Editorial Notes

Preface to the Special Topic on Solar Energy Meteorology

Yang, D. and X. Xia, 2025: Preface to the special topic on Solar Energy Meteorology. Adv. Atmos. Sci., 42(2), 249−251, https://doi.org/10.1007/s00376-024-4007-z.

Perspectives

Fengyun Radiation Services for Solar Energy Meteorology: Status and Perspective

Xia, X., D. Yang, and Y. Shen, 2025: Fengyun radiation services for solar energy meteorology: Status and perspective. Adv. Atmos. Sci., 42(2), 252−260, https://doi.org/10.1007/s00376-024-3164-4.

摘要: 卫星遥感对于太阳能气象至关重要。风云四号系列卫星的14通道先进的静止轨道辐射成像仪每15分钟进行一次全圆盘扫描，提供高粒度信息，可反演云特性、气溶胶光学深度和水汽含量，支持基于全物理方法获取地表太阳辐照度。机器学习方法在提供准确的端到端地表太阳辐射反演方面也展示出潜力。尽管辐照度反演和机器学习算法已经日益成熟，但面向能源和电力行业传播辐照度产品的公共服务仍然缺乏鲁棒性和一致性。本文首先回顾了风云四号卫星辐照度产品的现状。然后，从太阳能资源评估和预报角度，确定了最适合太阳能行业的辐照度产品的三个基本特征，即覆盖范围、及时性和可访问性。最后，本文对新一代风云辐射服务进行了展望，阐述了未来的科学和实践挑战。

关键词: 风云卫星, 太阳能气象, 公共服务, 卫星反演辐照度

Strategic Global Deployment of Photovoltaic Technology: Balancing Economic Capacity and Decarbonization Potential

Peters, I. M., 2025: Strategic global deployment of photovoltaic technology: Balancing economic capacity and decarbonization potential. Adv. Atmos. Sci., 42(2), 261−268, https://doi.org/10.1007/s00376-024-4176-9.

摘要: 本研究探讨了不同国家在利用光伏技术以减少碳排放方面的部署差异，突显了经济能力强的国家与光伏安装在全球脱碳效益最大化的地区之间存在不匹配的现象。研究围绕影响光伏技术脱碳的三个关键因素——人均国内生产总值、能源系统的碳强度以及太阳能资源可用性，对这一不匹配现象进行了探讨。目前，光伏部署主要集中在经济发达国家，而这并不与光伏安装对环境和经济上具有最大效益的地区相吻合。通过一系列思想实验，研究展示了如何通过改变优先部署策略来显著减少全球碳排放。我们主张全球光伏部署应当采取协调一致的行动，特别是在“阳光带”地区进行重点部署，以提高脱碳的有效性并推动能源的公平获取。此外，研究强调了国际政策的重要性，这些政策应支持经济欠发达地区的可持续能源转型，包括劳动力发展以及资本激活的援助。

关键词: 光伏部署, 脱碳策略, 太阳能资源可用性, 全球能源公平, 碳排放减少

Review

A Second Tutorial Review of the Solar Power Curve: Applications in Energy Meteorology

Yang, D., B. Liu, H. Zhang, X. Xia, Y. Shen, and M. Mayer, 2025: A second tutorial review of the solar power curve: Applications in energy meteorology. Adv. Atmos. Sci., 42(2), 269−296, https://doi.org/10.1007/s00376-024-4214-7.

摘要: 关于光功率曲线的科学基础和工程知识，光功率曲线通过将太阳辐照度和其他辅助气象要素映射到光伏输出功率, 已在之前的教程综述中进行了总结和归纳。尽管上一篇综述洋洋洒洒，但它并没有详细说明这一非常重要的太阳能气象学工具应如何应用。事实上，在各种太阳能资源评估和预报业务中，光功率曲线是必不可少的。因此，这篇教程综述提供了光功率曲线的使用范例。简而言之，本教程综述承接上文，阐明如何使用地基观测、卫星遥感以及模式输出的地表短波辐射数据，进而通过光功率曲线与电力系统衔接。

关键词: 综述, 光功率曲线, 模型链, 太阳能预报, 资源评估

Original Paper

Improving Model Chain Approaches for Probabilistic Solar Energy Forecasting through Post-processing and Machine Learning

Horat, N., S. Klerings, and S. Lerch, 2025: Improving model chain approaches for probabilistic solar energy forecasting through post-processing and machine learning. Adv. Atmos. Sci., 42(2), 297−312, https://doi.org/10.1007/s00376-024-4219-2.

