检索结果-内蒙古大学图书馆

红外与激光工程 2024年第7期53卷 130-142页

作者：姚姝含官莉南京信息工程大学中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室江苏南京210044

FY-4A/GIIRS(Geostationary Interferometric Infrared Sounder)首次实现了地球静止轨道红外高光谱探测,可以连续获得高垂直分辨率的大气温度和湿度廓线信息。当GIIRS视场内有云存在时,目前Level 2业务大气温湿度垂直廓线产品只提供观... 详细信息

FY-4A/GIIRS(Geostationary Interferometric Infrared Sounder)首次实现了地球静止轨道红外高光谱探测,可以连续获得高垂直分辨率的大气温度和湿度廓线信息。当GIIRS视场内有云存在时,目前Level 2业务大气温湿度垂直廓线产品只提供观测视场内云顶以上高度的温度廓线,且不反演整个视场的湿度廓线。基于GIIRS辐射观测值用U-Net卷积神经网络算法实现了全天空大气温湿度廓线反演,包括晴空和全云覆盖视场,同时利用常规无线电探空观测资料对反演精度进行了检验。结果表明:U-Net算法有云视场的温湿度廓线反演能力与晴空相当,且夏季温度反演精度优于冬季,有利于灾害性天气多发季节的监测。在云系较活跃的夏季,随着视场内云量的增加温度廓线反演精度逐渐变高,表明该算法适用于有云时大气温度廓线反演,而湿度随着云量的增加反演均方根误差RMSE增大。视场内不同云光学厚度时温度反演误差相差不大,RMSE均在2.5 K左右,平均偏差ME在1 K以内,对流层高层薄云时反演误差相对而言较小。湿度反演随着云光学厚度的增大反演误差也增大,说明对于一定程度的薄云,GIIRS能够获得不错的反演精度。虽然U-Net算法物理意义不明确,但是能够快速实现全天空大气温湿度廓线反演,尤其在有云时能够获得更高的反演精度。

关键词： FY-4 A/GIIRS U-Net卷积神经网络大气温湿度廓线反演算法评估

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南京地区静稳天气下局地臭氧污染光化学成因

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环境科学 2025年第2期46卷 755-763页

作者：贺婕安俊琳冯悦政朱珈莹吴玲霞南京信息工程大学中国气象局气溶胶‑云‑降水重点开放实验室南京210044 广东省茂名市气象局茂名525099

基于2015~2021年南京市草场门(CCM)、浦口(PK)和仙林大学城(XL)这3个站点的挥发性有机物(VOCs)、常规空气污染物观测数据和ERA5气象再分析资料,利用箱式模型(OBM-MCM)研究探讨了静稳天气下臭氧(O_(3))超标日的O_(3)生成消耗机制.结果表... 详细信息

基于2015~2021年南京市草场门(CCM)、浦口(PK)和仙林大学城(XL)这3个站点的挥发性有机物(VOCs)、常规空气污染物观测数据和ERA5气象再分析资料,利用箱式模型(OBM-MCM)研究探讨了静稳天气下臭氧(O_(3))超标日的O_(3)生成消耗机制.结果表明:(1)南京地区3个站点2015~2021年O_(3)污染时期的静稳天数存在显著差异,其中2019年静稳天数最多,为46 d(CCM)、50d(PK)和54 d(XL),占O_(3)超标天数的66.7%(CCM)、64.9%(PK)和69.2%(XL).(2)污染时期3个站点的O_(3)生成和消耗速率存在差异,净生成速率最高值为2.5×10^(-9)h^(-1)(CCM),最低值为1.4×10^(-9)h^(-1)(XL).(3)HO_(2)·+NO和·OH+NO_(2)反应途径分别对O_(3)生成和消耗贡献最大.HO_(2)·+NO途径贡献了O_(3)生成的69%(CCM)、68%(PK)和71%(XL);·OH+NO_(2)途径贡献了O_(3)消耗的67%(CCM)、63%(PK)和62%(XL).(4)3个站点在静稳天气下的O_(3)污染主要受本地光化学反应影响,本地减排是污染控制的关键.

