检索结果-内蒙古大学图书馆

海洋学报 2023年第2期45卷 51-61页

作者：章振张功刘长炜吴仁豪齐木荣邓汉虞陈剑桥韩博中山大学大气科学学院热带大气海洋系统科学教育部重点实验室广东珠海519082 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 广东珠海519082

海表短波辐射收支是海–气界面能量交换的重要物理过程。本研究利用2019年南海北部夏季科考航次的走航观测数据,评估了ERA5再分析数据的海表短波辐射通量收支。结果表明,ERA5的向下短波辐射相比观测偏小,11时和15时(北京时间)的偏差最大... 详细信息

海表短波辐射收支是海–气界面能量交换的重要物理过程。本研究利用2019年南海北部夏季科考航次的走航观测数据,评估了ERA5再分析数据的海表短波辐射通量收支。结果表明,ERA5的向下短波辐射相比观测偏小,11时和15时(北京时间)的偏差最大,可达-100 W/m^(2)。与此同时,ERA5的海表反照率整体偏低,其中高太阳高度角时段偏差较小,约为-0.03,低太阳高度角时段偏差较大,约为-0.15。向下短波辐射和反照率的偏差共同造成ERA5白天平均海表净短波辐射通量比观测偏小约25.4 W/m^(2);其中,反照率低估抵消了约50%向下短波辐射偏差的贡献。研究表明,在不同大气透射率情况下,ERA5的海表辐射收支偏差存在不同表现。ERA5海表反照率的低估可能与其采用的参数化方案在南海北部的适用性不足有关。基于观测本研究也给出了一个简单的参数优化方案。

关键词：海表反照率向下短波辐射通量大气透射率太阳高度角

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渤黄海气溶胶消光系数的垂直分布特征

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激光与光电子学进展 2025年

作者：曹萌萌黄廷轩牟冰包玉海崔廷伟中山大学大气科学学院&南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海)&热带大气海洋系统科学教育部重点实验室内蒙古师范大学地理科学学院中国海洋大学信息科学与工程学部

掌握气溶胶光学性质的垂直分布特征对于高精度大气辐射传输模拟和遥感定量反演具有重要意义，但近海区域的相关研究还非常薄弱。本文采用2006-2019年CALIOP星载激光雷达数据，以受陆源影响显著的渤、黄海为研究区，分析了气溶胶消光系... 详细信息

掌握气溶胶光学性质的垂直分布特征对于高精度大气辐射传输模拟和遥感定量反演具有重要意义，但近海区域的相关研究还非常薄弱。本文采用2006-2019年CALIOP星载激光雷达数据，以受陆源影响显著的渤、黄海为研究区，分析了气溶胶消光系数的垂直分布特征并建立了季节性模型，量化了气溶胶消光系数垂直分布对大气层顶反射率的影响。研究发现：渤、黄海消光系数总体随高度增加而减小，廓线形状与国际常用的Elterman廓线存在明显差异。不同季节的消光系数廓线具有显著差别，据此建立了各季节的廓线模型(决定系数>0.98，均方根误差<0.0023 km-1)。辐射传输模拟表明，采用不同季节的廓线模型可导致大气层顶反射率产生5%的偏差，与采用Elterman廓线所得结果之间存在3-23%的偏差。因此，在进行渤、黄海大气辐射传输模拟时，应考虑气溶胶消光系数的垂直分布特征，并根据不同季节选择相应的廓线模型。

关键词：星载激光雷达渤海黄海气溶胶消光系数辐射传输模型

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近20年季风爆发前后珠江三角洲前汛期短时强降水的时空演变特征与成因

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大气科学 2024年第2期48卷 715-734页

作者：江帆王东海曾智琳中山大学大气科学学院/广东省气候变化与自然灾害研究重点实验室/热带海洋系统科学教育部重点实验室/南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 珠海519082 厦门市同安区气象局厦门361100 厦门市海峡气象开放重点实验室厦门361012 澳门科技大学澳门环境研究院/澳门海岸带生态环境国家野外科学观测研究站中国澳门999078 广东省气象台广州510640 中国气象局龙卷风重点开放实验室佛山528000

相较于暴雨这种日尺度强降水,短时强降水(≥20 mm h^(−1))是造成山洪滑坡与城市内涝等灾害更为直接的因素。本文利用地面气象观测站和ERA5再分析数据,重点研究南海季风爆发前后珠江三角洲地区(简称珠三角)短时强降水的时空演变特征,并... 详细信息

