论文标题：Projected Convective Storm Environment in the Australian Region from Two Downscaling Ensemble Systems Under the SRES-A2/RCP8.5 Scenarios

原文链接：https://www.mdpi.com/2225-1154/13/11/229

期刊名：Climate

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/climate

雷暴是澳大利亚最具破坏性的气象灾害之一，常伴随冰雹、突发洪水和强风，造成巨大的经济损失。在全球气候变暖的背景下，雷暴活动将如何变化，一直是科学界与防灾部门关注的焦点。近期，由南京信息工程大学、澳大利亚新南威尔士州气候与大气科学局等单位的研究团队在 Climate 期刊发表论文，基于两代NARCliM(NSW and Australian Regional Climate Modelling)区域气候模型，系统模拟并预测了21世纪后期澳大利亚雷暴环境的变化。该研究不仅揭示了雷暴潜势的增长趋势，还为未来灾害风险管理提供了关键科学依据。

天气研究与预报（WRF）模型模拟区域示意图，网格间距分别约为50公里（外层CORDEX区域，以地图范围显示）和10公里（内层NARCliM区域，以红色轮廓标出）。地形以阴影表示。

研究过程与方法

研究团队利用NARCliM1.0和NARCliM1.5两代区域气候模型，分别基于CMIP3和CMIP5全球气候模型进行动力降尺度，模拟了历史时期（1990–2009年）与未来时期（2060–2079年）的对流环境。研究重点关注以下几个关键对流参数：

•对流有效位能（CAPE）：反映大气不稳定性，值越高越有利于强对流发展。

•对流抑制能量（CIN）：反映抑制对流启动的能量，正值增加表示雷暴启动更难。

•抬升凝结高度（LCL）与自由对流高度（LFC）：影响云底高度与对流触发机制。

•0–6公里垂直风切变（S06）：影响风暴的组织性与生命期。

为识别强雷暴潜在发生日，研究采用环境判别式 TSTORM = CAPE × S06τ1.67，并参考澳大利亚本地观测研究设定了强雷暴与极端强雷暴的阈值。针对模型系统性高估S06的问题，团队还创新性地进行了阈值调整，使模拟结果更贴近再分析数据，提升预测可信度。

主要结果与发现

1.对流环境整体趋于更不稳定

夏季CAPE在热带及澳大利亚东南部显著增加，尤其在沿海地区，增幅可达数百J/kg，表明大气层结不稳定性增强。尽管CIN也普遍增加，对流启动难度加大，但一旦触发，可利用的能量将更高。

2.垂直风切变普遍减弱

S06在中纬度地区尤其是东岸和东南沿海明显下降，减少幅度约1 m/s。这意味着未来风暴的组织性和持续性可能减弱，但更强的CAPE仍可能驱动更多孤立的强对流事件。

（a）N1.0集合平均与（b）N1.5集合平均在CORDEX陆地区域夏季（DJF）期间，由MUCAPE和CIN构成的二维直方图的变化（2060–2079年减1990–2009年，填色部分）。仅考虑陆地格点。为便于解释，频率已按比例缩放（基于格点计数总数），相当于一个季节内的天数。虚线等值线表示历史分布。（c,d）为NARCliM区域相应的变化图。各子图展示了MUCAPE-CIN的历史直方图在未来将如何变化。

3.强雷暴潜在日数大幅增加

经阈值调整后，模型预测显示：

•夏季在热带澳大利亚及东岸/东南沿海，强雷暴潜在日数可增加约一个月，部分地区甚至实现日数翻倍。

•春、秋季潜在雷暴日数也明显上升，风暴季节显著延长。

•冬季虽然基数低，但平均日数仍呈增加趋势。

（a）夏季（DJF）TSTORM值超过调整后强雷暴阈值的日数气候态分布，（b）N1.0集合平均与（c）N1.5集合平均预测的强雷暴日数变化（2060-2079年减1990-2009年），针对CORDEX区域。（d-f）为针对NARCliM区域的相应图示。（c,d）为NARCliM区域相应的变化图。

4.风暴季节延长，风险窗口拓宽

研究通过分析四季变化发现，未来澳大利亚的“风暴季”将明显延长，从春季持续至秋季，高风险时段显著扩展，对防灾准备与应急响应提出更高要求。

（a）N1.0集合平均与（b）N1.5集合平均给出的四个季节（SON、DJF、MAM、JJA）在历史期（蓝色）与未来预测期（橙色）内具有强雷暴潜势日数的箱线图（NARCliM区域）。每个箱体内的黑色横线代表20年期间的中位数，红点代表平均值。X字标记表示异常值。

总结与展望

本研究指出，在全球变暖背景下，尽管垂直风切变可能减弱，但大气不稳定性（CAPE）的显著增强将成为主导未来雷暴活动变化的核心动力。澳大利亚，尤其是热带与东南沿海地区，将面临更频繁、更强烈的雷暴风险，伴随而来的冰雹、洪水与大风灾害也可能加剧。

研究同时指出，当前区域气候模型虽能较好捕捉大尺度环境变化，但仍无法完全解析对流启动、风暴组织等小尺度过程。未来，随着NARCliM2.0等高分辨率、对流允许模型的投入使用，将能更精细地模拟风暴结构与演变，进一步降低预测不确定性。

本研究成果不仅对澳大利亚的气象灾害预警、城市规划与保险风险评估具有重要参考价值，也为全球类似气候区域理解未来极端对流变化提供了可借鉴的分析框架。

Climate 期刊介绍

· 5-year IF(2024): 3.5 | 2024 IF: 3.2

· JCR排名 (2024): Q2, 气象学和大气科学

Climate (ISSN: 2225-1154) 创刊于2013年，旨在为与气候相关的所有学科领域（涵盖所有尺度）的创新研究、综述文章、新方向论文和短文通讯提供一个开放获取的平台。该期刊鼓励投稿，涵盖气候变化检测与归因、地球系统建模、生态系统、水文和社会经济影响以及气候缓解和适应措施等各个领域。合作协会：American Society of Adaptation Professionals (ASAP)

主题领域包括但不限于：全球、区域和城市气候及其相互作用，气候动态与变率，气候对短期极端事件的影响，化学、气溶胶、云与气候的相互作用，水文气候，空气、土地、水和植物的相互作用，水循环、能量循环和碳循环的相互作用，气候对空气/水质、生态系统、人类健康和粮食生产的影响，气候对经济和社会的影响，气候减缓和适应政策与战略，可持续性、清洁能源和污染控制，地球工程。

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