检索结果-内蒙古大学图书馆

暴雨灾害 2024年第5期43卷 598-606页

作者：夏进一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南京210044

为提高卫星反演地面定量降水产品的精度,基于2022年6月1日—7月31日FY-4B静止轨道辐射成像仪AGRI(Advanced Geosynchronous Radiation Imager)中国区域一级辐射观测产品、二级云检测产品、二级定量降水估计业务产品及国家站雨量观测,利... 详细信息

为提高卫星反演地面定量降水产品的精度,基于2022年6月1日—7月31日FY-4B静止轨道辐射成像仪AGRI(Advanced Geosynchronous Radiation Imager)中国区域一级辐射观测产品、二级云检测产品、二级定量降水估计业务产品及国家站雨量观测,利用随机森林算法分别建立了白天和夜间的降雨有无判断模型和降雨量反演模型,评估了AGRI一级辐射观测15个通道重要性,筛选白天和夜间适合判断和反演地面雨量的优选通道并建立各自优选通道判断和反演模型,最后依据各自优选通道模型反演2022年8月的降水并与FY-4B AGRI的二级定量降水估计业务产品进行检验对比,结果表明:(1)白天中波红外通道7和8重要性较低,白天判断和反演模型不使用通道7和8,夜间判断和反演模型使用所有红外通道,反演的降水量与国家站雨量观测最接近;(2)白天和夜间优选通道判断模型对有无降水的判断均优于FY-4B降水业务产品,尤其是命中率大大提高,但两种优选通道雨量反演模型反演雨量都偏多,白天反演雨量的准确率高于夜间;(3)白天和夜间两种优选通道雨量反演模型反演雨量的误差均小于FY-4B降水业务产品,降水业务产品和两种优选通道模型反演结果均高估小雨雨量、低估大雨雨量,降水强度越强低估越严重;(4)对于优选通道反演模型不同量级降水的反演,除夜间暴雨外,白天和夜间其他量级降水的均方根误差均较降水业务产品有所提升,其中小到中雨的精度提升最明显。

关键词： FY-4B AGRI 通道选择随机森林算法地面降水

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南京北郊大气降水中水溶性无机氮和有机氮沉降特征

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环境科学 2022年第7期43卷 3416-3422页

作者：张佳颖于兴娜张毓秀丁铖侯思宇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

基于2019~2020年在南京北郊收集的大气降水进行降水pH、电导率和化学组分分析,研究南京北郊大气降水pH值和电导率的季节变化规律,分析了降水中水溶性无机氮(WSIN)和水溶性有机氮(WSON)的污染水平和沉降特征.结果表明,观测期间南京北郊... 详细信息

基于2019~2020年在南京北郊收集的大气降水进行降水pH、电导率和化学组分分析,研究南京北郊大气降水pH值和电导率的季节变化规律,分析了降水中水溶性无机氮(WSIN)和水溶性有机氮(WSON)的污染水平和沉降特征.结果表明,观测期间南京北郊大气降水发生酸雨(pH<5.6)的频率达到37.18%,降水酸化在秋冬季节较严重,pH值随季节表现出春季>夏季>秋季>冬季的变化趋势.降水电导率平均值为29.49μS·cm^(-1),春季出现高pH和电导率与该季节大气中含量较高的扬尘有关.降水中WSIN和WSON的季节差异较大,最高和最低NO_(3)^(-)-N和NH_(4)^(+)-N浓度分别出现在春季和夏季;WSON浓度则表现为秋季(2.63 mg·L^(-1))最高.降水中WSON与水溶性总氮(WSTN)浓度平均比值约为0.47,说明WSON对总氮研究具有重要意义.WSIN和WSON湿沉降通量的平均值分别为12.10 kg·(hm^(2)·a)^(-1)和11.13kg·(hm^(2)·a)^(-1),其中无机氮沉降量主要以NH^(+)_(4)-N为主.