关键词：南京臭氧污染 MCM箱模型静稳天气臭氧生消

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2000~2021年中国典型地区大气降水化学与沉降特征

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中国环境科学 2024年第9期44卷 4817-4825页

作者：程昳璇关净文浮天蒋伯琪陈倩于兴娜南京信息工程大学大气物理学院中国气象局气溶胶-云-降水重点开放实验室江苏南京210044

基于2000~2021年中国东北、华北、华东、东南、西北、西南6个区域10个城市的大气降水组分资料,针对各地区降水量、pH值、降水电导率、水溶性离子浓度及其氮硫湿沉降特征开展了长期变化特征研究,分析了典型地区降水组分的离子中和特性.... 详细信息

基于2000~2021年中国东北、华北、华东、东南、西北、西南6个区域10个城市的大气降水组分资料,针对各地区降水量、pH值、降水电导率、水溶性离子浓度及其氮硫湿沉降特征开展了长期变化特征研究,分析了典型地区降水组分的离子中和特性.结果表明:2000~2021年中国各研究站点pH值总体呈上升趋势,但重庆和上海地区的年均pH值至今未达到5.6.济南、西安和重庆站电导率呈现出较明显的下降趋势.西北地区陆源性特征较为明显,Ca^(2+)浓度较高(可达1035.2μeq/L);NO_(3)^(-)浓度在重庆地区有上升趋势,这与城市机动车保有量的逐年增长有关;而NH_(4)^(+)在各个地区均有下降;东南地区受海盐影响,Na^(+)和Cl^(-)的浓度相对较高.西北和西南地区的硫、氮湿沉降量明显高于东南地区,NH_(4)^(+)-N/NO_(3)^(-)-N各地区均呈下降趋势,但该比值年平均值均大于1,说明大气降水中氮沉降以还原态氮为主.东南地区的降水酸度相对较高,然而酸性离子(SO_(4)^(2-)和NO_(3)^(-))浓度却较低,说明降水酸度还会受到碱性离子(Ca^(2+)和NH_(4)^(+))的影响.在厦门和西安NO_(3)^(-)、NSS-SO_(4)^(2-)和NH_(4)^(+)浓度年变化很小,而pH值、中和潜力和酸化潜力的比值(NP/AP)有明显上升趋势;但西安NP/AP值明显较高,反映西安土壤尘埃中的中和能力比东南地区强.

关键词：降水化学时空分布中和能力硫沉降氮沉降

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青海湖流域不同下垫面类型对地表温度的生物物理影响

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干旱区研究 2024年第1期41卷 24-35页

作者：李永广苑广辉南京信息工程大学中国气象局气溶胶-云-降水重点开放实验室江苏南京210044

本研究选取青海湖流域亚高山灌丛和温性草原两个不同土地覆盖类型的站点,利用湍流通量数据和自动气象站数据对比生长季和非生长季两个站点的微气象要素和地表能量平衡收支,评估土地利用/土地覆盖变化(Land Use/Land Cover Changes,LULCC... 详细信息

本研究选取青海湖流域亚高山灌丛和温性草原两个不同土地覆盖类型的站点,利用湍流通量数据和自动气象站数据对比生长季和非生长季两个站点的微气象要素和地表能量平衡收支,评估土地利用/土地覆盖变化(Land Use/Land Cover Changes,LULCC)对地表温度的生物物理影响。亚高山灌丛相比温性草原具有更低的地表温度、气温和土壤温度,在生长季两个站点的地表温度、气温和土壤温度的差异更为明显,而非生长季相对湿度的差异更为明显。根据直接分解温度理论(Direct Decomposed Temperature Metric,DTM),分析不同下垫面对地表温度的生物物理影响。结果表明:白天灌丛相比草原的冷却作用主要贡献因素是短波辐射、地表土壤热通量和感热通量项,其中短波辐射在灌丛的冷却中起到正反馈作用,而后两者起到负反馈作用。夜间灌丛的冷却作用主要贡献因素是地表土壤热通量项。在相同气候和天气背景下,不同下垫面确实会对地表温度有明显的生物物理反馈作用。

关键词：土地利用和土地覆盖变化地表温度辐射收支地表土壤热通量湍流通量青海湖流域

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基于KZ滤波和LSTM的上海市O_(3)预测模型

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环境科学 2024年第10期45卷 5729-5739页

