我的研究成果（My research results）

一、核心研究方向

黄刚研究员的研究聚焦于气候动力学，特别是东亚大气环流与季风系统的变异机制。具体研究方向包括：

海气相互作用及其气候效应
季风动力学
气候变化与气候变率
极端气候事件
气候模拟与数值模式
气候学中的人工智能与可视化应用

他开展了大量原创性研究，重点关注印度洋长期变率对亚洲季风的影响、极端气候动力学、ENSO（厄尔尼诺-南方涛动）动力学及其相关的年代际气候变率。

二、主要学术成就与贡献

1. 理论创新与机制揭示

印度洋-西太平洋海洋电容器理论：系统阐述了ENSO衰减后夏季印度洋-西太平洋海温异常对东亚气候的持续影响，相关综述文章被选为ESI高被引论文（全球前1%）。
全球变暖与极端厄尔尼诺：揭示了全球变暖与气候系统内部变率协同作用导致极端厄尔尼诺事件增加的新机制。
东亚夏季风预测新机制：提出了东亚夏季风预测与预估的新物理机制，相关成果获2025年度麒麟科学技术奖。

2. 模式发展与平台建设

作为地球系统数值模拟与应用全国重点实验室人工智能团队联合负责人，致力于发展地球系统模式（CIESM v1） 及相关的AI产品与可视化分析预测平台。
推动人工智能技术在大气科学中的应用，担任中国科学院大气物理所大气科学人工智能研究中心主任。

三、科研成果产出

截至2026年2月，累计发表学术成果333篇，其中包括：

SCI期刊论文245篇
CSCD论文73篇
著作章节15篇
获得5项软件著作权和2项发明专利

近期代表性高水平论文（2024-2026年）

团队研究成果持续发表于《Nature Communications》、《NPJ Climate and Atmospheric Science》 等国际顶级期刊。
2025年9月，题为“Indo-western Pacific ocean capacitor and coherent climate anomalies in post-ENSO summer: A review”的综述文章入选ESI高被引论文。
2025年，多篇论文被《Environmental Research Letters》 选为年度亮点文章。
指导学生论文在《Nature Communications》、《NPJ Climate and Atmospheric Science》 等期刊上发表。

四、学术荣誉与奖项

黄刚研究员获得了学术界的高度认可，入选多项国际权威榜单：

国家杰出青年科学基金获得者（2014年，优秀结题）
国家中青年科技创新领军人才（2016年）
国务院政府特殊津贴专家（2023年）
Essential Science Indicators（ESI）全球地球科学领域前1%高被引科学家
路透社“气候变化研究领域全球最具影响力的1000位科学家”
斯坦福大学“全球前2%顶尖科学家”榜单（2020-2025年连续入选）
ScholarGPS“全球前0.05%顶尖科学家终身影响力”榜单（2024年）
Research.com“中国环境领域最佳科学家”（2023-2024年）

近期重要奖项

2025年甘肃省自然科学一等奖（排名第三）
2025年度麒麟科学技术奖（东亚夏季风预测与预估的新物理机制研究）
2025年北京市朝阳区凤凰领军人才
2025年《The Innovation》期刊编委（5年影响因子40.2）
2025年《Advances in Atmospheric Sciences》杰出编委奖
2025年中国科学院大学“拾光奉献纪念奖”

五、学术服务与领导职务

中国科学院大气物理研究所：二级研究员、博士生导师、所学位委员会副主任、所学术委员会委员
中国科学院大学：岗位教授、特聘核心研究员
LASG国家重点实验室：季风与海气团队负责人
地球系统数值模拟与应用全国重点实验室：人工智能团队联合负责人
中国科学院大气物理所大气科学人工智能研究中心：主任（兼）
中国科学院科学家精神宣讲团：专家
香港中文大学：研究生授课教授
中国电机工程学会风力与海洋能发电专业委员会：第六届委员
国际期刊编委：《The Innovation》、《Advances in Atmospheric Sciences》等

