Projecting Hurricane Risk in Atlantic Canada under Climate Change
本研究采用两阶段框架，结合物理信息合成飓风路径和风代理损失模型，预测气候变化下加拿大沿海省份飓风风险，发现风和洪水灾害加剧导致沿海社区损失风险上升。
2025-10-22 physics.ao-ph
Kilometer-Scale AI Downscaling of Atlantic Hurricanes with Generative Ensembles
Research Applications Laboratory（研究应用实验室）；NSF National Center for Atmospheric Research（美国国家科学基金会国家大气研究中心）；Department of Mathematics, Emory University（埃默里大学数学系）
本研究提出含AI有限区域模型与扩散模型的AI动力降尺度系统，经20个2020-2024年热带气旋评估，可稳定降尺度大西洋飓风，生成高技巧极端天气，优于确定性基准，为小尺度极端天气解析提供范例。
2026-09-03 physics.ao-ph
Five year prediction of Sea Surface Temperature in the Tropical Atlantic: a comparison of simple statistical methods
我们正在开发的方案，预测未来的飓风数量，首先预测未来的海面温度（SST），然后应用观察到的SST和飓风数量之间的统计关系。作为这一总体目标的一部分，在这项研究中，我们比较了三个简单的统计方法，使五年SST预测的历史表现。我们还提出了2006-2010年的SST预测使用这些方法，并比较它们从两个结构时间序列模型的预测。
2007-01-15 physics.ao-ph
Tropical transition of Hurricane Chris (2012) over the North Atlantic Ocean: A multi-scale investigation of predictability
从非热带起源演变而来的热带气旋可能对预测构成特殊挑战，因为它们往往出现在多尺度大气过程级联的末尾。气候研究表明，“热带过渡”（TT）路径在气旋生成中起着重要作用，特别是在北大西洋。在这里，我们使用业务欧洲中期天气预报中心集合预测调查北大西洋飓风克里斯（2012年）的TT，其形成之前合并的两个位渦（PV）最大值，最终导致风暴诱导PV流光。主要目标是阐明控制气旋生成和随后的TT的可预测性的动力学和热力学过程。应用动态时间规整来识别与分析轨道相似的总体轨道。这种技术允许在开发中进行小的时间和空间转移。克里斯前气旋的形成是由那些预测两个PV最大值合并的成员预测的。风暴相对于PV拖缆的位置决定了克里斯之前的气旋是否遵循TT路径。过渡风暴位于高等效位温的有利区域内，这是由于PV拖缆气旋卷起下方的温暖隔离造成的。连续集合预报的系统调查表明，预报的改进与特定事件有关，如PV合并。本案例说明了如何一种新的组合欧拉和拉格朗日集合预测分析工具，可以推断出可预测性的突然变化的物理原因。
2018-11-29 physics.ao-ph
El Nino Southern Oscillation and Atlantic Multidecadal Oscillation Impact on Hurricanes North Atlantic Basin
本研究利用1950-2023年观测数据及相关气候指数，分析ENSO、AMO和海表温度对北大西洋盆地热带气旋强度与频率的影响，发现海温升高对应气旋更强、暖相位AMO对应频率更高等关联，为提升热带气旋季节预报提供依据。
2024-10-05 cs.LG physics.ao-ph
Correlations between hurricane numbers and sea surface temperature: why does the correlation disappear at landfall?
主要发展区域的海面温度与在大西洋盆地形成的飓风数量之间存在着显著的相关性。然而，相同的海面温度与\emph{landfalling}飓风数量之间的相关性要低得多。为什么会这样呢？我们需要考虑复杂的物理假设，还是有一个简单的统计解释？
2007-01-15 physics.ao-ph
The link between North Atlantic tropical cyclones and ENSO in seasonal forecasts
本研究评估了六个欧洲季节预报模式模拟观测到的ENSO和北大西洋上空热带气旋（TC）之间遥相关的能力。虽然模型一般捕捉全流域观测到的联系，其幅度被高估，在所有的预测模型相比，再分析。此外，加勒比海的厄尔尼诺/南方涛动-热带气旋关系模拟得很差。结果表明，不正确的风切变预报似乎影响遥相关的代表性在一些模式中，但它不是一个完全充分的解释高估的链接。
2022-12-22 physics.ao-ph
Change-point detection in the historical hurricane number time-series: why can't we detect change-points at US landfall?
