害人群健康，并通过散射吸收太阳辐射和作为云凝结核影响成云从而影响全球气候。SOA由挥发性有机物（VOC）作为前体物通过大气氧化反应转化生成，其中高含氧有机分子（HOM）是VOC转化生成SOA中的关键中间物种，但其生成机理认识尚不完善，许多在大气中观测到HOM无法解释其生成过程。而在全球范围内，天然源VOC（BVOC，主要是植被排放的单萜烯及异戊二烯）因其排放量远大于人为源VOC，是全球SOA的主要贡献者。复旦大学大气与海洋科学系/大气科学研究院赵德峰课题组与其合作者针对天然源VOC中的主要类别之一单萜烯，选择全球排放量最大的α-蒎烯为代表，研究了其在日间HOM的生成过程。单萜烯在日间主要的氧化过程是与OH反应。反应有两条途径，分别为OH加成和H摘除，其中OH加成途径为主（90%）。因此，人们普遍假设日间光氧化生成HOM主要由OH加成途径贡献，并忽略H摘除途径。复旦大学赵德峰课题组与其合作者通过在接近真实大气的反应条件和时间尺度上模拟这一反应过程，发现在初始反应仅占比10%的H摘除途径却对HOM生成有着主要贡献。同时结合量子化学计算提出了由H摘除途径生成HOM的详细机理，并评估了H摘除途径在大气环境中的重要意义，相关成果以“Unexpected

2021年7月，河南省遭遇了历史罕见极端强降水，引发了严重洪涝灾害，造成了重大人员伤亡和财产损失。事件发生后，已有不少研究对其发生机理做了细致的分析，强调了多尺度环流系统相互作用导致的异常强烈的上升运动、西北太平洋副热带高压和双台风（“烟花”和“查帕卡”）共同输送的充沛水汽以及当地独特的地形（伏牛山、嵩山等）的重要作用。但是，关于气候变化在此次极端强降水事件中扮演何种角色的问题，一直悬而未决。定量回答该问题需要基于严格的极端事件归因科学。然而，由于“21·7”河南暴雨强度的异常极端性，基于仅有几十年长度的观测资料很难准确估算其发生概率等统计特征。同时，破记录的极端降水集中发生在河南中北部，其中较小空间尺度的强对流过程超出了归因分析中常用的全球气候模式的刻画能力。此外，全球气候模式对复杂的东亚季风环流系统，尤其是类似于本次事件中的多尺度环流系统相互作用，目前的模拟技巧仍十分有限。这也导致在气候变暖背景下，与极端降水密切相关的环流变化的模拟结果缺乏可信度。因此，“21·7”河南暴雨事件的定量归因超出了传统归因方法的能力和适用范畴。图1（a-b）实际观测的和全强迫条件下模式模拟的2021年7月19日–7月21日三天累计降水量的空间分布。其中，红色方框表示归因分析的目标区域。（c-d）当前人为气候暖湿化导致的三天累计降水量、700百帕高度水平风场以及500百帕高度潜热加热率的变化。（e）左侧：不同大样本集合归因试验模拟的河南区域平均三天累计降水量的频率分布直方图和正态分布拟合曲线。其中，绿色、灰色、橘色和紫色分别代表工业化革命前无人为气候暖湿化情景、和当下以及在SSP1-2.6和SSP2-4.5共享社会经济路径下本世纪末人为气候暖湿化情景。右侧：大样本集合模拟结果对应的箱线图。其中，箱体内黑线代表集合中位数；箱体上、下边缘分别表示上、下四分位数；上、下须线分别表示第95和第5百分位数。（f）不同大样本集合归因试验模拟的小时雨量等于或大于100毫米的短时强降水事件的发生概率。其中，实线表示集合中位数，阴影表示5%–95%范围。图中数值显示过去、当前、和未来情景试验模拟的发生概率。我们发展了一套适用于此类局地性极强、强度极端异常、动力成因极为复杂的季风区极端降水事件归因分析的新方法，致力于回答由人类活动导致的气候变暖对“21·7”河南暴雨的强度有多大影响这一科学问题。基本思路可描述为：在准确再现与事件相伴随的环流演变过程及事件本身的时-空特征基础上，量化与气候变化相关的热力因素对事件强度的影响。研究基于高分辨率（水平分辨率4公里）区域气候模式，在限定事件期间的大尺度环流配置前提下，开展了一系列考虑不同强迫因子的大样本集合模拟试验。与工业化革命前的气候状态相比，当前人类活动导致的大气变暖变湿使得本次极端降水的过程总降水量增加了约7.5%（5–95%不确定性范围：3.8–11%）。局地城市化对本次事件的影响很小，且具有较大的不确定性。该方法进一步明确回答了人类活动在多大程度上影响了水汽输送、大气层结稳定度、垂直上升运动及凝结潜热反馈等关键物理变量和过程，增强了归因结论的物理可解释性和可信度。如果类似的大尺度环流发生在本世纪末更暖的气候状态下，届时类似于“21·7”河南暴雨事件的强度将在现有基础上继续增加14.3%~21.9%（取决于未来的经济社会发展路径，此处考虑SSP1-2.6和SSP2-4.5两种假设情景）。图2（a-b）在有/无当前人为气候暖湿化情景下，模式模拟的通过目标区域四个边界的不同对流层高度的（低层：1000-700百帕；中层：700-400百帕；高层：400-300百帕）大气水汽输送。其中，正值表示西风和南风水汽输送，负值表示北风和东风水汽输送。蓝色和橘色箭头分别表示水汽流入和流出。（c）模式模拟的当前人为气候暖湿化所致的“21·7”河南极端强降水过程中的水汽输送变化。（d）对流层垂直分层示意图。“考虑到“21·7”河南暴雨的极端性，7.5%的降水增加不是一个小量。此外，7.5%的降水增加是整个河南省区域平均的结果，部分降水增加多的地区能达到15–20%。因此，全球气候变暖对

