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基于改进基于改进Seq2Seq模型的华东地区模型的华东地区PM2.5预测预测

大气与环境光学学报 2025年第1期20卷 82-94页

作者：陈善龙李毅牛丹胡译文臧增亮东南大学软件学院江苏苏州215123 国防科技大学气象海洋学院湖南长沙410000 东南大学自动化学院江苏南京211189 南京信息工程大学大气物理学院江苏南京210044

PM2.5数据是一种时间序列数据,具有较强的时序性与非线性特征。传统的时间序列模型算法有长短期记忆人工神经网络(LSTM)、循环神经网络(RNN)、编码器-解码器神经网络(Seq2Seq)等方法。本文提出一种基于Seq2Seq网络并融合注意力机制的PM... 详细信息

PM2.5数据是一种时间序列数据,具有较强的时序性与非线性特征。传统的时间序列模型算法有长短期记忆人工神经网络(LSTM)、循环神经网络(RNN)、编码器-解码器神经网络(Seq2Seq)等方法。本文提出一种基于Seq2Seq网络并融合注意力机制的PM2.5预测算法(Seq2Seq+Attention),其中Seq2Seq的cell单元为LSTM,能充分提取输入的有效特征信息,增强网络的学习能力和预测效果。利用2019年1月至2021年8月华东地区10个城市的PM2.5数据进行了预测试验,试验对比了LSTM、Seq2Seq和Seq2Seq+Attention3种方法在24h内的PM2.5数值预报准确度。研究结果表明,Seq2Seq+Attention方法在预测效果上优于其他方法,且24h的预测评分也高于其他方法。

关键词： PM2.5预测 Seq2seq 注意力机制深度学习时间序列

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2020年“6·26”四川冕宁暴雨降水物理过程模拟诊断研究

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大气科学 2025年第1期49卷 211-228页

作者：齐铎崔晓鹏邹强利姜柔伊高华中国科学院大气物理研究所云降水物理与强风暴重点实验室北京100029 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 中国气象局沈阳大气环境研究所沈阳110166 中国科学院大学北京100049 黑龙江省气象台哈尔滨150030 北京城市气象研究院北京100089

利用WRF模式,借助三维降水诊断方程和降水效率定义,针对2020年6月26日四川冕宁一次突发性暴雨过程开展高分辨率数值模拟诊断研究,从不同强度降水的垂直动力结构、水凝物分布及各种宏微观过程对降水的贡献等角度进行对比分析,进一步揭示... 详细信息

利用WRF模式,借助三维降水诊断方程和降水效率定义,针对2020年6月26日四川冕宁一次突发性暴雨过程开展高分辨率数值模拟诊断研究,从不同强度降水的垂直动力结构、水凝物分布及各种宏微观过程对降水的贡献等角度进行对比分析,进一步揭示复杂地形区强降水过程中与水物质(水汽和各种水凝物)相关的宏微观特征。结果表明,此次冕宁暴雨过程可分为两个阶段:第一阶段(6月26日18:00~22:00;北京时,下同),强降水区上升运动强度最大,在水汽辐合达最强的同时,促使较弱降水区的液相水凝物向强降水区辐合,强降水区收集的丰富液相水凝物一部分转化为冰相水凝物供应云系增长(此时>35 dBZ的对流性回波伸展高度最高),另一部分转化为强降水降至地面,造成第一阶段的强降水发生;第二阶段(26日23:00至27日01:00),强降水区的局地上升运动有所减弱,导致强降水区液相水凝物辐合减弱,但仍保持强烈的水汽辐合,上升运动极值中心有所降低,有助于云、雨滴碰并和水汽凝结等过程发生,上升运动呈现双极值分布,回波强度在垂直方向表现为强—弱—强的结构,高层云中的冰相粒子对低层云系具有一定播撒效应,有助于液相水凝物高效转化为强降水。不同降水强度间的降水效率差异显著,变化范围为5%~70%,越大的降水效率对应越强的地面降水。

关键词：四川暴雨高分辨率数值模拟三维降水诊断方程降水效率

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中国细颗粒物和臭氧极端共现事件的大尺度天气形势和气象驱动

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中国科学:地球科学 2025年第5期55卷 1504-1514页