大西洋盆地每年飓风次数的时间序列表明1994年至1995年期间飓风次数有明显的变化。然而，登陆美国的飓风数量的时间序列并没有显示出同样明显的水平变化。从表面上看，这似乎相当令人惊讶，因为登陆飓风是盆地飓风的一个子集。我们调查它是否真的应该被认为是令人惊讶的，或者是否有一个简单的统计解释这个变点在登陆时消失。
2006-11-10 physics.ao-ph
Using the QBO to predict the number of hurricanes hitting the U.S
对QBO和大西洋飓风数量之间关系的简单研究表明，QBO并不是一个特别有用的指数，可以帮助预测五年时间尺度上的飓风数量。结果表明，在赤道平流层中，东风之后的飓风数量与西风之后的飓风数量几乎没有差别。考虑到这一点，人们可以合理地使用飓风的平均数量来代替使用QBO来做出更好的预测，这里也简单地证明了这一点。
2007-10-17 physics.ao-ph
Predicting basin and landfalling hurricane numbers from sea surface temperature
我们正在建立一个飓风数量预测方案，首先预测主要发展区域的海表温度（SST），然后根据SST预测大西洋盆地的飓风数量，最后根据盆地飓风数量预测美国登陆飓风的数量。我们在以前的工作中描述了一些SST预测方法。我们现在研究SST和流域飓风数量之间的经验关系，并将其与SST预测结合起来，对流域和登陆飓风数量进行预测。
2007-01-29 physics.ao-ph
Dynamics of East Atlantic seed vortex populations in global km-scale models
University of Leeds（利兹大学）；University of Oxford（牛津大学）；Met Office（英国气象局）；National Centre for Atmospheric Science (NCAS), University of Reading（雷丁大学国家大气科学中心）；Department of Meteorology, University of Reading（雷丁大学气象系）
研究大西洋东侧种子涡旋种群的动力学，探讨其与热带气旋生成的关系，发现高分辨率模拟中因无法放大穿越西非海岸的涡旋导致飓风减少。
2026-08-24 physics.ao-ph
Simulation of Atlantic Hurricane Tracks and Features: A Deep Learning Approach
National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）
本文的目的是采用机器学习（ML）和深度学习（DL）技术，从HURDAT 2数据库模型中获取输入数据（风暴特征），这些数据库模型能够模拟与历史记录一致的重要飓风属性，如登陆位置和风速。为了实现这一目标，建立了一个轨迹模型，提供了风暴中心的经度和纬度，并建立了强度模型，提供了中心气压和10 $m$高度处的最大1- $min$风速。轨迹和强度模型是耦合的，必须一起推进，每次六小时，因为在任何给定步骤中作为模型输入的特征取决于先前时间步骤的预测。一旦生成了合成风暴数据库，就可以从模拟域的任何部分提取感兴趣的属性，例如大风速的频率。轨迹和强度模型的耦合消除了对海岸线内陆强度衰减的需要。预测结果与历史数据进行了比较，并证明了三个例子：新奥尔良，迈阿密和哈特拉斯角的风暴模拟模型的有效性。
2022-08-12 cs.LG physics.ao-ph
An explanation for the lack of trend in the hurricane frequency
通过比较暖池面积的季节变化和热带气旋数量的季节变化，验证了热带气旋生成随暖池面积（26 C SST等温线所包围的面积）增大而增大的命题。在面积和旋风数目之间发现了一种具有高度统计意义的非线性关系，这可以解释为什么旋风数目在一段时间内没有线性趋势，以及大西洋飓风数目最近有所增加。
2006-03-23 physics.ao-ph
