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大气科学 2024年第3期48卷 967-986页

作者：唐南军任荣彩祝传栋吴国雄中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029 福建省灾害天气重点实验室福州350008 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南京210044 湖北省气象服务中心武汉430205 中国科学院大学北京100049 福建省气象台福州350008

夏季南亚高压的“双模态”分布对应着其中心位置在10~20天准双周时间尺度上的东—西振荡,对青藏高原及周边上对流层的水汽分布和传输有显著影响。本文利用夏季7~8月逐日的ERAI再分析资料,通过基于南亚高压东—西振荡指数的位相合成分析... 详细信息

夏季南亚高压的“双模态”分布对应着其中心位置在10~20天准双周时间尺度上的东—西振荡,对青藏高原及周边上对流层的水汽分布和传输有显著影响。本文利用夏季7~8月逐日的ERAI再分析资料,通过基于南亚高压东—西振荡指数的位相合成分析发现,当南亚高压呈青藏高原模态时,青藏高原(伊朗高原)地区上对流层水汽含量异常偏高(低),伊朗高原模态时则相反;伴随南亚高压中心位置由青藏高原向西移至伊朗高原上空,上对流层水汽含量正异常中心亦自青藏高原东侧向西逐渐传播到伊朗高原以西地区。进一步诊断表明,除了在青藏高原北侧和南侧水汽经向绝热输送异常有抵消作用外,两高原地区上对流层水汽倾向异常主要由水汽纬向绝热输送异常及其辐合辐散异常所贡献,而青藏高原地区对流活动引起的垂直非绝热输送异常在上对流层则主要与剩余项(水汽的凝结和蒸发)相抵消。因此,青藏高原(伊朗高原)上对流层为水汽含量正异常时对应着青藏高原上空的对流活动异常偏弱(强)。而南亚高压中心位置和上对流层水汽含量正异常中心自青藏高原向伊朗高原移动的过程,对应着青藏高原地区的对流活动异常和垂直向上的水汽非绝热输送异常不断增强,同时上对流层水汽凝结异常也不断增强。此外,南亚高压向西移动过程中,上对流层水汽绝热辐合(辐散)异常主要发生在其西(东)侧,这是造成水汽含量异常中心纬向传播的主要原因。

关键词：南亚高压东—西振荡青藏高原周边上对流层水汽分布与传输

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安徽省气候变化对粮食作物种植结构的影响

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黑龙江工程学院学报 2024年第3期38卷 39-47页

作者：张欣雅胡枫徐建辉周梓涵滁州学院地理信息与旅游学院安徽滁州239000 南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室、气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044

为明确气候变化对安徽省粮食作物种植结构的影响,选取2000—2020年粮食作物产量和播种面积数据,结合地理重心模型,分析气象要素、粮食作物产量和播种面积的时空变化特征,研究气候变化对3种粮食作物种植结构的影响。结果表明:1)气温整体... 详细信息

为明确气候变化对安徽省粮食作物种植结构的影响,选取2000—2020年粮食作物产量和播种面积数据,结合地理重心模型,分析气象要素、粮食作物产量和播种面积的时空变化特征,研究气候变化对3种粮食作物种植结构的影响。结果表明:1)气温整体呈上升趋势,呈现“升—降—升”特征;异常风速整体呈下降趋势,呈现“正相位—负相位”特征;日照时数整体呈上升趋势;2)稻谷、玉米和小麦播种面积重心的偏移趋势分别是东北、西北和东南向;3)稻谷、玉米和小麦产量重心的偏移趋势分别是东北、西南和东南向;4)气温对稻谷产量有显著正作用;风速对稻谷有显著正作用,对小麦有显著负作用;日照时数对稻谷、玉米和小麦均有显著正作用;湿度对玉米有显著正作用。21年间安徽省气候变化对农作物种植结构的影响明显。

关键词：种植结构气候变化地理重心 ArcGIS 安徽省

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吸湿性催化剂人工消暖雾大型雾室试验及机理研究

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大气科学学报 2024年第4期47卷 620-628页

作者：郑鹤鹏解妍琼张云余婷黄梦宇田平毕凯丁德平余昊翔葛攀延国防科技大学气象海洋学院湖南长沙410073 国防科技大学前沿交叉学科学院湖南长沙410073 北京市人工影响天气中心北京100089 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/中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室江苏南京210044

雾给现代交通和人类身体健康造成严重影响,人工消雾对于防灾减灾具有重要价值。但目前关于消雾机理仍存在一定争议,关于催化剂粒径的选择也具有较大不确定性。本研究基于15 000 m3大型雾室,开展了不同粒径催化剂颗粒对暖雾清除效果的研... 详细信息