作者：吴玲霞安俊琳金丹南京信息工程大学中国气象局气溶胶-云-降水重点开放实验室南京210044 上海市环境监测中心上海200235

针对臭氧长时间序列预测精度及气象特征选择问题,提出通过Kolmogorov Zurbenko(KZ)滤波分解臭氧(O_(3))原始序列,利用支持向量回归(SVR)改进的最大最小冗余(mRMR)方法筛选气象特征,之后采用长短期记忆网络(LSTM)实现对上海2023年5~8月... 详细信息

针对臭氧长时间序列预测精度及气象特征选择问题,提出通过Kolmogorov Zurbenko(KZ)滤波分解臭氧(O_(3))原始序列,利用支持向量回归(SVR)改进的最大最小冗余(mRMR)方法筛选气象特征,之后采用长短期记忆网络(LSTM)实现对上海2023年5~8月静安监测站(城市)、浦东川沙(城郊)和淀山湖(郊区)的O_(3)预测.结果表明,特征筛选得到对O_(3)基准和短期分量的最优组合包括气压、温度、湿度、边界层高度和风向.基于LSTM模型对特征筛选后的不同时间分量进行预测,静安站、浦东川沙站和淀山湖站R2分别为0.86、0.83和0.85,RMSE分别为18.26、18.74和20.02μg·m^(-3),表明通过分解原始O_(3)序列能够提高预测精度,特征筛选后的组合能够保持模型的预测性能.

关键词： O_(3)预测 KZ滤波 LSTM 最大最小冗余灰色关联性支持向量回归(SVR)

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2019—2022年春节时期长三角地区大气污染状况分析

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环境化学 2025年第3期44卷 903-915页

作者：李蓂萱康娜张嘉月张佳欣张乐然南京信息工程大学中国气象局气溶胶-云-降水重点开放实验室南京210044

为了分析2019—2022年长三角地区春节时期大气质量状况及影响因素,本研究对污染物的时空特征进行了定性分析,并使用气象标准化方法结合机器学习方法对排放和气象因素对污染的影响进行了定量分析.结果表明,春节时段空气质量逐年改善,重... 详细信息

为了分析2019—2022年长三角地区春节时期大气质量状况及影响因素,本研究对污染物的时空特征进行了定性分析,并使用气象标准化方法结合机器学习方法对排放和气象因素对污染的影响进行了定量分析.结果表明,春节时段空气质量逐年改善,重度污染天气占比逐年减小.PM_(10)、PM_(2.5)、SO_(2)和CO浓度均出现了下降趋势,O_(3)浓度逐年上升.时间分布上,PM_(2.5)、PM_(10)和CO变化特征相似,O_(3)具有明显日变化波动,且四年间波动的振幅有所增加,在春节时段变化主要呈现单峰特征,NO_(2)的变化趋势与O_(3)相反.研究时段内PM_(2.5)/PM_(10)浓度数值均大于60%,说明PM_(2.5)来源中二次气溶胶贡献与一次污染物贡献相比较大.根据三种评价指标的综合分析,随机森林模型对于污染物浓度预测有着较高的准确度,其中对于PM_(2.5)的预测较为准确,2019—2022年的R^(2)依次为0.77、0.77、0.71和0.69,但对污染严重时期的预测准确性较低.平均特征重要性中纬度(17.93%)、小时数(11.24%)、海平面气压(9.60%)和日数(9.28%)为主要影响因子,说明时空因素对于污染物浓度分布格局有着强作用.2019年到2022年排放作用对于污染物浓度有着显著的影响,但气象因素对于排放常有着明显的抵消作用,且气象因素影响占比在逐步加大.对于后续污染防控,应该重视气象条件影响,并注意控制二次污染物生成,增强区域协同治理.