Comments by William M. Gray (Colorado State University) on the recently published paper in Science by Webster et al., titled "Changes in tropical cyclone number, duration, and intensity in a warming environment." (September 2005, Vol. 309, pp. 1844-1846, www.sciencemag.org)
最近登陆美国的卡特里娜飓风和丽塔飓风以及去年登陆美国的四次飓风引发了大量关于全球变暖在这些事件中可能发挥的作用的问题。2005年9月，韦伯斯特、霍兰德、柯里和张在《科学》杂志上发表的论文（第304卷，第100页）进一步证实了这一观点。1844年至1846年），显示在过去15年（1990年至2004年）中，与1975年至1989年的前15年相比，全球4-5级飓风的数量有所增加。他们报告说，在前15年期间有171个4-5级飓风，而在后15年期间有269个（增加了56%）。后期全球平均地面温度比前期高0.3 ℃左右。作者暗示，他们测量的全球4-5级飓风的增加可能与这些更高的全球气温有关。我从事飓风研究和预测工作近50年，我觉得我有义务对本文关于最近全球4-5级飓风增加的主要发现发表评论。我不同意全球4-5级热带气旋活动一直在上升的说法，除了过去11年在大西洋。除了全球气温上升之外，最近大西洋的温度上升还有其他解释。
2006-01-09 physics.ao-ph
On the changes in number and intensity of North Atlantic tropical cyclones
为北大西洋热带气旋的数量和这些气旋成为飓风的速度建立了贝叶斯统计模型。我们发现，控制冷舌指数和北大西洋涛动指数，在过去的30年里，气旋的数量很有可能增加，但这些风暴成为飓风的速度似乎是恒定的。我们还调查风暴强度的分布，测量个人风暴寿命天，风暴路径长度，和伊曼纽尔的功率衰减指数。我们几乎没有发现个别风暴强度分布随时间变化的证据。因此，年累积风暴强度和潜在破坏性的任何增加都是由于风暴数量的增加，而不是由于单个风暴强度的增加。
2007-01-31 physics.ao-ph physics.data-an
Changes in number and intensity of world-wide tropical cyclones
针对北大西洋、北印度洋和南印度洋以及东太平洋和西太平洋的热带气旋数量和这些气旋成为飓风的速度，开发了贝叶斯统计模型。我们发现在过去的三十年里，气旋的数量增加的概率很小。这些风暴变成飓风的速度似乎是恒定的。飓风演变成4级和更高级别的大风暴的速度似乎确实有所增加。我们还调查风暴强度的分布测量个人风暴寿命天，风暴路径长度，和伊曼纽尔的功率衰减指数。我们发现很少有证据表明，总体而言，个别风暴强度分布的平均值随时间而变化，但分布的变异性有所增加。冷舌指数和北大西洋涛动指数与西太平洋的风暴质量密切相关，东太平洋的相关程度较小。北大西洋振荡指数与强风暴演变速度的增加密切相关。
2007-02-15 physics.ao-ph physics.data-an
Role of the North Atlantic in Indian Monsoon Droughts
印度季风干旱的预测是基于赤道太平洋温暖异常导致的季节性降雨不足的概念。在这里，我们表明，事实上，在过去的一个世纪中，近一半的干旱是次季节性的，其特点是季节末降雨量突然下降。此外，这类干旱的潜在驱动因素是北大西洋的一个连贯的寒冷异常。与这一海洋标志相关联的涡度强迫延伸穿过对流层的深度，并导致一个波列，该波列向赤道弯曲并延伸到东亚。这一上层响应在印度上空触发了一个异常的低层反气旋环流。这种来自中纬度的遥相关为提高季风干旱的可预测性提供了一个途径。
2019-11-22 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Data-Based Models for Hurricane Evolution Prediction: A Deep Learning Approach
National Institute of Standards & Technology（美国国家标准与技术研究院）