相较于暴雨这种日尺度强降水,短时强降水(≥20 mm h^(−1))是造成山洪滑坡与城市内涝等灾害更为直接的因素。本文利用地面气象观测站和ERA5再分析数据,重点研究南海季风爆发前后珠江三角洲地区(简称珠三角)短时强降水的时空演变特征,并探索了短时强降水在季风爆发前后特征差异的可能成因。研究表明:(1)相较于季风爆发前,珠三角地区季风爆发后的降水明显增多,其中短时强降水贡献的比例显著增加。对短时强降水本身而言,区域平均强度以及极端性在季风爆发前后差异总体较小,但短时强降水频率在季风爆发后增加70%。(2)短时强降水高发区主要集中在珠三角东北部和珠江口西侧沿海,季风爆发后上述两个地区的频次增多最明显。短时强降水频率由季风爆发前的单峰型(下午)转为季风爆发后的双峰型(早晨与下午)。(3)短时强降水具有明显的区域性变化特征,短时强降水在季风爆发后的平均雨强和极端性在珠江口西侧沿海较内陆地区明显增强,其频次峰值时间在沿海地区从季风爆发前的午后转为季风爆发后的早晨,内陆地区在季风爆发前后均集中在下午。(4)季风爆发后,短时强降水期间的低层环境水汽超过同期气候态水平的16%。充沛的水汽在夜间在季风加速作用下被输送至沿海,并与陆风作用增强了辐合,这解释了沿海短时强降水的在季风爆发前后频次峰值时间转换现象。(5)相较于季风爆发前,季风爆发后珠三角短时强降水频率与低层水汽通量的相关性明显升高。珠三角沿海地区夜间—早晨短时强降水的增多与中低层风场结构改变造成的动力强迫有关。内陆地区季风爆发前后短时强降水与环境热力和不稳定条件关系更大。这些结果有助于我们更好地了解珠三角地区在季风爆发前后短时强降水的时空分布特征和理解其产生机制。

关键词：短时强降水珠三角地区季风爆发前后时空分布可能成因

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物理协调大气变分客观分析模型及其在青藏高原的应用I:方法与评估

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大气科学 2022年第3期46卷 621-644页

作者：王东海姜晓玲张春燕庞紫豪梁钊明张明华中山大学大气科学学院/广东省气候变化与自然灾害研究重点实验室/热带海洋系统科学教育部重点实验室/南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 珠海519082 中国气象科学研究院北京100081 国家气象信息中心北京100081 纽约州立大学纽约11794

本文系统地介绍了基于约束变分客观分析法构建的物理协调大气变分客观分析模型,并将模型首次应用于青藏高原那曲试验区。该模型可融合不同时空分辨率的多来源数据,通过利用地面降水和地面、大气顶部的热通量等大气上下边界的观测资料来... 详细信息

本文系统地介绍了基于约束变分客观分析法构建的物理协调大气变分客观分析模型,并将模型首次应用于青藏高原那曲试验区。该模型可融合不同时空分辨率的多来源数据,通过利用地面降水和地面、大气顶部的热通量等大气上下边界的观测资料来约束调整探空观测变量,从而尽可能保证气柱内的质量、热量、水汽和动量收支平衡。对模型及其产生的第三次青藏高原大气科学试验那曲试验区2014年8月期间的大气分析数据集进行评估分析,结果表明模型生成的常规状态量很好地保留了观测特征,模型生成的重要大尺度衍生量(如,垂直速度、散度、温度/水汽平流、视热源、视水汽汇等)可以较好地反映试验期内大气柱的动力、热力和水汽结构特征,有利于对大气降水过程的分析研究。分析发现,350~400 hPa高度层是该时期那曲试验区的动力、热量和水汽的重要变化中心。从各种观测资料对模型生成的分析场的影响来看,探空观测对高空风场的影响最大,但这种影响的幅度在1 m/s以内;降水和上下边界通量观测主要影响大尺度衍生量,如垂直速度,其中降水主要影响降水时期的上升运动,通量观测主要影响弱/无降水时期的下沉运动。总体而言,物理协调大气变分客观分析模型具备较好的稳定性和合理性。

关键词：物理协调大气变分客观分析模型约束变分分析青藏高原那曲试验区多来源观测评估

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珠海2019年秋季一次大气污染过程的特征、成因及来源分析

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环境科学学报 2022年第8期42卷 64-75页

作者：孙玺周声圳高敏陈雨锋李桢楷王汐如罗凯戈李佶轩邵应泉赵军杭建范绍佳中山大学大气科学学院和南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 珠海519082 环珠江口气候环境与空气质量变化野外科学观测研究站广州510275 广东省气候变化与自然灾害研究重点实验室广州510275 热带大气海洋系统科学教育部重点实验室珠海519082 珠海市国家气候观象台珠海519000