关键词：大气降水酸雨水溶性无机氮水溶性有机氮氮沉降

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基于多源资料的徐州地区气溶胶时空变化特征

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中国环境监测 2024年第5期40卷 206-223页

作者：罗天阳许潇锋邬昊鹏杨语迪熊梓旭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

综合利用AERONET、MODIS、CALIPSO、MERRA-2气溶胶反演产品和CHAP PM_(2.5)产品,对徐州地区2014—2020年的气溶胶光学特性水平和垂直分布、气溶胶组分和PM_(2.5)质量浓度的时空变化进行了综合分析。分析AERONET数据发现,徐州地区气溶胶... 详细信息

综合利用AERONET、MODIS、CALIPSO、MERRA-2气溶胶反演产品和CHAP PM_(2.5)产品,对徐州地区2014—2020年的气溶胶光学特性水平和垂直分布、气溶胶组分和PM_(2.5)质量浓度的时空变化进行了综合分析。分析AERONET数据发现,徐州地区气溶胶光学厚度(AOD,550nm)夏季最高,其次为春季和秋季,冬季最低,而波长指数(AE)则相反;季节平均AOD和AE分别为0.53~0.71和1.11~1.33;2014—2018年平均AOD为0.70~0.47,呈显著下降趋势。粒子谱呈双峰分布,且季节差异显著,其中春夏季主导粒子分别为粗、细粒子,秋冬季的粗、细粒子浓度相当。粒子有效半径在春季最大、夏季最小。冬季单次散射反照率(SSA,440~1020 nm)最小,气溶胶吸收光学厚度(AAOD,440 nm)最大,而夏季相反。气溶胶直接辐射强迫(ARF)与AOD呈显著正相关,大气层底部ARF对AOD的变化更敏感,且其辐射强迫效率(ARFE)与SSA有较强负相关。分析CALIPSO气溶胶廓线发现,冬春季气溶胶消光系数随高度减小的趋势更显著;受边界层高度影响,夏季气溶胶消光系数随高度减小的趋势显著减缓。近地面气溶胶消光系数有逐年减小趋势,其中冬春季的下降更显著。分析MODIS AOD空间分布发现,AOD总体呈市区高、周边地区低的分布特征。徐州全域AOD年均值呈下降趋势,其中市区下降最快,年下降率约为-0.12。从CHAP PM_(2.5)空间分布来看,徐州西北部PM_(2.5)最高,所有区域均呈下降趋势,其中冬季下降幅度最大,年下降率为-6μg/m^(3)。从MERRA-2再分析资料来看,颗粒物柱质量浓度中沙尘占比最大,其次为硫酸盐。颗粒物柱质量浓度总体呈逐年下降趋势,年下降率为-0.29 mg/m^(2),其中沙尘气溶胶下降最大。

关键词：气溶胶光学特性辐射强迫垂直分布徐州

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云滴谱离散度的理论、观测和数值模拟研究进展

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高原气象 2023年第4期42卷 809-820页

作者：王飞陆春松中国气象局云降水物理与人工影响天气重点开放实验室北京100081 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

云滴谱离散度(ε)作为衡量云滴粒子尺度分布以及离散程度的参数,在气溶胶-云-降水过程中有着重要作用。其中ε与云滴(N_(c))或背景气溶胶数浓度(N_(d))的相关关系是描述云内微物理和动力过程,以及量化气溶胶对云和降水影响的重要因子之... 详细信息

云滴谱离散度(ε)作为衡量云滴粒子尺度分布以及离散程度的参数,在气溶胶-云-降水过程中有着重要作用。其中ε与云滴(N_(c))或背景气溶胶数浓度(N_(d))的相关关系是描述云内微物理和动力过程,以及量化气溶胶对云和降水影响的重要因子之一。很多气溶胶间接效应的研究中,未考虑云滴谱离散度带来的影响,这使得相关理论研究和模式模拟仍然具有一定的局限性。本文基于云滴谱离散度的概念,从多个方面回顾了近年来云滴谱离散度相关理论、观测和数值模拟研究进展,包括ε与N_(c)或N_(d)的相关性,云滴谱离散度对云中微物理参量和动力过程的影响机制,以及由云滴谱离散度引起的气溶胶间接效应的估算及其不确定性等。从过往研究来看,影响ε的因素很多,不仅是云滴数浓度,还包括云中的上升速度、液水含量等,甚至气溶胶的理化特性、云中的凝结、碰并、夹卷和蒸发等过程都会对ε产生不同的影响。背景气溶胶浓度的变化一定程度上会改变云滴尺度和浓度分布进而影响ε。受地区差异和云条件影响,ε与N_(c)或N_(d)的相关性存在很大差别,既有正相关也有负相关,甚至不相关。即使针对同一云团,在云的不同部位甚至云的不同发展阶段,ε可呈现出不同程度的变化。ε可通过改变暖云的云水-雨水转化效率从而对降水即第二间接效应产生影响;又可通过影响云滴有效半径从而改变云的光学特性来影响第一间接效应。不同的ε-N_(c)参数化关系会导致全球模式中间接效应的估算出现不同程度的抵消或增强,由此可导致地面气象场和降水分布发生改变。总之,ε与云中相关参量之间的关系以及对间接效应产生的影响还存在很大的不确定性,需要对背后的机理进行更加深入的研究。本文归纳总结了当前云滴谱离散度相关研究面临的问题和存在的挑战,对未来的研究重点和工作方向进行展望,部分结论可为进一步认识云滴谱离散度在气溶胶-云相互关系中的作用提供参考。