需要从飓风形成开始就快速准确地预测飓风的演变，以减少生命损失，提高社区的复原力。在这项工作中，提出了一种新的模型开发方法预测风暴轨迹的基础上两类递归神经网络（RNNs）。RNN模型是根据美国国家飓风中心（NHC）维护的HURDAT2北大西洋飓风数据库中的输入特征进行训练的。这些模型使用风暴通过任何地点的概率，从历史数据计算。模型预测误差的详细分析表明，多对一预测模型的准确性低于多对多模型，由于复合误差积累，除了$6-hr$预测，这两种类型的模型执行的是并行的。对北大西洋盆地75个或更多风暴的测试表明，对于长达12小时的短期预报，本文提出的多对多RNN风暴轨迹预测模型比NHC使用的集合模型要快得多，同时导致相当程度的误差。
2021-10-30 cs.AI cs.LG physics.ao-ph
A Universal Hurricane Frequency Function
有证据表明，热带飓风的全球分布主要是由一个单一变量z的通用函数H决定的，该函数又可以用当地海面温度和纬度表示。这里提出的数据驱动模型对飓风数量的大量增加产生了明显的影响，它预测了一个更温暖的世界。此外，近几十年来大西洋飓风数量的增加，而不是太平洋盆地的飓风数量的增加，可以用H（z）的具体形式来简单解释，当海平面温度在较高纬度和较低温度下出现固定增加时，H（z）产生较大的百分比增加。
2010-02-17 physics.ao-ph physics.data-an
Saharan mineral dust outbreaks observed over the North Atlantic island of La Palma in summertime between 1984 and 2012
我们估计撒哈拉矿尘爆发事件的频率观察到北大西洋岛屿的拉帕尔马的基础上，现场夜间大气消光测量记录几乎连续自1984年以来的嘉士伯子午线望远镜在罗克德洛斯Muchachos天文台。爆发频率显示，在7月至9月的几个月，一个明确的季节性高峰，在此期间，撒哈拉沙尘事件（SDES）的发生率约为28 \pm 6%。我们发现夏季SDES频率的逐年变化相当大，在1984年至1997年期间观察到稳定下降，随后在1999年至2012年期间相对平均稳定。我们研究了大气消光的SDES的变化作为事件强度的指标，发现这个参数大致遵循的频率，但是，仪器的限制，使我们无法得出准确的结论，他们的长期变化。对厄尔尼诺南方涛动（ENSO）、北大西洋涛动（NAO）和萨赫勒降水指数（SRI）与降水特征进行了滞后相关分析。我们发现，55 \pm 4%的7月至9月的年与年之间的变化，在7月至12月期间的NAO条件的滞后关系，可以重现，和45 \pm 4%，可以重现的负相关性，在2月至4月期间的SRI。根据这些关系，有可能提前半年左右获得北大西洋即将到来的夏季沙尘季节强度的近似指示。
2013-06-17 physics.ao-ph
Variability of North Atlantic hurricanes: seasonal versus individual-event features
热带气旋受到大量气候因子的影响，这些因素转化为复杂的发生模式。热带气旋活动的年度指标的变化已经被深入研究，特别是自20世纪90年代中期北大西洋突然激活以来。我们首先提供了一个快速的概述不同作者以前的工作，这些年度指标的NAtl盆地，在自然变化的现象，存在的趋势，记录的缺点，以及全球变暖的影响一直是有趣的辩论的主题。接下来，我们提出了一种替代方法，该方法不关注季节特征，而是关注单个事件的特征[Corral et al Nature Phys 6，693，2010]。有人认为，个别风暴功率耗散指数（PDI）构成了一个自然的方式来描述每个事件，并进一步，PDI统计产生一个强大的规律，热带气旋的发生在幂律。在这方面，这些分布的拟合方法进行了讨论。作为这项工作的一个重要扩展，我们引入了一个分布函数，模型的整个范围内的PDI密度（不包括在最小值的不完整性的影响），伽玛分布，包括在一个幂律与指数衰减的尾巴。这种衰减的特征尺度，表示的截止参数，提供了非常有价值的信息的有限大小的盆地，通过最大值的PDIs，盆地可以维持。我们使用伽马拟合来评估海表面温度（SST）对极端PDI值发生的影响，我们发现，对于0.49 degC的SST平均差异，这些全流域事件的值增加了约50%。...