作者：王炜周怡婷李蒙蒙芦玉婷姜欣怡王体健庄炳亮李树占晨超孙晓芸黄昕南京大学大气科学学院南京大学南京赫尔辛基大气与地球系统科学学院关键地球物质循环前沿科学中心南京信息工程大学大气物理学院安徽省气象科学研究院大气科学与卫星遥感重点实验室

极端天气和空气污染事件的同时发生,如高浓度的细颗粒物(PM2.5)和臭氧（O3）,对人类健康构成严重威胁.文章利用9年的地面空气污染物监测数据和气象再分析资料,研究了中国地区PM2.5和O3极端共现事件背后的大尺度天气形势和气象驱动.分析... 详细信息

极端天气和空气污染事件的同时发生,如高浓度的细颗粒物(PM2.5)和臭氧（O3）,对人类健康构成严重威胁.文章利用9年的地面空气污染物监测数据和气象再分析资料,研究了中国地区PM2.5和O3极端共现事件背后的大尺度天气形势和气象驱动.分析发现PM2.5和O3极端共现事件主要发生在暖季（3～10月）,在中国南方较清洁的地区尤其频繁(25.8day a-1).这种共现现象通常与增加的气温（～27.7℃）、降低的风速(～1.4m s-1)和大气湿度（～51.9%）等气象条件有关.特别地,高达76.4%的PM2.5和O3极端共现事件伴随着静稳天气和极端高温的发生.通过客观聚类方法,文章识别了导致PM2.5和O3极端共现事件发生的典型天气系统,包括西太平洋副热带高压、东北阻塞高压、蒙古高压和台风,并强调了PM2.5和O3极端共现事件与极端天气和主导天气形势频率的年际变化之间具有明显的相关性,表明在未来全球气候变暖的背景下,空气污染和极端天气同时发生的复合事件可能会进一步加剧.

关键词：污染共现事件臭氧 PM2.5 极端天气客观聚类分型

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基于保险理赔的城市暴雨致灾因子及阈值分析:以石家庄市内四区为例

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中国农业气象 2025年第1期46卷 112-121页

作者：阎访范俊红孙婧怡齐晓华冷佳星秦晓波中国气象局雄安大气边界层重点开放实验室雄安新区071800 河北省气象与生态环境重点实验室石家庄050021 石家庄市气象局石家庄050081 河北省气象服务中心石家庄050021 晋州市气象局晋州052260 南京信息工程大学大气科学学院南京210044

为应对气候变化、适应城市发展和降低城市气象灾害风险,基于石家庄市内四区2008-2018年气象灾害保险理赔资料、地面气象观测资料,利用统计学方法,分析城市暴雨致灾理赔数量的变化特征及致灾因子,以致灾因子为自变量、理赔数量为因变量... 详细信息

为应对气候变化、适应城市发展和降低城市气象灾害风险,基于石家庄市内四区2008-2018年气象灾害保险理赔资料、地面气象观测资料,利用统计学方法,分析城市暴雨致灾理赔数量的变化特征及致灾因子,以致灾因子为自变量、理赔数量为因变量构建暴雨致灾理赔数量模型,利用F检验、方差分析及2019-2021年实际案例检验模型可行性,最后基于关键气象因子划分暴雨致灾理赔的风险等级阈值。结果表明:暴雨是导致2008-2018年石家庄市内四区气象相关保险理赔的主要灾害,暴雨致灾理赔数量呈逐年显著增加趋势;利用一元或多元线性回归分析方法建立5种暴雨致灾理赔数量模拟模型,检验后确定最大小时雨强是影响石家庄市内四区暴雨致灾理赔数量的关键因子;以最大小时雨强作为风险指标,将暴雨致灾理赔风险划分为轻、中、重和特重4个等级。在此基础上,后期通过开发城市保险行业暴雨风险监控系统,可基本满足行业的风险监控预警服务需求,为推动保险行业“防重于赔”的风险减量服务提供技术支撑。

关键词：保险暴雨理赔数量模拟模型最大小时雨强风险阈值石家庄

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基于细化相位编码的阶梯级次修正方法

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中国测试 2025年第4期51卷 46-53页

作者：严飞文杰路长秋肖雨倩刘佳南京信息工程大学自动化学院江苏南京210044 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心江苏南京210044 江苏省智能气象探测机器人工程研究中心江苏南京210044

传统相位编码在测量物体时,由于系统内外噪声的影响,导致截断处的相位和级次错误映射,引入相位跳变。为解决上述误差的问题,文章提出一种基于细化相位编码的阶梯级次修正方法用于三维测量。首先将2倍条纹周期的阶梯嵌入相位域中以获取... 详细信息