关键词：云滴谱离散度气溶胶间接效应参数化方案

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南大洋及南极大陆上空气溶胶铁的研究进展

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冰川冻土 2024年第6期46卷 1749-1766页

作者：曹熠徐国杰陈立奇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集美大学极地与海洋研究院

铁(Fe)是重要的海洋微量营养要素,是影响海洋浮游植物生长和碳吸收的重要因素。南大洋是世界上最大的“高营养盐、低叶绿素”海区,由于常年铁缺失,虽营养盐较高但初级生产力很低。因此,大气中的铁输入可缓解南大洋的缺铁营养要素限制,... 详细信息

铁(Fe)是重要的海洋微量营养要素,是影响海洋浮游植物生长和碳吸收的重要因素。南大洋是世界上最大的“高营养盐、低叶绿素”海区,由于常年铁缺失,虽营养盐较高但初级生产力很低。因此,大气中的铁输入可缓解南大洋的缺铁营养要素限制,进而提高海洋生产力,促进海洋对二氧化碳的吸收,并影响全球气候变化。本文总结了近年来南大洋及南极大陆上空气溶胶铁的研究进展,包括以下几个方面:(1)厘清大气气溶胶铁的形态、浓度和溶解度的分布特征及其溶解度影响因素。大气气溶胶中总铁的观测浓度范围为0.1~150 ng·m^(-3),总铁可分为生物活性铁与不溶性铁,而生物活性铁包含可溶性铁与不稳定铁两种形态;可溶性铁主要有Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)两种形态,二者含量差异较大,且受季节变化影响;铁的溶解度分数变化范围较广,为0.01%~90%,受大气老化过程(包括酸溶解过程、有机络合过程、光还原溶解过程和云过程)和气溶胶铁的自身特性(如粒径大小、比表面积)以及气团来源等因素影响。(2)探索大气气溶胶铁的来源,包括矿物粉尘源、生物质燃烧源、化石燃料燃烧源以及南极本地源。矿物粉尘源是大气气溶胶铁的主要来源,随着人类活动加剧和工业化发展,大气气溶胶人为源铁沉降对南极可溶性铁含量的贡献持续增加。同时,随着海冰融化加速导致开阔无冰海域面积扩大,南极大陆铁源也需引起重视。(3)探讨大气气溶胶铁的沉降通量并评估南大洋对大气沉降过程的响应。总铁沉降通量为1.31×10^(-6)~297.33×10^(-6)g·m^(-2)·a^(-1),南大洋对大气沉降响应敏感,例如2019年澳大利亚林火引起气溶胶中可溶性铁含量显著增加,造成了以浮游植物快速生长为标志的藻华现象。此外,基于目前研究现状进行了展望,可为今后南大洋及南极大陆深入开展大气气溶胶铁的相关研究提供基础参考。

关键词：铁大气气溶胶溶解度沉降通量南大洋

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南京冬季典型霾天气过程多元对比分析

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中国环境科学 2022年第3期42卷 993-1004页

作者：程昊康娜张佳欣张嘉月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

选取2017~2020南京地区冬季3个典型霾天气过程,综合分析了霾天气过程中污染物、气象要素以及边界层条件等影响机制与特征变化.结果表明,3次过程中,AQI指数峰值分别为304(严重污染)、227(重度污染)与176(中度污染),且与PM_(2.5)、PM10浓... 详细信息