2012-10-03 cond-mat.stat-mech nlin.AO physics.ao-ph
Transition path theory insights into hurricane rapid intensification
University of Miami（迈阿密大学）；Rosenstiel School of Marine, Atmospheric & Earth Science（罗斯蒂尔海洋、大气与地球科学学院）；Morgridge Institute for Research（莫格里奇研究所）；University of Wisconsin（威斯康星大学）；National Oceanic and Atmospheric Administration（美国国家海洋和大气管理局）
研究通过过渡路径理论分析飓风快速增强与上层海洋密度结构的关系，揭示BL厚度和温盐层深度对RI的影响，发现温盐层深度比BL存在更关键，且翻译速度对RI有显著影响。
2026-03-17 math.PR nlin.CD physics.ao-ph
Predicting Atlantic Multidecadal Variability
MIT（麻省理工学院）；WHOI（伍兹霍尔海洋研究所）
大西洋年代际变率（AMV）描述了北大西洋海表温度的变化，其典型周期为60 - 70年。AMV对北美和欧洲的局地气候有很强的影响，因此AMV的预测，特别是极端值的预测，对于认识和应对区域气候变化具有重要的社会意义。这项工作测试了多个机器学习模型，以改善北大西洋地区海表面温度、盐度和海平面压力地图的AMV预测状态。我们使用的数据来自社区地球系统模型1大型Ensemble项目，这是一个拥有3，440年数据的最先进的气候模型。我们的研究结果表明，我们使用的所有模型都优于传统的持续性预测基线。预测AMV对于提前25年确定欧洲和北美未来的极端温度和降水以及飓风活动非常重要。
2021-10-29 cs.CV cs.LG physics.ao-ph
Dissipating the correlation smokescreen: Causal decomposition of the radiative effects of biomass burning aerosols over the South-East Atlantic
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；NOAA（美国国家海洋和大气管理局）；Colorado State University（科罗拉多州立大学）；University of Lausanne（洛桑大学）；GeoSphere Austria（奥地利地球科学研究所）
研究通过因果图方法分析生物燃烧气溶胶对南大西洋短波辐射的影响，发现其辐射冷却效应可分解为三个路径，并提出消除观测偏差以改进气候模型。
2026-04-09 physics.ao-ph
Effects of Climate Change on Moroccan Coastal Upwelling: Relationships between the NAO, Upwelling Index, and Sea Surface Temperature (1978-2024)
The Hassania School of Public Works（哈萨尼亚公共工程学校）
本研究分析了气候变化对摩洛哥海岸上升流的影响，揭示了NAO、CUI与SST之间的关系及时空动态，发现变暖加速与局部冷却的矛盾，强调了渔业和旅游业的适应性管理需求。
2025-12-16 physics.ao-ph
Hurricane Forecasting: A Novel Multimodal Machine Learning Framework
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Harvard University（哈佛大学）
本文描述了一种新的机器学习（ML）框架，热带气旋强度和路径预测，结合多种ML技术，利用不同的数据源。我们的多模态框架称为Hurricast，通过使用深度学习编码器-解码器架构提取特征并使用梯度提升树进行预测，有效地将时空数据与统计数据相结合。我们评估了2016-2019年北大西洋和东太平洋盆地24小时提前期跟踪和强度预报的模型，并显示它们在几秒钟内计算时实现了与当前业务预报模型相当的平均绝对误差和技能。此外，将Hurricast纳入业务预报共识模型可以改善国家飓风中心的官方预报，从而突出了与现有方法的互补性。总之，我们的工作表明，利用机器学习技术结合不同的数据源可以为热带气旋预报带来新的机会。
2022-09-24 cs.AI cs.LG physics.ao-ph
Sea-level and summer season orbital insolation as drivers of Arctic sea-ice