摘要: 数值天气预报模型的天气预测结果在太阳能预测中起着核心作用，进一步基于物理模型链方法将太阳辐照度预测值转为光功率预测值。天气模型的集合预报主要用于量化未来天气预报的不确定性，并可以将不确定性通过模型链传播，生成概率性的太阳能预测。然而，集合预报系统通常会产生系统性误差，因此需要通过后处理以获得准确可靠的概率预测。本研究目标是针对太阳能预测，系统评估不同后处理方法效果，包括不进行任何后处理；仅在辐照度预测进行后处理；仅对通过模型链后的光功率预测进行后处理；或对辐照度预测和光功率预测值均进行后处理。基于美国Jacumba太阳能电站的基准数据集，本文发展了针对总辐照度和光功率的集合预测的统计和机器学习方法。此外，我们提出了一种基于神经网络的光功率预测模型，替代模型链。结果表明，后处理方法显著提高了太阳能预测的准确性，尤其是在对光功率预测值进行后处理。基于机器学习的后处理方法略微优于统计方法，直接预测方法与最佳后处理策略的表现相当。

关键词: 太阳能预测, 后处理, 概率性预测, 机器学习, 模型链

Energy Meteorology for the Evaluation of Solar Farm Thermal Impacts on Desert Habitats

Coimbra, C. F. M., 2025: Energy meteorology for the evaluation of solar farm thermal impacts on desert habitats. Adv. Atmos. Sci., 42(2), 313−326, https://doi.org/10.1007/s00376-024-4242-3.

摘要: 本项工作涉及太阳能发电厂影响评估方面的挑战和机遇，特别侧重于太阳能发电厂对环境的热效应以及环境对电站的反作用。大型太阳能发电厂通常位于干旱或沙漠地区，这些地区的动植物对温度和湿度变化高度敏感。我们对太阳能发电厂中短波和长波辐射过程的了解已经非常全面，足以使辐射通量的建模在大多数应用中具有很高的可信度。然而，与辐射相比，大规模太阳能发电厂中的对流环境更难以描述。风向、风速、湍流强度、沙尘浓度、地面状况、电池板配置密度、朝向以及在整个太阳能场的分布，都会影响当地环境、辐射与对流之间的平衡，进而影响太阳能电站的性能和热影响。由于光伏电池板两侧的温度依赖于精细的对流-辐射平衡，因此与对流相关的不确定性也会影响传热和传质平衡。这些平衡对于估算大规模太阳能发电厂对当地生存环境的热影响至关重要。本文讨论了这些传递过程在大型太阳能发电中的关键问题，并强调了从实际运行的太阳能发电厂中直接获取对流环境有用信息的潜在途径。

关键词: 环境影响, 太阳能发电厂, 热平衡, 短波和长波辐射, 对流

The Teleconnection between Rainfall over the Northeastern Slope of the Tibetan Plateau and Downstream Regions: Insights from 20 Years of Heavy Rainfall Events

Sun, W., R. C. Yu, J. Li, and Z. W. Li, 2025: The teleconnection between rainfall over the northeastern slope of the tibetan plateau and downstream regions: Insights from 20 years of heavy rainfall events. Adv. Atmos. Sci., 42(2), 327−341, https://doi.org/10.1007/s00376-024-4010-4.

摘要: 地形区降水与其下游区域间的关联是大气科学关注的一个重要现象。研究基于过去20年的强降水事件，分析了青藏高原东北坡降水对下游区域降水的影响。研究发现，在对流层高层气温异常为特征的三维环流结构调控下，青藏高原东北坡降水可沿两条路径向下游传播。其一，在西部高层冷异常、东部高层暖异常的三维结构影响下，青藏高原东北坡降水集中在上游气旋性异常环流与下游反气旋性异常环流（上游槽和下游脊）之间，伴随着高层辐散、低层辐合、深厚的湿层以及垂直上升气流。随着与冷暖异常相对应的槽脊系统向东移动，降水沿37°40°N向东传播，并在约36 h后抵达华北地区。其二，降水环流结构同样以上游高层冷异常、下游高层暖异常为主导，但相较前者呈顺时针旋转，在高原东北部形成高层冷异常、高原东部形成高层暖异常。随着环流结构向东南方向移动，降水集中在暖中心周围的反气旋性环流上游，并在3036 h后沿高原东缘向东南方向传播至四川盆地。

关键词: 遥相关, 降水传播, 三维环流结构, 高层对流层温度异常

Characteristics of Mesoscale Convective Systems and Their Impact on Heavy Rainfall in Indonesia’s New Capital City, Nusantara, in March 2022

Hermawan, E., and Coauthors, 2025: Characteristics of mesoscale convective systems and their impact on heavy rainfall in Indonesia’s new capital city, Nusantara, in March 2022. Adv. Atmos. Sci., 42(2), 342−356, https://doi.org/10.1007/s00376-024-4102-1.