选取2017~2020南京地区冬季3个典型霾天气过程,综合分析了霾天气过程中污染物、气象要素以及边界层条件等影响机制与特征变化.结果表明,3次过程中,AQI指数峰值分别为304(严重污染)、227(重度污染)与176(中度污染),且与PM_(2.5)、PM10浓度变化基本趋于一致,PM_(2.5)与PM10比值基本都大于0.7;污染期间,相对湿度几乎都在70%以上,最低风速均在1m/s左右,高湿的环境、稳定的气温与静小风为霾天气的发生提供了有利的气象条件;3次过程中,均有低混合层高度出现,第1、2次混合层最低高度仅为34m,70m,第3次为204m,整体上PM_(2.5)浓度高值与低混合层高度相对应,配合高频率、强度大的逆温,抑制污染物的垂直扩散形成聚集,导致污染加剧;气溶胶来源多以沙尘与污染性沙尘为主,同时伴随着部分大陆性污染、少量烟尘与海洋清洁空气;后向轨迹与潜在源分析表明,3次冬季南京地区霾污染天气主要受区域污染影响为主,同时气流远距离输送也造成了重要影响,尤其以西北远距离输送居多.

关键词：霾污染 PM_(2.5) 气象条件后向轨迹模拟

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杭州市大气VOCs组成特征及二次污染生成贡献

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中国环境科学 2024年第4期44卷 1921-1928页

作者：钱思瑶关净文关璐张天王蕴赟沈建东于兴娜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 浙江省杭州生态环境监测中心浙江杭州310012

利用2021年1~12月杭州市城区大气VOCs的观测数据,分析了VOCs化学组成及其污染特征,运用正交矩阵因子分解法(PMF)进行VOCs来源解析,并利用最大增量反应活性(MIR)和气溶胶生成系数(FAC)估算VOCs的臭氧生成潜势(OFP)和二次有机气溶胶生成潜... 详细信息

利用2021年1~12月杭州市城区大气VOCs的观测数据,分析了VOCs化学组成及其污染特征,运用正交矩阵因子分解法(PMF)进行VOCs来源解析,并利用最大增量反应活性(MIR)和气溶胶生成系数(FAC)估算VOCs的臭氧生成潜势(OFP)和二次有机气溶胶生成潜势(AFP),量化评估其二次污染生成贡献.结果显示,观测期间杭州市大气VOCs体积分数均值为30.65×10^(-9),烷烃和卤代烃是其主要组分,分别占49.23%和24.47%,浓度排名前10的VOCs物种主要为C_(2)~C_(4)的烷烃、C_(7)~C_(8)的芳香烃和乙烯.源解析结果显示杭州市VOCs主要来源为燃烧源、溶剂使用源、工业排放源、油气挥发源和机动车尾气排放源.杭州市大气VOCs的总OFP为50.56×10^(-9),其中乙烯、1-乙基-3-甲基苯和甲苯是其主要贡献组分.芳香烃对AFP的贡献达到91.52%,是最重要的SOA前体物.因此,控制机动车尾气排放和溶剂使用过程中产生的VOCs对防控O_(3)污染以及SOA污染具有重要意义.

关键词：杭州挥发性有机物(VOCs) 臭氧生成潜势(OFP) 二次有机气溶胶生成潜势(AFP)

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联合同化闪电资料和地面常规观测资料对强对流天气预报的影响

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气象 2024年第10期50卷 1231-1242页

作者：师雨豪王昊亮刘玉宝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 南京信息工程大学精细化区域地球模拟和信息中心南京210044

以2017年6月16日发生在广东省的一次中尺度对流过程为例,利用WRF模式对中尺度对流系统进行模拟,分析了联合同化闪电和地面常规观测资料较单独同化其中一种资料的改进作用。闪电资料通过WRF-FDDA系统以15 min作为一个闪电累积窗口被连续... 详细信息

以2017年6月16日发生在广东省的一次中尺度对流过程为例,利用WRF模式对中尺度对流系统进行模拟,分析了联合同化闪电和地面常规观测资料较单独同化其中一种资料的改进作用。闪电资料通过WRF-FDDA系统以15 min作为一个闪电累积窗口被连续同化入模式中,地面常规观测资料通过WRFDA-3DVAR系统以1 h间隔循环同化入模式中。结果显示,相比于只同化地面常规观测资料,联合同化试验中闪电资料的引入提高了背景场中上升气流、冷池和阵风锋的准确度;相比于只同化闪电观测资料,地面常规观测资料的引入减小了更大范围的温度、水汽、风场的背景场误差,抑制了部分地区的虚假对流,即两种资料的联合同化整体上提高了对流系统的模拟准确度。预报技巧评分结果显示,联合同化对同化期和预报期的评分也有一定程度的提高。