北冰洋的海冰覆盖是北半球气候和海洋系统的一个重要因素，因为它影响着赤道、大气压力状况、海洋/大气界面的CO2交换以及北大西洋淡水收支和热盐环流[1]。由于全球变暖，北极海冰覆盖目前正以前所未有的速度在夏季完全融化，推动了所谓的“北极放大”[2]。然而，北极海冰也经历了大幅度的变化，从季节到轨道（米兰科维奇）的时间尺度，在过去。最近的研究表明，尽管日照是北极海冰随时间变化的主要驱动因素，但海平面变化控制着冰架上“海冰工厂”的发展（图1），从而微调了北冰洋对冰川/间冰期振荡的响应，与低纬度地区相比，这种振荡的相位略有不同[3，4]。我们将在下面讨论在过去温暖时期，太阳辐射和海平面变化如何相互作用并控制北冰洋的海冰覆盖，以及它们在未来如何仍然会产生干扰。
2021-02-06 physics.ao-ph
An extreme value method to study decadal hurricane wind trends
本文提出基于极值理论的平滑风速百分位数方法，利用 ASCAT-A 与 ERA5 数据稳健刻画加勒比海和大西洋极端风，为跨仪器研究飓风风速年代际趋势奠定基础。
2025-05-13 physics.ao-ph
Prediction and Predictability of the Wet-Season Rainfall over Southeast India
Indian Institute of Technology Madras（印度理工学院马德拉斯分校）；Indian Institute of Technology Delhi（印度理工学院德里分校）；Gauhati University（高哈蒂大学）
研究发现印度东南部泰米尔邦湿季降雨受南海气温异常影响，长期预测能力源于热带印度洋与赤道大西洋的 SST 与降雨相互作用，为应对降雨变化提供了数据驱动的预测方法。
2026-05-02 physics.ao-ph
Advancing Seasonal Prediction of Tropical Cyclone Activity with a Hybrid AI-Physics Climate Model
University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Google Research（谷歌研究院）；Geophysical Fluid Dynamics Laboratory, National Oceanic and Atmospheric Administration（美国国家海洋和大气管理局地球流体动力学实验室）
本文利用谷歌NeuralGCM混合AI-物理模型，在简化海温边界条件下实现热带气旋季节预测，其北大西洋和东太平洋TC频率预测与观测显著相关，技巧可比肩物理GCM。
2025-07-17 cs.LG physics.ao-ph
Prediction of Bayesian Intervals for Tropical Storms
Ganzfried Research（甘兹弗里德研究所）
基于最近使用递归神经网络（RNNs）预测飓风轨迹的研究，我们已经开发了改进的方法，并推广了预测贝叶斯区间的方法，以及简单的点估计。热带风暴能够造成严重破坏，因此准确预测其轨迹可以为城市和生活带来重大利益，特别是当它们由于气候变化影响而变得更加强烈时。通过在RNN中使用dropout实现贝叶斯区间，我们提高了预测的可操作性，例如通过估计登陆地区的疏散区域。我们使用RNN以6小时为间隔预测风暴的轨迹。我们使用的纬度，经度，风速和压力的功能，从统计飓风强度预测计划（SHIPS）数据集的约500个热带风暴在大西洋。我们的研究结果显示了神经网络dropout值如何影响预测和间隔。
2020-03-10 cs.LG physics.ao-ph stat.AP
Sea-Ice Distribution and Mixed-Layer Depths in Fram Strait
为了理解北极冰缘线的动力学，我们提出了一个弗拉姆海峡热量和质量传输的简单模式，揭示了控制边缘海海冰范围和北极混合层深度和性质的一些基本机制。我们确定和研究相关的关键机制Untersteiner，边界层结构附近的冰缘线的海冰楔描述，展示冰的厚度和范围如何依赖于冰出口率，大气强迫和传入的温暖和咸大西洋水在西斯匹次卑尔根群岛电流的属性。我们的时间依赖性的结果表明，冰的前进和后退的速度之间的季节性不对称性和解释的显着变化，在整个弗拉姆海峡的海冰的南部范围内，与长冰舌对应的东格陵兰海流。我们的简单模型表明，北极海冰覆盖变薄将导致北大西洋变暖和变淡，这将给北极冰盖的不稳定反馈，导致大西洋经向翻转环流的减缓。
2017-12-20 physics.ao-ph physics.geo-ph
Multi-Output Artificial Neural Network for Storm Surge Prediction in North Carolina
在飓风季节，应急管理人员和其他决策者需要关于潜在风暴潮影响的准确和“及时”信息。完全动态的计算机模型，如ADCIRC潮汐、风暴潮和风浪模型，在配置为高空间分辨率时，需要几个小时才能完成预测。此外，高分辨率模型的静态有意义的集合（不确定性估计所需的）不容易近实时地计算。本文讨论了一个人工神经网络模型用于北卡罗来纳州的风暴潮预报。该网络模型提供了快速，实时的风暴潮估计在北卡罗来纳州沿海地区。本文研究的性能的神经网络模型与其他模型的合成和真实的飓风数据。