雾给现代交通和人类身体健康造成严重影响,人工消雾对于防灾减灾具有重要价值。但目前关于消雾机理仍存在一定争议,关于催化剂粒径的选择也具有较大不确定性。本研究基于15 000 m3大型雾室,开展了不同粒径催化剂颗粒对暖雾清除效果的研究。结果表明:A催化剂(粒径为75μm)具有良好的消雾能力,消雾时间约为自然沉降的20%;B催化剂(粒径为100μm)消雾时间约为自然沉降的40%,消雾效果相比A催化剂偏差。为验证和计算最优催化剂粒径,本研究利用重力连续碰并增长模型,从理论上分析了消雾催化剂的最优粒径。结果表明:催化剂颗粒过小,捕获的雾滴少,碰并耗水少,消雾时间长;催化剂颗粒过大,下降速度快,消雾时间短,但捕获的雾滴少,碰并耗水少。综合来看,最优的催化剂颗粒直径为40~80μm。本研究结果可为外场消雾试验提供科学参考。

关键词：大型雾室消雾试验吸湿性催化剂重力连续碰并增长模型能见度

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无人机多光谱影像在稻纵卷叶螟危害监测中的应用

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江苏农业学报 2023年第7期39卷 1530-1542页

作者：郭铭淇包云轩黄璐陈晨杨荣明朱凤南京信息工程大学气象灾害预报和评估协同创新中心江苏南京210044 江苏省农业气象重点实验室/南京信息工程大学应用气象学院江苏南京210044 南京信息工程大学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江苏南京210044 江苏省植物保护站江苏南京210013

为探讨利用无人机多光谱影像监测稻纵卷叶螟危害的可行性,本研究于2021年6-10月开展了无人机对稻纵卷叶螟危害和田间水稻生育状况的同步观测试验,分析了15种植被指数与卷叶率(虫害指标)之间的相关关系;分别采用普通最小二乘法、多项式... 详细信息

为探讨利用无人机多光谱影像监测稻纵卷叶螟危害的可行性,本研究于2021年6-10月开展了无人机对稻纵卷叶螟危害和田间水稻生育状况的同步观测试验,分析了15种植被指数与卷叶率(虫害指标)之间的相关关系;分别采用普通最小二乘法、多项式拟合、多元逐步回归法和偏最小二乘法建立了水稻分蘖期、拔节期和孕穗期的卷叶率反演模型;在此基础上,筛选出最优模型并分析卷叶率与水稻生理生态参数之间的关联。结果表明,(1)3个生育期的大部分植被指数与卷叶率存在极显著的相关性,每个生育期卷叶率与均一化植被指数(NDVI)的相关性都是最高的。(2)分蘖期的卷叶率反演模型效果最好,孕穗期的模型较好,拔节期的模型效果稍差。(3)在分蘖期,稻纵卷叶螟对水稻的危害反映在叶绿素浓度的下降和叶色的变化;在拔节期,虫害会引起水稻的补偿反应,导致叶绿素含量和叶面积增加;在孕穗期虫害对水稻生长的危害主要表现为叶绿素含量下降。本研究结果可为无人机遥感技术在区域范围内精确识别稻纵卷叶螟危害提供重要的参考。

关键词：稻纵卷叶螟无人机遥感植被指数多光谱影像反演模型

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基于神经网络的南京市用水量预测

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水电能源科学 2023年第12期41卷 28-31页

作者：王浏琳陈家栋张方敏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江苏南京210044 南京信息工程大学应用气象学院江苏省农业气象重点实验室江苏南京210044 江苏省水文水资源勘测局南京分局江苏南京210008

分析南京市用水量现状,合理预测南京市用水量,掌握未来用水需求,对南京市水资源的长远规划和配置具有重大意义。对南京市2009~2019年用水量分析表明,工业、农业用水在南京市总用水量中比重较大,对总用水量的变化起着至关重要的作用。其... 详细信息

分析南京市用水量现状,合理预测南京市用水量,掌握未来用水需求,对南京市水资源的长远规划和配置具有重大意义。对南京市2009~2019年用水量分析表明,工业、农业用水在南京市总用水量中比重较大,对总用水量的变化起着至关重要的作用。其次,采用灰色预测GM(1,1)模型与Elman神经网络的组合模型预测南京市各区及全市总用水量。结果表明,灰色Elman神经网络模型对2009~2019年南京市全市总用水量的预测效果良好,预测的相对误差均小于3.5%,预测结果的多年平均相对误差为1.55%;在南京市2019年各区用水量预测中,预测结果的相对误差均小于8.5%,效果较好。可见所用模型能准确地预测南京市用水量,对有效控制区域用水量,实现“四水四定”原则具有重要意义。

关键词：机器学习灰色Elman神经网络组合模型用水量预测

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基于多源碳卫星融合产品的中国地区XCO_(2)与人为CO_(2)排放时空变化

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中国环境科学 2023年第3期43卷 1053-1063页