关键词： COVID-19 春节污染特征气象因素随机森林模型

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沙尘气溶胶影响新疆对流云降水的数值模拟研究

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大气科学 2024年第3期48卷 1173-1188页

作者：孙博爱银燕陈倩况祥陈泔真邹泽庸南京信息工程大学/中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044 中国气象局云雾物理环境重点开放实验室北京100081

为研究沙尘气溶胶层对云和降水的影响,本文使用耦合了分档云微物理方案(SBM)的Weather Research and Forecast Forecasting model(WRF)高分辨率天气模式(WRF-SBM),模拟了2016年7月8日发生在新疆阿克苏地区的一次强对流天气过程,并分别... 详细信息

为研究沙尘气溶胶层对云和降水的影响,本文使用耦合了分档云微物理方案(SBM)的Weather Research and Forecast Forecasting model(WRF)高分辨率天气模式(WRF-SBM),模拟了2016年7月8日发生在新疆阿克苏地区的一次强对流天气过程,并分别讨论了处于不同高度的沙尘层对云动力、微物理和降水形成过程中的作用。结果表明:沙尘层处于对流层中低层时,沙尘气溶胶作为云凝结核(cloud condensation nuclei,CCN)对云微物理过程的影响比其处于中高层时更明显,沙尘气溶胶使得CCN增加,云滴数浓度增加,云滴有效半径减小,降水延迟;而沙尘层处于对流层中高层时,沙尘气溶胶作为冰核(ice nuclei,IN)对云微物理过程影响更明显,沙尘气溶胶使得IN浓度增加,冰晶数量增加,雪、霰、雹的凇附增长率增加,参与融化过程的冰相粒子增多,降雨率增大。本文仅讨论了发生在新疆的这次对流天气过程对处于不同高度的沙尘气溶胶层的可能响应,要全面认识沙尘气溶胶对不同类型云降水过程的影响,需要进行更多的、有观测资料约束的模拟研究。

关键词：沙尘气溶胶分档微物理方案对流云

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加密探空与地面自动气象站资料同化对北京地区边界层数值模拟改善研究

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气象 2025年第1期51卷 30-42页

作者：吴义凯王成刚苗世光南京信息工程大学中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044 北京城市气象研究院中国气象局城市气象重点开放实验室北京100089

利用2016年8月28日至9月2日在北京市宝联、朝阳、大兴站获得的逐3 h加密探空资料与逐1 h的地面自动气象站资料,基于WRF模式与WRFDA三维变分同化系统,分别进行仅同化加密探空资料(S-DA)、仅同化地面自动气象站资料(A-DA)以及同时同化以... 详细信息

利用2016年8月28日至9月2日在北京市宝联、朝阳、大兴站获得的逐3 h加密探空资料与逐1 h的地面自动气象站资料,基于WRF模式与WRFDA三维变分同化系统,分别进行仅同化加密探空资料(S-DA)、仅同化地面自动气象站资料(A-DA)以及同时同化以上两种资料(M-DA)的同化试验,研究三组资料同化方案对北京地区边界层数值模拟的改善影响。结果表明:垂直方向上,加密探空资料对于改善模拟结果起核心作用,可使边界层范围内温度、相对湿度、风速的均方根误差分别减少65%、61%、22%。地面自动气象站资料对垂直方向的模拟结果亦有贡献,但改善力度小、影响范围低。M-DA试验与S-DA试验结果相仿。水平方向上,地面自动气象站资料的改善作用主要体现在影响范围广,加密探空资料改善力度较强,然而影响范围小。M-DA试验综合两种资料的优势,可使模拟结果更接近观测结果。同化时效性方面,同化试验对边界层内热力状态的改善影响时间较长,对湿度状态与动力结构的改善影响时间较短,其中M-DA试验对热力状态的改善影响最多可延长至预报6 h,对湿度与动力结构的改善影响最多可延长至预报3 h。综上,同时同化加密探空与地面自动气象站资料要比单独同化任一资料的效果更好,两种资料在同化后可以相互补充各自的不足,能较强地改善模式的初始场,从而在一定程度上提高边界层模拟结果的准确度。

关键词：资料同化大气边界层数值模拟加密探空资料地面自动气象站资料

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河北省一次层状云冰相粒子及融化层微物理特性研究

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气象学报 2024年第1期82卷 95-112页

作者：熊婧媛刘晓莉王静楚志刚中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京信息工程大学南京210044