摘要: 2022年3月15日至16日，印度尼西亚新首都努山塔拉及其邻近地区遭受了超强降雨，引发了大范围的严重洪灾。然而，对触发此次强降雨的影响因子及其背后的物理机制的认识尚不完善。利用高分辨率全球卫星降水数据，本文发现中尺度对流系统是该次强降雨事件的主要影响系统。降雨峰值发生在中尺度对流系统的成熟阶段（2022年3月15日18:00 UTC），并在该中尺度对流系统进入消散阶段时逐渐减弱。为认识影响该中尺度对流系统事件的大尺度环境因素，我们分析了MJO、赤道波动及低频变化对整层水汽含量和水汽通量辐合的相对贡献。结果表明，在中尺度对流系统生成前和初始阶段，MJO和赤道波对低层（边界层）经向水汽通量辐合有显著影响，其贡献在MCS增长阶段高达80%。虽然拉尼娜现象和亚洲季风对中尺度对流系统水汽供应的影响可忽略不计，但水汽收支方程的残差项在中尺度对流系统成熟和消散阶段有较大贡献。这表明局地强迫（如小尺度对流、局地蒸发、地表反馈和地形）也对中尺度对流系统的强度和持续时间起到了调节作用。本研究的结果有助于理解努山塔拉地区极端降雨的可能成因，并可用于提高该地区未来暴雨预报和风险管理水平。

关键词: 努山塔拉, 强降水, 中尺度对流系统, 赤道波动, 低频变化, 局地效应

Characteristics of Energy Fluxes and Cold Frontal Effects on Energy Exchange over a Boreal Lake

Xu, L. J., and Coauthors, 2025: Characteristics of energy fluxes and cold frontal effects on energy exchange over a boreal lake. Adv. Atmos. Sci., 42(2), 357−372, https://doi.org/10.1007/s00376-024-3214-y.

摘要: 准确理解湖-气间的能量交换和湖泊蒸发特征及其变化，对区域水资源管理和可持续发展具有重要意义。本文基于芬兰南部Vanajavesi湖泊的涡动观测资料，分析了湖-气间能量交换特征和冷锋对能量交换的影响。研究发现，春季湖泊表现为热汇，冬天则为热源。在日变化尺度上，潜热通量最小值出现在早上，下午达到峰值。感热通量的日变化特征则与潜热通量相反。感热通量的主要影响因子是湖-气温差，以及湖-气温差与风速的乘积。而潜热通量主要受湖-气间水汽压差，以及水汽压差与风速乘积的影响。动量、热量和水汽整体输送系数的年平均值分别为1.98×10–3, 1.62×10–3, 和1.31×10–3。根据观测资料计算得到的热量和水汽整体输送系数并不相等，这表明数值模式中两者相等的假设需要加以改进。在2016年非冰期，冷锋导致了28次感热通量脉动和17次潜热通量脉动，分别贡献了非冰期感热和潜热通量交换的50.59% 和 34.89%，表明冷锋对湖-气间能量交换和蒸发具有重要影响。

关键词: 感热通量, 潜热通量, 粗糙度长度, 整体输送系数, 冷锋

Discovering Climate Change during the Early 21st Century via Wasserstein Stability Analysis

Xie, Z., D. W. Chen, and P. X. Li, 2025: Discovering climate change during the early 21st century via Wasserstein stability analysis. Adv. Atmos. Sci., 42(2), 373−381, https://doi.org/10.1007/s00376-024-3324-6.