传统相位编码在测量物体时,由于系统内外噪声的影响,导致截断处的相位和级次错误映射,引入相位跳变。为解决上述误差的问题,文章提出一种基于细化相位编码的阶梯级次修正方法用于三维测量。首先将2倍条纹周期的阶梯嵌入相位域中以获取细化相位编码条纹,再通过相位解码获取细化的阶梯级次,然后利用上下舍入解码对细化的阶梯级次进行错位取整,获取两组错位半个条纹周期的正常阶梯级次,最后通过两组码字在相位截断处错位互补,从而消除相位误差。实验结果表明,在不增加投影幅数情况下,文章拟合标准球半径均方根误差为0.1465 mm,相较于传统相位编码降低82.2%;同时,在精度相同的情况下,该文相位展开的时间成本为0.5215 s,相比于附加二值条纹的相位编码降低59.3%。

关键词：相位编码互补光栅相位误差阶梯级次

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WRF动力降尺度方法在广东近海风资源评估中的适用性分析

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海洋预报 2025年第1期42卷 89-97页

作者：杜梦蛟王臻臻张磊文仁强李华夏静雯辛欣易侃贾天下中国长江三峡集团有限公司科学技术研究院北京100038 中国长江三峡集团有限公司广东分公司广东广州510030 宁波市鄞州区气象局浙江宁波315194 南京信息工程大学水利部水文气象灾害机理与预警重点实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心江苏南京210044 南京信息工程大学水文与水资源工程学院江苏南京210044

利用WRF模式对ERA5再分析数据进行动力降尺度,获得近海高分辨率的WRF数据,并利用3座测风塔观测数据对WRF高分辨率数据和ERA5再分析数据进行适用性分析。结果表明:WRF模式的风速与观测更为接近,ERA5易低估各层风速;WRF和ERA5对广东近海... 详细信息

利用WRF模式对ERA5再分析数据进行动力降尺度,获得近海高分辨率的WRF数据,并利用3座测风塔观测数据对WRF高分辨率数据和ERA5再分析数据进行适用性分析。结果表明:WRF模式的风速与观测更为接近,ERA5易低估各层风速;WRF和ERA5对广东近海主导风向的再现能力基本一致,且均能反映主导风向;WRF和ERA5风速的时间序列与观测的相关性都很高,均通过99%显著性检验;相较于ERA5,WRF拟合得到的威布尔参数与观测更为接近。因此相较于ERA5,WRF模拟数据更适用于对广东风能资源的评估。利用WRF模拟得到的广东近海风资源空间分布结果表明,广东近海风能密度大(>200 W/m^(2)),有效风速的出现频率高(>0.88),且具有单一或两个主导风向,以上特征有利于广东近海的风能资源开发。

关键词：风能资源适用性评估海上风电 WRF模式

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火星与金星弓激波和磁堆积边界研究进展

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地球与行星物理论评(中英文) 2025年第4期56卷 407-420页

作者：张佳琪王明眭昊旸管子健李劲羽杜可涵吕建永临近空间环境特性及效应全国重点实验室南京信息工程大学南京210044 天都-南京信息工程大学深空探测联合实验室南京210044 国防科技大学气象海洋学院长沙410073

金星和火星虽然没有全球磁场,但是由于它们有大气层和电离层,在与太阳风耦合的过程中也会产生感应磁层以及磁堆积边界和弓激波等分界面.这些分界面不仅能反映上游太阳风参数的变化,同时也可以表征行星空间环境的状态.因此,相关分界面建... 详细信息

金星和火星虽然没有全球磁场,但是由于它们有大气层和电离层,在与太阳风耦合的过程中也会产生感应磁层以及磁堆积边界和弓激波等分界面.这些分界面不仅能反映上游太阳风参数的变化,同时也可以表征行星空间环境的状态.因此,相关分界面建模研究不仅有助于了解太阳风-行星空间耦合的基本过程,也可为行星探测和研究提供更准确的分界面位置数据,对类地行星的演化和发展也有重要的启示.研究表明,太阳风动压、行星际磁场、地壳磁场以及太阳极紫外辐射等都是影响火星感应磁层边界位置的关键因素,因此它们也会影响火星弓激波的位型.除此以外,磁声波马赫数对火星弓激波的影响也不可忽略.而对于金星弓激波而言,磁声波马赫数是主要控制因素.基于上述参数影响的结果,科学家们建立了相关边界模型.本文总结了目前金星和火星弓激波和磁堆积边界模型研究进展,为行星科学研究以及深空探测任务提供参考.