Sternberg说，随着降雪的减少，中亚的冰川将无法补充失去的冰，这意味着未来流向人们和农作物的融水将减少。全球性问题科罗拉多大学的气候科学家Mickey

什么能引发比2004年12月26日印度洋海啸威力大3万倍的海啸？一项新的建模研究表明，白垩纪希克苏鲁伯小行星撞击就产生了这样的结果。编辑点评海啸最常发生在海底因地震而移位的时候。然而，海洋中极少发生的小行星撞击也可以产生海啸，根据Ward和Asphaug[2000]的描述，每一千年大约有3%的几率产生2米高的海浪。Range等人[2022]模拟了大约6600万年前希克苏鲁伯小行星在墨西哥尤卡坦半岛附近坠入大海时所预期的海啸，这次撞击创造了地球上已证实的最大的撞击结构之一。作者发现，希克苏鲁伯撞击可能产生了全球海啸波，其能量是我们所观察到的最大海啸波的3万倍。模型显示，在北大西洋和南太平洋地区，高度超过10米的巨浪冲击着海岸线。作者从对这一时期海底沉积记录的缺口和/或扰动的观察中，为他们的模型找到了支持。作者指出，与海洋中小行星撞击有关的许多复杂性还需要进一步改进模型来进行研究，才能更全面地了解这些罕见但灾难性的事件。由希克苏鲁伯小行星撞击模拟的最大海面扰动(厘米)。图片来源：Range

中国是世界上受台风影响最严重的国家之一。根据登陆强度和位置的不同，台风对沿海地区的破坏性影响也不同。高强度台风在其登陆期间可能会带来强风、暴雨和风暴潮，从而导致严重的生命财产损失。在过去的几十年里，登陆台风造成的经济损失显著增加。因此，分析台风活动的特点和长期变化，将为防台减灾提供有价值的参考。

b）两个角度解释了北极‒中纬度联系的不确定性的来源，促进了对北极‒中纬度联系的认识，对解决当前气候领域研究难题有重要意义，作为特邀报告参加2021年AGU年会。论文信息：[1]

研究人员利用三个大气环流型（北太平洋环流型、极地-太平洋-加拿大环流型和北美环流型）能够很好重建本次热浪过程[2]。[1]