摘要: 气候变化是气候科学中的一个主要科学问题。近年来越来越丰富的高分辨率数据集提供了大量的气候信息，然而现有的气候研究主要集中在平均值变化等统计量，对概率分布变化的研究相对匮乏。在本项研究中，发展了一种称为Wasserstein稳定性分析（WSA）的新方法，用以识别概率密度函数的变化，特别是气候变化中的极端事件转换和非线性物理约束变化。将WSA应用于21世纪初地表2 m气温的变化，并与传统的平均值趋势分析进行了比较。结果表明，尽管没有显著的变化趋势，但赤道东太平洋的热极端事件减少，冷极端事件增加，表明出现了类似拉尼娜的温度变化。而对两个位于北极海冰覆盖区的进一步分析表明，海冰的存在有效限制了地表2 m气温的热极端事件的发生。但随着海冰的融化，这种影响正在减弱。通过揭示概率密度函数的变化，WSA成为重新审视气候变化的有力工具，为理解气候演变提供了更多分析手段。

关键词: 气候变化, 概率密度函数, 极端事件, Wasserstein距离

HUST-CRA: A New Atmospheric De-Aliasing Model for Satellite Gravimetry

Zhang, W. H., F. Yang, Y. Wu, H. L. Liu, T. Zhang, Z. C. Luo, and E. Forootan, 2025: HUST-CRA: A new Atmospheric De-aliasing Model for Satellite Gravimetry. Adv. Atmos. Sci., 42(2), 382−396, https://doi.org/10.1007/s00376-024-4045-6.

摘要: 大气高频变化造成的混叠效应是制约时变重力场反演精度的重要因素之一。随着中国自主研发重力卫星的成功，精确建模大气高频变化的需求愈发紧迫。本文基于中国气象局发布的全新大气再分析资料CRA-40，针对其pressure-level数据特点，提出了一种等压分层大气重力场建模的订正策略，并结合最新的混合大气积分方法，研发了HUST-CRA大气去混叠模型。该产品时间跨度为2002年至2020年，时间分辨率达6小时，球谐系数展开到100阶。通过与德国地学研究中心发布的大气去混叠产品（GFZ RL07）进行比对发现：两者在潮汐成分上表现出高度一致性，S1潮波的空间相关性达0.96。同时在非潮汐成分上的表现也高度接近：（1）除S22项外（0.93），低阶（<6）球谐系数相关性均高于0.97；（2）频谱相关性达0.99；（3）空间相关性（2002-20）在0.971至0.995下的置信度达95%；（4）KBRR残差的差异小于0.08 µm s−1，相应的时变重力场的差异小于0.32毫米（大地水准面高）。这些差异超出了现有重力卫星探测能力的限制。以上对比结果表明，HUST-CRA达到了GFZ RL07同等精度水准，可用于重力卫星时变重力场反演。HUST-CRA的成功研制，推动了我国自主重力卫星大气海洋去混叠产品的发展，能够进一步提升重力卫星在时变重力场反演中的应用水平。

关键词: CRA-40, 大气去混叠, 重力卫星, 时变重力场

Effect of Parameter Variation in the BMJ Scheme on the Simulation of MJO Propagation and Structure

Zhu, X. Y., Z. Zhong, Y. M. Zhu, Y. Y. Li, Y. J. Hu, and Y. Ha, 2025: Effect of parameter variation in the BMJ scheme on the simulation of MJO propagation and structure. Adv. Atmos. Sci., 42(2), 397−409, https://doi.org/10.1007/s00376-024-4082-1.

摘要: 本文利用WRF模式4.0版本中的Betts-Miller-Janjić（BMJ）对流调整方案，研究了其α参数通过影响初测位温参考剖面对MJO传播和结构的影响。诊断了2006–16年12–2月期间印度洋、海洋大陆和西太平洋上空MJO活跃位相合成的MJO尺度的向外长波辐射。结果表明，MJO的强度、传播模态和MJO类型（站立型、跳跃型和传播型）对α值敏感，而传播型MJO的相速度对α值不敏感。总的来说，随着α值的增大，模拟的MJO强度增大并且传播模态得到改善。结果还表明，向东传播的MJO的强度和传播模态与MJO的环流结构和热力结构有关。随着α的增加，前Walker单体和低空偏东风异常增强，对流层低层预湿，引发更活跃的浅云和密集云。浅对流和密集对流的增强为对流层中低层提供有利条件，加速了从密集对流到深对流的转变，从而促进了MJO向东传播。因此，随着α的增加，模拟的MJO有从非传播型转变为传播型的趋势。综上所述，在模式模拟过程中增大α值是改善MJO结构和传播的可能途径。

关键词: MJO, WRF模式, BMJ方案, 低层东风异常