2019年秋季在珠三角典型沿海城市珠海观测到一次中重度污染过程,本文对此次过程的污染特征、形成机制和来源进行了研究.通过采集PM_(2.5)样品,分析了9种水溶性无机离子(WSIIs)、有机碳(OC)、元素碳(EC)和水溶性有机碳(WSOC)等化学组分... 详细信息

2019年秋季在珠三角典型沿海城市珠海观测到一次中重度污染过程,本文对此次过程的污染特征、形成机制和来源进行了研究.通过采集PM_(2.5)样品,分析了9种水溶性无机离子(WSIIs)、有机碳(OC)、元素碳(EC)和水溶性有机碳(WSOC)等化学组分的浓度水平和污染特征;进一步结合污染过程中的不利天气形势、72 h后向气流轨迹及PM_(2.5)的潜在源贡献因子(WPSCF)和浓度权重轨迹(WCWT)等方法分析了污染的形成机制和来源.结果表明,有机物(OM)是污染时期PM_(2.5)中增长最快的组分,其次是占WSIIs约82.46%的SO_(4)^(2-)、NO_(3)^(-)和NH_(4)+(SNA).NO_(3)^(-)/SO_(4)^(2-)均值为0.20,表明珠海以固定源污染为主;硫氧化率(SOR)均值为0.65,氮氧化率(NOR)均值为0.08,高温高湿的气象条件可能是造成珠海比中国其他城市SOR偏高而NOR偏低的原因.在污染时段,二次有机碳(SOC)明显增加,WSOC/SOC随污染物的升高而降低并趋近于1,因此,污染时期的WSOC可能主要是二次生成的.副高控制型、台风外围型和高压出海型等天气形势控制着整个珠三角地区时,不利于污染物的传输和扩散,使污染加剧.后向气流轨迹分析表明,污染时期的气团轨迹主要来自于高污染的内陆地区,这可能是造成此次污染形成的重要原因和来源.WPSCF和WCWT的高值区主要集中在江西、广东等内陆地区,因此,珠海在控制本地排放的同时,也应该关注上风向临近省市的污染排放.

关键词： PM_(2.5) 二次污染物气象因素来源分析珠三角地区

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2020年新冠疫情期间广州市大气污染物垂直分布特征

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环境科学学报 2023年第1期43卷 192-203页

作者：梁宇暄裴成磊高敏周声圳赵军张金谱杭建范绍佳中山大学大气科学学院和南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 珠海519082 环珠江口气候环境与空气质量变化野外科学观测研究站广州510275 广东省广州生态环境监测中心站广州510006 中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室广东省环境资源利用与保护重点实验室广州510640 广东省气候变化与自然灾害研究重点实验室广州510275 热带大气海洋系统科学教育部重点实验室珠海519082

为研究新冠疫情发生后广州市实行疫情防控政策对大气污染物浓度的影响,利用广州市2019年12月1日—2020年2月29日的空气质量指数数据及广州塔垂直梯度观测站实时监测的PM_(2.5)、PM1.0、NO_(x)、O_(3)、SO_(2)和CO等污染物浓度数据,采用... 详细信息

为研究新冠疫情发生后广州市实行疫情防控政策对大气污染物浓度的影响,利用广州市2019年12月1日—2020年2月29日的空气质量指数数据及广州塔垂直梯度观测站实时监测的PM_(2.5)、PM1.0、NO_(x)、O_(3)、SO_(2)和CO等污染物浓度数据,采用统计分析、污染物特征雷达图及相关性分析等方法,探讨了疫情前后大气污染物的垂直分布、污染特征及其影响因素.结果表明,实施疫情防控政策后,除O_(3)外,其他组分浓度均有不同程度的下降,其中,NO_(x)下降幅度最大为68.5%,且浓度随着高度上升而降低;其次PM_(2.5)下降39.5%,但PM_(2.5)浓度随高度下降幅度不明显;相反地,O_(3)浓度升高了18.0%,且浓度随着高度上升而增加.研究发现,疫情防控期间NO_(x)浓度的减少导致了O_(3)浓度的积累,从而增强了大气氧化性,促进了高空中二次气溶胶的生成.综上,疫情管控期间污染物的减排对环境空气质量的改善有显著作用,但由于PM_(2.5)、NO_(x)与O_(3)之间复杂的关系,仍需要加强区域间和不同大气污染物的协调控制力度.