作者：王震山绳梦雅肖薇杨凤珠林彬徐兴祝柳艺博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江苏南京210044 南京信息工程大学应用气象学院/江苏省农业气象重点实验室/生态研究院江苏南京210044 中国科学院大学/中国科学院空天信息创新研究院/数字地球重点实验室北京100094 山东省第七地质矿产勘查院山东临沂276006 山东省临沂市自然资源和规划局山东临沂276006

准确评估大气CO_(2)浓度和人为CO_(2)排放时空变化对于减缓温室气体排放导致的气候变化至关重要,因此,本文基于GOSAT和OCO-2卫星数据融合生成的全球长时间序列、时空连续的Mapping-XCO_(2)产品,研究2010~2020年中国大气CO_(2)柱浓度(XCO... 详细信息

准确评估大气CO_(2)浓度和人为CO_(2)排放时空变化对于减缓温室气体排放导致的气候变化至关重要,因此,本文基于GOSAT和OCO-2卫星数据融合生成的全球长时间序列、时空连续的Mapping-XCO_(2)产品,研究2010~2020年中国大气CO_(2)柱浓度(XCO_(2))时空变化特征以及卫星监测人为CO_(2)排放能力.结果表明:Mapping-XCO_(2)与中国大气本底站观测存在较高的一致性,具有良好的适用性;2010~2020年中国XCO_(2)呈现东高西低的空间分布,年均XCO_(2)为400.4×10^(-6),年增长速率为2.47×10^(-6);非生长季XCO_(2)异常可刻画人为CO_(2)排放时空变化,各省级行政区非生长季XCO_(2)异常与人为排放清单EDGAR和ODIAC的相关系数分别为0.71、0.67;2010~2020年京津冀、长三角、珠三角等三个城市群人为CO_(2)排放增长率分别为0.12×10^(-6)/a、0.08×10^(-6)/a、0.08×10^(-6)/a.研究结果表明卫星遥感在监测大气CO_(2)浓度和人为CO_(2)排放时空变化方面的有效性.

关键词： XCO_(2) 人为CO_(2)排放 Mapping-XCO_(2) 卫星遥感

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江西省空气负离子浓度特征与气象因子相关分析

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气象科学 2022年第2期42卷 254-260页

作者：方砚秋张方敏陈龙李柏贞王怀清南京信息工程大学应用气象学院气象灾害预报预警与评估协同创新中心/江苏省农业气象重点实验室南京210044 江西省生态气象中心南昌330096 江西省气候中心南昌330096

利用2019年江西省靖安森林试验基地观测资料,分析了靖安森林站空气负离子浓度不同时间尺度的变化特征及其与气象因子的相关性,以及不同天气条件对其的影响。结果表明,靖安市年平均空气负离子浓度为2187个/cm^(3),其中夏季浓度最高为2910... 详细信息

利用2019年江西省靖安森林试验基地观测资料,分析了靖安森林站空气负离子浓度不同时间尺度的变化特征及其与气象因子的相关性,以及不同天气条件对其的影响。结果表明,靖安市年平均空气负离子浓度为2187个/cm^(3),其中夏季浓度最高为2910个/cm^(3),秋季最低为1756个/cm^(3)。此外,浓度日变化特征也存在明显的季节差异性,其中春夏秋冬四季峰值分别出现在10时(北京时,下同)、06时、09时、13时左右。日尺度上浓度与气温、降水、相对湿度均呈显著的正相关,月尺度上其与降水呈显著正相关。雨天的浓度高于晴天,四个季节雨天峰值分别出现在开始降水的7~9 h、7~15 h、9 h、9~11 h后。当降水量在0~10 mm时,降水对空气负离子浓度没有明显作用,随后浓度随降水量增加而上升,当出现暴雨天气的时候,浓度反而呈现下降趋势。

关键词：空气负离子浓度气象因子降水

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CMIP6模式中的中国冬季气温主要区域空间模态及与观测的对比分析

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气象科学 2023年第6期43卷 736-748页

作者：陈金琪胡景高徐海明郭栋南京信息工程大学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/气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 内蒙古自治区气候中心呼和浩特010051 南京信息工程大学雷丁学院南京210044

利用国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)的全球气候模式历史模拟试验资料,通过旋转经验正交函数分析得到了CMIP6模式中的我国冬季气温变化主要的区域空间模态。结果表明:CMIP6多模式集合平均中我国冬季气温有4个主要的区域空间模态,... 详细信息

