云是天气气候的重要影响因子，是气候变化的重要指针。冬季阴天日数的多寡影响交通运输、农业生产、太阳能产业甚至人类身心健康等各个方面。厘清中国冬季阴天日数物理机制并进行可靠的未来预估具有重要科学与战略意义。然而，前人仅仅揭示了云量变化与可能影响因子之间的统计关系，中国冬季阴天日数变化的物理机制仍不清楚，未来预估也存在较大不确定性。影响中国冬季阴天日数的物理机制究竟是什么？基于物理机制约束预估的未来冬季阴天日数将如何变化？针对这些问题的科学回答关乎光伏产业的科学布局甚至国家“双碳”战略的合理推行。
朱志伟教授课题组的最新研究揭示了影响中国冬季阴天日数的热带和北极影响的两条独立路径，系统评估了CMIP6多模式对中国冬季阴天日数主模态及其两条影响路径的模拟能力，最终基于物理机制约束预估了不同排放路径下的中国冬季阴天日数的未来变化，阐明了其未来变化的机理。得到如下主要结论：（1）中国冬季阴天日数主模态呈现全区一致型分布，海洋性大陆对流负异常以及北极地表暖异常分别通过激发北传和东南传的准定常罗斯贝波导致东亚地区的异常偏南风，进而将热带海洋的水汽输送至中国，使得全局一致的阴天日数偏多；（2）在变暖背景下，中国南方和西藏地区冬季阴天日数会显著减少，而北方的阴天日数基本不变，这种未来变化随排放情景增强表现更为显著；（3）未来极锋急流的增强使得起源于极地向东南传播的罗斯贝波波长更长并向东偏移，从而不再影响中国冬季阴天日数。而海洋性大陆负对流仍持续影响东亚地区异常偏南风，因此未来海洋性大陆降水的增加将导致中国冬季阴天日数减少。
前人研究基本认为中国西北地区是最适合布局光伏产业的地区，本研究揭示未来西藏和中国南方冬季阴天日数不断减少可为光伏产业布局提供新的参考。另外，由于前人对未来中国降水均预估有增多趋势，本研究揭示了降水增多与阴天日数减少的“矛盾”主要归咎于更多的降水集中在更少的降水日上（即降水量增多的同时降水日数在较少），表明部分地区冬季降水量未来的增多可能归功于更加极端的降水，这可能对太阳能板的工业设计也提出了新的要求。该工作受国家重点研发计划重点专项(2022YFF0801702)资助，论文第一作者为直博生谭辉，目前已在Earth's Future正式发表。
图1 中国冬季阴天日数在（a）SSP1-2.6，（b）SSP2-4.5，（c）SSP3-7.0,（d）SSP5-8.5未来排放情景下近期（左）、中期（中）和长期（右）的变化，打点表示通过90%置信水平的显著性检验。
图2 中国冬季阴天日数未来减少的机理示意图。绿色阴影表示阴天日数正异常，黄色阴影表示非绝热加热负异常，红色阴影代表极地地表气温正异常，中纬度绿色阴影表示增强的背景西风，A/C分别表示反气旋/气旋异常中心，虚实圈分别代表热带和热带外影响路径。
文章信息：
Tan H., Z. Zhu*, L. Miao, J. Long. 2023: Winter cloudy days will diminish over China under global warming. Earth's Future, 11, e2023EF004030. https://doi. org/10.1029/2023EF004030.
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Yan H., X. Pan, Z. Zhu*, R. Lu, L. Li, H. Tan. 2021: The two leading modes of winter clear-sky days over China and their formation mechanisms. Clim. Dyn., 56(1), 189-205. doi: 10.1007/s00382-020-05470-5.
谭辉#, 朱志伟*, 蒋薇, 郝立生, 李琳菲. 2023: 基于热带和热带外独立影响途径的中国东部冬季阴天日数的季节预测. 大气科学, 47(3), 683-697. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2111.21117.
Long J., Z. Lu, P. Miller, J. Pongratz, D. Guan, B. Smith, Z. Zhu, J. Xu, Q. Zhang. 2023: Large-scale photovoltaic solar farms in the Sahara affect solar power generation potential globally. Commun. Earth Environ., doi: 10.1038/s43247-023-01117-5.