关键词：大气污染物垂直分布污染特征新冠疫情广州塔

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粤港澳大湾区汛期降水的多模式集成预报方法的评估检验

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热带气象学报 2024年第2期40卷 258-271页

作者：朱鹏程王东海曾智琳孙磊李智丽资桂中山大学大气科学学院/广东省气候变化与自然灾害研究重点实验室/热带海洋系统科学教育部重点实验室广东珠海519082 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 广东珠海519082 澳门海岸带生态环境国家野外科学观测研究站/澳门科技大学澳门环境研究院中国澳门999078 珠海市公共气象服务中心广东珠海519000

基于欧洲中期天气预报中心(ECMWF)、中国气象局(CMA)、日本气象厅(JMA)、美国国家环境预报中心(NCEP)、英国气象局(UKMO)五个模式集成的交互式全球大集合预报系统(THORPEX Interactive Grand Global Ensemble,简称TIGGE)资料集的确定性... 详细信息

基于欧洲中期天气预报中心(ECMWF)、中国气象局(CMA)、日本气象厅(JMA)、美国国家环境预报中心(NCEP)、英国气象局(UKMO)五个模式集成的交互式全球大集合预报系统(THORPEX Interactive Grand Global Ensemble,简称TIGGE)资料集的确定性预报、集合预报以及地面降水观测数据,采用多模式集成平均(EMN)、消除偏差集成平均(BREM)、滑动训练期超级集合方法(R_SUP)对2018年华南汛期(4—9月)粤港澳大湾区的降水预报开展了评估检验。总体而言,多模式集成预报方法在大湾区前汛期降水预报的均方根误差平均比后汛期高2 mm;多模式集成预报方法的预报能力在前汛期随着预报时效的延长而呈持续下降趋势,后汛期则表现为短期(24~72 h)下降、中期(72~168 h)持续平稳的变化特点。与预先的假设差异主要表现在:对前、后汛期的降水预报综合表现最好的均是数学原理相对简单的EMN,而BREM和R_SUP的空间平均评分指标则稍差,但其在降水落区预报中仍有较好的预报技巧。

关键词：粤港澳大湾区多模式集成预报评估检验

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物理协调大气变分客观分析模型及其在青藏高原的应用Ⅱ:那曲试验区云——降水、热量和水汽的变化特征

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大气科学 2022年第4期46卷 936-952页

作者：张春燕王东海庞紫豪姜晓玲马千惠中山大学大气科学学院/广东省气候变化与自然灾害研究重点实验室/热带大气海洋系统科学教育部重点实验室/南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 珠海519082 澳门科技大学澳门海岸带生态环境国家野外科学观测研究站/澳门环境研究院中国澳门999078 国家气象信息中心北京100081 中国气象科学研究院北京100081

本文利用约束变分客观分析法构建的物理协调大气变分客观分析模型,通过融合地面、探空、卫星等多源观测资料和ERA-Interim再分析资料,建立了青藏高原那曲试验区5年(2013~2017年)长时间序列的热力、动力相协调的大气分析数据集,并以此分... 详细信息

本文利用约束变分客观分析法构建的物理协调大气变分客观分析模型,通过融合地面、探空、卫星等多源观测资料和ERA-Interim再分析资料,建立了青藏高原那曲试验区5年(2013~2017年)长时间序列的热力、动力相协调的大气分析数据集,并以此分析那曲试验区大气的基本环境特征与云—降水演变和大气动力、热力的垂直结构。分析表明:(1)试验区350 h Pa以上风速的季节变化非常明显,风速在冬季11月至次年2月达到最大(>50 m s),盛夏7~8月风速的垂直变化最弱,温度的垂直变化最强,大气高湿区在夏秋雨季位于350~550 h Pa,在冬春干季升至300~400 h Pa。(2)试验区6~7月上旬降水最多;春、秋、冬三季,300~400 h Pa高度层作为大气上升运动和下沉运动的交界处,是云量的集中区;夏季,增多的水汽和增强的大气上升运动导致高云和总云量明显增多,中、低云减少。(3)夏季的地表潜热通量与大气总的潜热释放最强,大气净辐射冷却最弱,高原地区较强的地面感热导致试验区500 h Pa以下的近地面全年存在暖平流,500 h Pa以上则由于强烈的西风和辐射冷却存在冷平流。此外,试验区整层大气全年以干平流为主,但在夏季出现了较弱的湿平流。(4)视热源Q具有明显的垂直分层特征:全年500 h Pa以下大气表现为冷源,300~500 h Pa和100~150 h Pa表现为热源,150~300 h Pa则在冬春干季表现为冷源,在夏秋雨季表现为热源,不同高度层的冷、热源的形成原因不同,其中夏季由于增强的上升运动、感热垂直输送和水汽凝结潜热以及高云的形成,因此几乎整层大气表现为热源。