层状云中冰粒子、融化层及以下粒子微物理特性演变规律的科学认识对于中国云降水参数化、降水预报及人工影响天气研究具有重要意义。利用2019年8月24日河北省一次层状云飞机观测资料,分析云中负温层、融化层及以下粒子群微物理特性的演... 详细信息

层状云中冰粒子、融化层及以下粒子微物理特性演变规律的科学认识对于中国云降水参数化、降水预报及人工影响天气研究具有重要意义。利用2019年8月24日河北省一次层状云飞机观测资料,分析云中负温层、融化层及以下粒子群微物理特性的演变。研究表明,云中负温层冰相粒子以聚合体为主,部分区域存在霰粒子。云中冰相粒子通过凇附、碰连和贝吉龙过程增长。相对来说,上升气流较强及相对湿度较高云区的冰相粒子数浓度较高、粒子谱较宽。融化层中,中等大小粒子数浓度存在增大趋势,说明融化层中不同粒径冰相粒子的融化速率存在差异。研究发现,高相对湿度区(RH≥95%)粒子融化速率较低相对湿度区(RH<95%)快,低相对湿度区中表面融化的粒子蒸发吸收潜热,使环境温度降低,减缓粒子融化速率。融化层高相对湿度区降水粒子谱分布的截距大于低相对湿度区,斜率与低相对湿度区接近。融化层降水粒子负指数谱分布的截距与斜率均大于负温层,0℃层高度以下HVPS探测到的粒子谱分布参数N_(0)与λ呈正相关,线性函数能较好地拟合二者的关系。对于D_(max)大于1000μm的降水粒子,谱参数λ与D_(max)呈负相关,幂函数能较好地拟合二者的关系。数值研究发现,0℃层之下云内存在混合相态粒子,观测和模拟结果均发现0℃层之下中等大小的粒子数浓度更高。分档方案数值模拟得到的降水粒子平均谱的截距与观测资料一致,但斜率大于观测结果。研究结合飞机观测资料与模式,对云内融化层中粒子微物理特性有了更加深入的认识。

关键词：层状云飞机观测冰相粒子微物理特性融化层

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青藏高原东缘黑碳气溶胶变化特征及其来源

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环境科学 2023年第5期44卷 2450-2460页

作者：王红磊刘思晗赵天良卢文夏俊荣施双双南京信息工程大学中国气象局气溶胶-云-降水重点开放实验室南京210044 无锡学院大气与遥感学院无锡214105

黑碳(BC)作为最重要的吸收性气溶胶,可影响青藏高原地区的辐射、云和地表积雪等,进而影响全球季风环流及降水.本研究于2017年7月5日至9月5日在青藏高原东缘理塘县使用黑碳仪AE-33测量了BC浓度数据,结合黑碳仪模型、PSCF和CWT潜在来源模... 详细信息

黑碳(BC)作为最重要的吸收性气溶胶,可影响青藏高原地区的辐射、云和地表积雪等,进而影响全球季风环流及降水.本研究于2017年7月5日至9月5日在青藏高原东缘理塘县使用黑碳仪AE-33测量了BC浓度数据,结合黑碳仪模型、PSCF和CWT潜在来源模型,分析了BC的污染特征、潜在来源及其影响区域.结果表明,理塘ρ(BC)为0.4~4699.8 ng·m^(-3),平均值为816.4ng·m^(-3),占PM_(2.5)的质量分数为5.96%.理塘ρ(BC液态燃料)和ρ(BC固态燃料)的平均值分别为486.1ng·m^(-3)和398.5ng·m^(-3),BC液态燃料的贡献率C为0.51.ρ(BC)主要分布在0~2000 ng·m^(-3),可占总观测期间的92.5%.BC、BC液态燃料和BC固态燃料的日变化为双峰型分布,峰值分别出现在08:00和20:00,早高峰主要与交通源和含碳物质不完全燃烧有关,而在晚高峰期间则主要受到含碳物质不完全燃烧影响.PM_(2.5)和BC的潜在来源和影响范围不同.境外输入对理塘PM_(2.5)和BC的浓度影响较大,其影响范围主要集中在我国境内,向其东北部传输,高值中心主要集中在理塘周边地区.

关键词：青藏高原黑碳(BC) 日变化潜在来源影响区域

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