利用国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)的全球气候模式历史模拟试验资料,通过旋转经验正交函数分析得到了CMIP6模式中的我国冬季气温变化主要的区域空间模态。结果表明:CMIP6多模式集合平均中我国冬季气温有4个主要的区域空间模态,分别为中原—西北型,华南型,东北型以及滇藏型。其中,东北型与滇藏型是较为稳定的空间模态,在所选CMIP6模式及观测资料中都稳定存在,这也是前人研究中一致性较高的模态。而我国新疆、西北、华中及华南地区的冬季气温在空间分型上存在分歧,这些地区的分型在以往研究中的一致性也较差。华南型在所选CMIP6模式内是一致存在的模态,中原—西北型在模式内部的差异性较大。在近40 a观测资料中,新疆及西北到我国南方为统一的空间分型,在CMIP6多模式集合平均的结果中新疆及西北地区气温空间分布与我国中原地区的联系更为紧密。CMIP6模式能较好地模拟出与低温空间分布有直接联系的对流层中层的槽的位置,当CMIP6模式和观测中的冬季气温都表现为同一个空间模态时,该模态所对应的对流层中层的主要环流系统在观测和CMIP6模式中也是一致的。

关键词： CMIP6模式冬季气温空间模态环流特征

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地基微波辐射计资料的质量控制及同化应用研究

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气象科学 2024年第3期44卷 536-547页

作者：曹玉杰闵锦忠赵新宇南京信息工程大学中国气象局重点实验室气象灾害预报预警与评估协同创新中心/大气科学学院南京210044

针对地基微波辐射计反演资料的质量问题,利用北京区域7个站点的RPG-HATPRO型微波辐射计反演的温湿数据,在传统质量控制方法的基础上,通过增加双权重检查和偏差订正方法,设计了新的质量控制方案,而后针对质量控制后的温湿廓线开展了同化... 详细信息

针对地基微波辐射计反演资料的质量问题,利用北京区域7个站点的RPG-HATPRO型微波辐射计反演的温湿数据,在传统质量控制方法的基础上,通过增加双权重检查和偏差订正方法,设计了新的质量控制方案,而后针对质量控制后的温湿廓线开展了同化应用研究,结果表明:只有个别站点的反演温度误差较大,反演温度误差大的站点在质量控制前最大均方根误差为8℃,但在质量控制后均方根误差下降到4℃以内,误差下降50%以上,而对于反演温度误差小的站点,质量控制只对高层数据有所改善;进一步分析表明所有站点的反演相对湿度误差都比较大,在质量控制前反演的相对湿度均方根误差最大甚至达到50%,但在质量控制后所有站点反演的相对湿度均方根误差都降到20%以内,误差显著降低,同时经过质量控制后的反演温湿数据误差平均偏差降为0左右,误差满足高斯分布,符合同化的要求。同化试验表明:与控制试验相比,同化质量控制后的地基微波辐射计反演温湿廓线资料能有效改善模式对所有量级的6 h累积降水量预报,无论是降水中心位置预报还是降水量级预报,都使得模式降水预报更加趋近实况,同化试验还表明同化对温湿场有较大影响,使得模式温湿场更加合理,能有效提高模式的预报准确率。

关键词：地基微波辐射计质量控制同化应用双权重检查

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动态植被模型对青藏高原植被的模拟检验

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高原气象 2023年第2期42卷 333-343页

作者：鲍艳王玉琦南素兰俞淼无锡学院江苏无锡214105 南京信息工程大学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/气象灾害预报预警与评估协同创新中心江苏南京210044 丹东市气象局辽宁丹东118000 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室所北京100081

动态植被模型是研究植被变化对气候反馈和影响的重要模型工具。本文对耦合了动态植被(Dynamic Vegetation,DV)和碳氮(Carbon and Nitrogen,CN)模型的NCAR陆面过程模式CLM4.5(Community Land Model version 4.5)对青藏高原(以下简称高原... 详细信息

动态植被模型是研究植被变化对气候反馈和影响的重要模型工具。本文对耦合了动态植被(Dynamic Vegetation,DV)和碳氮(Carbon and Nitrogen,CN)模型的NCAR陆面过程模式CLM4.5(Community Land Model version 4.5)对青藏高原(以下简称高原)植被的模拟性能进行了评估,获得了定量化的偏差信息,并对高原植被和气候变化因子的关系进行了初步探讨。结果表明:模型能大致再现叶面积指数(Leaf area index,LAI)在历史时期的季节循环、长期变化趋势和空间分布,但空间变率较遥感资料大。模拟的乔木覆盖度偏大,草地覆盖度偏小,因此严重高估了植被高原南部和东部的LAI。与遥感观测相比,模拟的LAI呈现了1~2个月的滞后,这与模式本身的植被动力机制不完善和模式的降水驱动偏差有关。高原植被变化趋势的时空分布与表层土壤水和降水等气象因子的趋势变化显示出较好的一致性,表明在该研究时段,地表水循环的变化(主要是降水和土壤水含量)对高原植被生长可能起主导作用。

关键词：青藏高原植被覆盖度动态植被模型 CLM4.5-CNDV

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