关键词：数值天气预报资料同化闪电资料地面常规观测资料中尺度对流系统

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基于地基MAX-DOAS和TROPOMI卫星遥感的南京地区大气NO_(2)污染特征

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中国环境科学 2023年第6期43卷 2722-2733页

作者：於清源银燕张昕中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室江苏南京210044 南京信息工程大学大气物理学院江苏南京210044

基于2018年5月至2020年12月多轴差分吸收光谱仪(MAX-DOAS)于南京北郊的观测资料,反演了二氧化氮(NO_(2))垂直柱浓度与垂直廓线,分析了对流层NO_(2)的污染特征,并与最新的TROPOMI NO_(2)产品进行了对比分析.MAX-DOAS观测结果表明,南京北... 详细信息

基于2018年5月至2020年12月多轴差分吸收光谱仪(MAX-DOAS)于南京北郊的观测资料,反演了二氧化氮(NO_(2))垂直柱浓度与垂直廓线,分析了对流层NO_(2)的污染特征,并与最新的TROPOMI NO_(2)产品进行了对比分析.MAX-DOAS观测结果表明,南京北郊的NO_(2)受温度和太阳辐射影响,呈现出夏季低冬季高、正午低早晚高的变化特征,且主要源于东南方向的污染输送.对比发现,TROPOMI数据与MAX-DOAS在春、秋、冬三季相关系数高于0.7,但在夏季由于多云及低浓度NO_(2),相关系数仅为0.544.此外,TROPOMI观测到了南京城区与长三角地区的主要污染热点,与MAX-DOAS高污染方向一致.同时,MAX-DOAS与TROPOMI均观测到了2020年春节后16~30d由于COVID-19封控,NO_(2)浓度相比2019年和2021年同期减少了50%以上,说明观测点的NO_(2)污染主要由人类活动产生.

关键词：多轴差分吸收光谱仪 TROPOMI 二氧化氮垂直廓线

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碳中和情景下人为排放对全球对流层臭氧的影响研究

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中国环境科学 2024年第6期44卷 3517-3530页

作者：王欣玥张佳蕾侯雪伟吴儒鸿南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心气象灾害教育部重点实验室气候与环境变化国际合作联合实验室中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室江苏南京210044 中国气象局大气化学重点开放实验室北京100081

本文采用地球系统模式,以未来碳中和排放清单和平流层示踪物O_(3)S为基础,揭示了未来对流层O_(3)及其前体物的变化特征及成因.研究结果表明:碳中和排放情景下,特别在冬春季节,全球范围内的NO_(x)人为排放和飞机排放量均显著降低,这使得... 详细信息

本文采用地球系统模式,以未来碳中和排放清单和平流层示踪物O_(3)S为基础,揭示了未来对流层O_(3)及其前体物的变化特征及成因.研究结果表明:碳中和排放情景下,特别在冬春季节,全球范围内的NO_(x)人为排放和飞机排放量均显著降低,这使得近地面NO_(x)浓度随之降低.NO_(x)作为对流层O_(3)的重要前体物之一,其浓度的剧烈减少使得近地层O_(3)浓度显著降低,但在中国东部地区,由于NO对O_(3)滴定作用的减弱,最终使得冬季近地面O_(3)呈现增加趋势;垂直方向上O_(3)浓度减少最为显著的区域集中在对流层顶附近,减少量达26×10^(-9)以上,且夏季最为显著,这主要与飞机排放减少导致的平流层O_(3)浓度降低有关.碳中和排放情景下平流层入侵对全球近地面O_(3)的平均贡献减少量在冬季最高,为1.7×10^(-9),夏季最低,为0.9×10^(-9);北半球平流层入侵贡献减少量最显著区域集中在高纬地区,达4×10^(-9).垂直方向上,平流层入侵贡献减少量随高度增加,在对流层上层,平流层的贡献量降低高达24×10^(-9)以上,且冬季最强.总之,碳中和排放情景下地表人为排放及飞机排放的改变对全球O_(3)污染有很好的减轻作用,平流层贡献量的降低对未来O_(3)浓度的变化也有重要贡献.

关键词：碳中和排放情景对流层臭氧人为排放 CESM2 平流层贡献

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