2016-09-23 cs.NE physics.ao-ph stat.AP
AI-informed model-analogs for understanding subseasonal-to-seasonal jet stream and North American temperature predictability
Department of Atmospheric Science, Colorado State University（科罗拉多州立大学大气科学系）；Faculty of Computing and Data Sciences, Boston University（波士顿大学计算与数据科学学院）；NOAA Physical Sciences Laboratory（美国国家海洋和大气管理局物理科学实验室）
本文提出一种可解释的人工智能辅助模型类比方法，用于提升亚季节至季节尺度的 jet 流和温度可预测性，通过三种任务验证其有效性，改进预测精度和不确定性表示。
2026-04-03 cs.LG physics.ao-ph
FuXi-TC: A generative framework integrating deep learning and physics-based models for improved tropical cyclone forecasts
Shanghai Academy of Artificial Intelligence for Science（上海人工智能实验室）；Fudan University（复旦大学）；China Meteorological Administration（中国气象局）
本文提出FuXi-TC框架，结合深度学习与物理模型，提升热带气旋预测精度，尤其在降水预测方面表现优异，同时具有更高的计算效率和泛化能力。
2026-04-18 physics.ao-ph
Long-time temperature variations in Portugal over the last 140 years and the effect of the solar activity
我们提出了140年（1865年至2005年）在葡萄牙的温度变化的分析。两个温度测量时间序列最长的台站（里斯本和科英布拉）被用来研究葡萄牙气候变化对全球环流和太阳活动变化的依赖性。分析了月平均温度序列以及月北大西洋涛动指数数据、太阳黑子数和宇宙射线通量强度。采用了相关分析和多元回归分析等统计方法。我们的研究结果表明，在葡萄牙的温度不仅取决于在研究区域的大气变化，但也对太阳参数，如太阳黑子数和宇宙射线通量强度的变化。此外，温度对太阳参数的依赖性在寒冷季节（11月至2月）是强的，而在温暖季节弱得多。在某些月份，当月气温变化与前一个月的北大西洋涛动指数值有较强的相关性，气候参数与太阳参数的相关性在年代际和年代际至百年尺度上表现得最好。结果表明，全年温度与太阳黑子数呈正相关，与太阳辐射通量强度呈负相关。此外，温度与CR的相关系数的绝对值比温度与太阳黑子数的相关系数的绝对值大。我们的研究结果是一致的一些建议的机制，太阳活动与地球气候，可以解释通过太阳紫外线辐射和平流层-对流层耦合的影响或/和通过CR粒子对云和平流层和对流层条件的影响。
2010-09-03 astro-ph.SR physics.ao-ph
Multi-scale dynamical analysis (MSDA) of sea level records versus PDO, AMO, and NAO indexes
在此，我提出一个多尺度动力分析，以促进物理解释的验潮仪记录。该技术使用图形图表。它适用于六个代表世界海洋的长期验潮仪记录：澳大利亚太平洋海岸的悉尼;澳大利亚印度洋海岸的弗里曼特尔;美国大西洋海岸的纽约市;美国夏威夷州的檀香山;美国加利福尼亚州的圣地亚哥;和意大利地中海的威尼斯。为了比较，一个等效的分析应用到太平洋年代际振荡（PDO）指数和大西洋年代际振荡（AMO）指数。最后，全球重建的海平面和重建的北大西洋涛动（NAO）指数进行了分析和比较：这两个序列涵盖约三个世纪，从1700年到2000年。所提出的方法迅速突出的振荡和遥相关的记录在十年和几十年尺度。在长期时间尺度上，验潮仪记录呈现出相对较小的（正或负）加速度，正如其他研究所发现的那样。相反，从年代际到长期尺度（最长110年），验潮仪加速度的振荡主要跟随PDO、AMO和NAO振荡。特别是，一个大的准60-70年的自然振荡的影响，清楚地表明在这些记录。本文还研究了所选六个验潮仪记录的年周期率和年周期振幅的多尺度动力学演化。
2013-04-23 physics.ao-ph physics.data-an physics.geo-ph
Leaking method approach to surface transport in the Mediterranean Sea from a numerical ocean model