六、科研项目与人才培养

主持国家自然科学基金重点项目“全球变暖背景下海洋的快慢响应过程及对东亚区域气候的影响”（2024年全优结题验收）。
作为团队负责人，培养了大批优秀研究生和青年学者，学生毕业后进入国家气象局、高校、科研院所等单位工作，多名学生获得国家留学基金委（CSC）资助赴德国、日本、英国等国交流访问。
课题组学生多次获得中国科学院大学优秀毕业生、大气物理研究所优秀博士学位论文等荣誉。

七、学术影响力与社会贡献

SCI总引用次数已突破万次，学术影响力持续提升。
通过媒体采访、科普文章等方式向公众传播气候科学知识。
研究成果为国家气候预测、防灾减灾和应对气候变化提供了重要的科学支撑。

黄刚研究员作为我国气候动力学领域的领军学者之一，在季风-海气相互作用、极端气候机理、地球系统模式发展及人工智能气候应用等方面做出了系统性、创新性的重要贡献，其工作兼具重要的科学价值和社会应用意义。

系统性学术贡献与创新点

1. 季风动力学理论创新

提出EAP季风指数：构建了能够准确表征东亚夏季风环流变化的EAP指数，被国内外广泛采用，深化了对季风系统动力机制的认识。
完善季风系统概念：首次将青藏高原西侧绕流系统纳入东亚夏季风系统框架，修正了传统季风定义，为季风变异预测提供新理论基础。
揭示海温影响机制：系统阐明了热带印度洋海温异常对西北太平洋反气旋和南亚高压的调控作用，提升了季风-ENSO关联预测能力。

2. 全球变化响应研究突破

发现碳移除气候不可逆性：通过理想化CO₂对称升降实验，首次揭示西北太平洋异常反气旋在碳移除情景下存在18.3%的残余效应，即使CO₂浓度恢复至工业革命前水平仍不可完全逆转。
预警东亚气候风险：研究证实即使实现碳中和目标，东亚地区仍将面临雨季缩短12天、极端降水增加23%的持续风险，为气候适应政策提供关键科学依据。
阐明南极海冰可逆机制：揭示碳移除情景下南极海冰损失的可逆性主要受初始海洋层结强度控制，为改进气候模式预测提供物理基础。

3. 人工智能气象应用开拓

首创物理耦合AI模型：开发omega-GNN等物理约束深度学习模型，将图神经网络与大气动力方程有机结合，使降水预报技巧显著提升。
构建智能预报系统：团队研发的多尺度混合深度时空卷积模型获首届齐鲁风云气象智能算法挑战赛三等奖，推动气象预报智能化转型。
实现ENSO智能预测：将机器学习技术应用于ENSO事件预测，构建CIESM地球系统模式，形成“反演过去-观察现在-预测未来”全链条研究能力。

4. 交叉学科前沿探索

揭示环境健康关联：基于全国24,510名成人的前瞻性队列研究，首次证实居住地绿化水平与心血管疾病风险呈显著负相关（高绿化暴露组风险降低26%），为健康城市规划提供实证依据。
服务国家重大工程：主持研制区域数值预报系统，为嫦娥二号、北斗系列卫星发射等航天工程提供精准气象保障，提升国家空间天气服务能力。

主要从事热带海气相互作用、东亚季风以及全球变暖动力学等研究，取得了一系列创新性学术成果:

发展了季风动力学理论：率先提出了影响东亚夏季EAP（东亚-太平洋型）指数，广泛用于季风监测；联合提出印度洋电容器效应；首次指出夏季北印度洋海温对西北太平洋异常反气旋的生成和发展有重要的作用；首次全面提出自七十年代中后期，热带印度洋自身变率的加强对东亚夏季气候特别是对日本等国家影响加大；提出了ENSO通过西太反气旋、南亚高压和副热带急流影响东亚夏季旱涝和高低温灾害的综合机制，被国家气候中心采用；率先指出地形在ENSO影响中国夏季旱涝中的作用，发现了山脉大地形将ENSO降水锚定于中国中部山区的新现象，为我国夏季降水预测提供新思路；提出了西太反气旋内动力机制，发现局地背景环流为其发展提供能量，完善了反气旋变异理论；提出了印度洋和青藏高原热源对东亚夏季环流的协同影响机制；揭示了高原西侧绕流是东亚夏季风的重要成员；提出南北半球温差对北非以及华北干旱有着重要的影响；从高层环流变化上综合提出能代表多时间和气候变化特征的东亚夏季风指数；率先发现北方夏季降水纬向变化具有“三极”和“偶极”型模态，与北半球夏季全球遥相关型(CGT)有着紧密的联系；相关成果引领了东亚季风研究，为我国短期气候预测提供新的物理规律，并且成功应用于东亚夏季灾害预测（被日本气象厅和国家气候中心采纳，相关指数纳入国家气候中心FODAS预报系统），为国家防灾减灾做出重要贡献。

发展了全球变暖等气候动力学理论：联合提出了热带降水的变化机制；揭示了全球变暖背景下南亚高压自身变化特征及其印度洋对其影响的关系变化等；揭示了 ENSO 的长期变化趋势和海温平均态的联系；揭示出全球变暖下印度洋电容器效应的演变和机制；从水汽对气温非线形响应角度提出了全球变暖下ENSO影响变化的新理论，减少了ENSO预估的不确定性；揭示了全球变暖背景下西北太平洋副热带高压变率的变化特征；率先定量评估了各海洋对全球温度变化的贡献，揭示了近十几年全球增温停滞的成因；基于海洋对温室气体的快慢响应，提出了巴黎温控目标下东亚气候变化的动力学理论，解释了碳中和前后海气耦合过程差异对区域降水的影响，为碳中和愿景下的气候预估提供理论基础；提出了气溶胶和温室气体对海洋热吸收的综合影响机制，揭示了大西洋热吸收在碳中和情景下加强的关键机制；揭示了二氧化碳和气溶胶在全球变暖中的耦合作用，提出双碳背景下二者的互馈和对区域气候的影响；构建了分离东亚气候变化内部和外部变率研究方法，揭示了气候系统自然变率在中国近几十年的北方快速升温和南涝北旱等灾害中的重要作用；揭示了近几十年全球小雨、高温和风速等的变化和机制；指出了全球变暖对第三维度（高度）在中国的时空变化特征；首次评估发达国家和发展中国家消费活动产生的硫酸盐气溶胶对全球气候的影响，表明其产生的气候效应相近；上述研究为双碳的基础理论以及区域预估提供新的基础，同时为气候外交谈判以及气候治理等提供理论基础。

发展了适用于东亚的区域气候预测平台服务于国家重大需求：首次利用气象和环境资料定义蓝天及分级蓝指数，开发其预报模型，成果获软著和发明专利(优先审查通过)各一项；研发的地球系统模式CIESM，服务于重大系列航天工程保障；参加了国家海洋环境预报中心ENSO预测（2012-现在），取得优异成绩，被《国家科学评论》高度评价，也参加了国家气候中心ENSO业务多集合预测，相关成果获软著2项。参与的多份科学报告被国家采用。

1东亚夏季风指数的建立（多时间尺度）

《东亚夏季风指数（1851-2021）》已更新至2021年，发布至国家青藏高原科学数据中心网站，您可以通过http://data.tpdc.ac.cn/zh-hans/data/1c0c4197-5e5d-4f0d-bd38-03dae3658a06/浏览查看。

1.1EAP指数（1999）及其新的东亚夏季风指数（高层环流）

引用：Huang, G.* and Yan Z., 1999: The East Asian Summer Monsoon Circulation Anomaly Index and the Interannual Variations of the East Asian Summer Monsoon. Chinese Science Bulletin, 44(4):1325-1329 （SCI）A1(IF=1.319,2013)

EAP指数（1958-）

20th-CR-v2c-EAP(1851-2014).txt （20世纪再分析资料）