关键词：物理协调大气变分客观分析模型那曲试验区云—降水上升运动热源结构

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基于多尺度特征深度学习的短临降水预报

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热带气象学报 2023年第6期39卷 799-806页

作者：陈生黄启桥谭金凯梁振清吴翀中国科学院西北生态环境资源研究院/甘肃省遥感重点实验室/中国科学院黑河遥感试验研究站甘肃兰州730000 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 广东珠海519082 中山大学大气科学学院热带大气海洋系统科学教育部重点实验室广东珠海519082 广西区气象技术装备中心广西南宁530022 中国气象科学研究院北京100081

雷达回波外推是短临降水预报的一种重要方法。针对雷达回波外推中随着外推时间的增加而出现回波演变信息丢失这一问题,本文提出一种多尺度特征融合的深度学习短临降水预报模型(以下简称为MSF2)。首先,采用多尺度的卷积核对网络的浅层信... 详细信息

雷达回波外推是短临降水预报的一种重要方法。针对雷达回波外推中随着外推时间的增加而出现回波演变信息丢失这一问题,本文提出一种多尺度特征融合的深度学习短临降水预报模型(以下简称为MSF2)。首先,采用多尺度的卷积核对网络的浅层信息进行特征提取,弥补单一特征检测带来的不足。其次,将不同维度的特征信息进行拼接及通道混洗,进一步增强特征图通道之间的信息流通和信息表达能力。最后,将特征图中的多尺度信息进行融合,从而有效保留不同尺度的特征信息。利用华南雷达回波拼图资料数据,在3种不同降水强度(5 mm/h、10 mm/h和25 mm/h)下进行降水预报研究,并与光流法和ConvLSTM两种主流算法进行了对比。结果显示,在3种不同降水强度条件下,MSF2在所有评价指标(命中率POD、临界成功指数CSI、误报率FAR)中表现最优,这表明引入多尺度机制能改善模型的特征提取能力。相比于目前主流的光流法和ConvLSTM,本文提出的模型对于短临降水预报具有较好的适用性和较高的预报精度,而且实现了业务化运行。

关键词：短临预报深度学习多尺度特征光流法 ConvLSTM

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CALIOP观测的渤海、黄海气溶胶类型时空分布特征

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红外与激光工程 2021年第6期50卷 95-101页

作者：崔廷伟黄廷轩牟冰高飞肖艳芳刘荣杰马毅张杰中山大学大气科学学院广东珠海519082 热带大气海洋系统科学教育部重点实验室广东珠海519082 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 广东珠海519082 中国海洋大学信息科学与工程学部山东青岛266071 自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 国家海洋技术中心天津300112

采用14年(2006~2019年)的CALIOP星载激光雷达数据,基于最新的激光雷达气溶胶类型划分方法,辨识了0.28~8.17 km高度范围内渤海、黄海主导气溶胶类型,揭示了各类气溶胶的垂直分布特征,分析了其长期演变趋势和季节差异。研究发现:(1)受到... 详细信息

采用14年(2006~2019年)的CALIOP星载激光雷达数据,基于最新的激光雷达气溶胶类型划分方法,辨识了0.28~8.17 km高度范围内渤海、黄海主导气溶胶类型,揭示了各类气溶胶的垂直分布特征,分析了其长期演变趋势和季节差异。研究发现:(1)受到东亚大陆特别是沙尘输运的显著影响,渤海、黄海主导气溶胶类型为沙尘海洋型(36%)、沙尘型(25%)、清洁海洋型(17%)、煤烟型(11%)和污染沙尘型(9%)(合计>97%),其中与沙尘有关的3种气溶胶类型占比合计近七成。(2)各类型气溶胶的垂直分布特点鲜明:清洁海洋型和沙尘海洋型气溶胶主要分布在2.5 km高度以下;污染沙尘型和煤烟型气溶胶则主要分布在2.5 km高度以上;沙尘型气溶胶占比随高度增加而增大。(3)从长期演变来看,14年间污染沙尘型气溶胶占比呈波动下降趋势,清洁海洋型气溶胶占比逐年增加,煤烟型气溶胶占比逐年降低。(4)各类型气溶胶的占比及垂直分布均具有明显的季节差异。

关键词：星载激光雷达渤海黄海气溶胶类型沙尘

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