我们使用拉格朗日诊断法（泄漏和交换方法）来表征西地中海选定地区之间的表面运输。速度场是从一个数值模型。在阿尔及利亚盆地，具有很强的季节依赖性，大西洋起源的水的停留时间进行计算。还评估了这些水域与北部盆地水域之间的交换率。在地面上，向北的运输是占主导地位的，并涉及内陆功能和涡结构，可以确定与阿尔及利亚涡。通过添加拉格朗日扩散来评估小尺度湍流运动的存在对这些结果的影响。
2004-10-01 nlin.CD physics.ao-ph
On the possible role of condensation-related hydrostatic pressure adjustments in intensification and weakening of tropical cyclones
Theoretical Physics Division, Petersburg Nuclear Physics Institute（彼得堡核物理研究所理论物理部）；Institute for Advanced Study, Technical University of Munich（慕尼黑工业大学高等研究院）
研究探讨了凝结相关气压调整对热带气旋增强和减弱的影响，发现高层最大凝结率促进上升运动和增强，而近地面最大凝结率导致下沉运动和减弱。
2026-01-28 physics.ao-ph
The Rise and Fall of ENSO in a Warming World: Insights from a Lag-Linear Model
University of Chicago（芝加哥大学）；Stanford University（斯坦福大学）；University Corporation for Atmospheric Research（大气研究大学公司）
本文基于滞后线性模型，研究了温室变暖下ENSO强度的暂时增强与随后减弱，揭示了海洋次表层调整时间尺度与变暖时间尺度的比值对ENSO峰值振幅的影响。
2026-06-29 physics.ao-ph
Temporal changes of near-surface air temperature in Poland for 1781-2016 and in Tbilisi (Georgia) for 1881-2016
分析了波兰1781-2016年和第比利斯（格鲁吉亚）1881-2016年的近地表气温T。我们表明，在波兰和第比利斯的百年变暖效应几乎有相同的特点。1881-2016年，在波兰和第比利斯观察到的平均百年变暖效应deltaT =（1.08+/-0.29）C。冬季的变暖效应（Δ T = ~1.15 C）大于其他季节（这些季节的平均变暖效应Δ T = ~0.95 C）。我们发现百年变暖主要与太阳活动的变化有关（根据太阳黑子数（SSN）和太阳总辐照度（TSI）估算）;特别是，大约70年的时间间隔（1890-1960），当11年平滑SSN与T、TSI与T的相关系数较高时，波兰的r = 0.66+/-0.07和r = 0.73+/-0.07，第比利斯的r = 0.82+/-0.05和r = 0.90+/-0.05;在此期间，太阳活动对全球变暖起决定性作用。根据波兰1781-1880年期间的温度T数据，我们表明全球变暖效应等于零，当时人类活动相对少于1881-2016年。在1885-1980年的温度变化中，我们发现了一些微弱的~20+/-3年的扰动，很可能与太阳磁周期的波动有关。我们区分的波动~7-8年在波兰的T数据，可能与当地的影响北大西洋涛动。
2021-04-23 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.geo-ph
The Fundamental Patterns of Sea Surface Temperature
40多年来，对地球海洋的遥感观测产生了全球海洋表面温度的测量结果。这些数据的分辨率约为1公里，跟踪物理过程，如西边界流，冷上升流在东边界流，中尺度和亚中尺度涡旋的形成。为了发现尺度小于10公里的SST的基本模式，我们开发了一个名为Nenya的无监督深度对比学习模型。我们在来自MODIS传感器的800万张无云剪切图像（约80 x80平方公里）的子集上训练了Nenya，并对图像进行了增强，以使旋转、反射和平移不变性。Nenya的256维潜在空间定义了一个词汇来描述SST的复杂性，并将图像与相似的模式和特征相关联。我们使用降维算法来探索DT=0.5- 1 K的温度间隔的切口，识别在宽范围尺度上具有温度变化的各种模式。然后，我们证明，SST数据与大规模的功能优先出现在太平洋和大西洋赤道冷舌，并表现出较强的季节变化，而主要的次中尺度结构的数据优先表现在西边界流，选择区域与强上升流，沿南极绕极流。我们提供了一个基于Web的用户界面，以方便地理和时间的探索完整的MODIS数据集。未来的努力将把具体的SST模式与选定的动态联系起来（例如，锋生），以研究其在全球的时间和空间分布。
2023-03-22 physics.ao-ph
Equatorial African Lightning: Past. Present and Future
本研究分析了刚果雨林闪电特性的历史变化与季节性，发现尽管闪电频次增加，但辐射强度在降低，并预测在RCP8.5情景下到2100年该地区闪电将减弱约50%。
2025-05-01 physics.ao-ph