关键词：火星金星感应磁层弓激波磁堆积边界

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基于CRITIC-AHP的郑州市内涝灾害风险评估

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气象科技 2025年第1期53卷 124-134页

作者：喻谦花张姵冉薛丰昌姜东东冀翠华中国气象局·河南省农业气象保障与应用技术重点实验室郑州450003 河南开封市气象局开封475004 上海科技大学上海2012104 南京信息工程大学灾害地理信息工程实验室南京210044

郑州市作为中原大城市,城市内涝时有发生,科学客观评估城市内涝灾害风险极为重要。本文根据城市内涝致灾机理,基于地形、近年降水和最新的经济发展指标等相关数据,应用CRITIC(Criteria Importance Though Intercrieria Correlation)客... 详细信息

郑州市作为中原大城市,城市内涝时有发生,科学客观评估城市内涝灾害风险极为重要。本文根据城市内涝致灾机理,基于地形、近年降水和最新的经济发展指标等相关数据,应用CRITIC(Criteria Importance Though Intercrieria Correlation)客观权重和AHP(Analytic Hierarchy Process)层次法相结合的方法,开展郑州市中心城区的暴雨内涝风险评估。结果表明:郑州市中心城区,城市内涝灾害高风险和次高风险主要分布在二七区、管城区西北部和东部、金水区南部;各区平均致灾风险指数最大值为二七区,整体达到次高风险,管城区与金水区平均风险达到中风险。利用2016-2022年暴雨内涝过程对评估结果进行检验,积水点位于高风险和次高风险区域的占44.2%,位于中级以上风险区域的共占比77.3%;通过个例分析发现,大部分积水过程的积水点与城市内涝综合风险中高级区域对应较好。评价结果能够反映出郑州市中心城区的内涝灾害风险分布情况,特别是二七区、管城区西北部和金水南部,积水点集中且密度最大,与内涝灾害次高以上风险高度一致,可为城市防洪策略、灾害风险管理等实践提供参考。

关键词：城市内涝灾害 CRITIC-AHP 风险评价郑州市

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南大西洋副热带偶极子的统计特征及其与ENSO的关系

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大气科学学报 2025年第2期48卷 255-266页

作者：王晓红官元红王曰朋吴香华李兴钰南京信息工程大学数学与统计学院江苏南京210044 南京信息工程大学江苏省应用数学中心江苏南京210044 南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心江苏南京210044

利用逐月Hadley Center海表面温度、NCEP/NCAR海表面风场和海平面气压等资料,探讨了南大西洋副热带海表面温度的特征及其与ENSO(El Ni1o-Southern Oscillation)的关系。结果表明:1)在北半球冬季,南大西洋副热带海表面温度异常的EOF(empi... 详细信息

利用逐月Hadley Center海表面温度、NCEP/NCAR海表面风场和海平面气压等资料,探讨了南大西洋副热带海表面温度的特征及其与ENSO(El Ni1o-Southern Oscillation)的关系。结果表明:1)在北半球冬季,南大西洋副热带海表面温度异常的EOF(empirical orthogonal function)第一模态(解释方差为27.82%)呈现东北-西南的反位相分布,即南大西洋副热带偶极子(South Atlantic Subtropical Dipole,SASD);其形成主要是由于南大西洋副热带高压变化引起了表面风的变化,表面风的变化引发了潜热通量东北-西南异常反位相分布,从而导致了海温的变化。2)SASD存在明显的季节锁相特征:9—11月SASD模态开始发生发展,12月—次年2月成熟并达到峰值,次年3—5月减弱。3)1960—2022年SASD主要以4~6 a的时间尺度发生周期变化。4)SASD与ENSO存在较强的相关关系,两者的相关系数达0.55,其中正、负SASD分别与厄尔尼诺、拉尼娜事件相对应。与El Ni1o同时发生的正SASD事件对El Ni1o的强度和范围有增强和扩大的作用,且正SASD与El Ni1o事件同时发生会激发次年La Ni1a事件发生,La Ni1a事件反过来又能加强下一年负SASD事件的强度。

关键词：南大西洋副热带偶极子厄尔尼诺拉尼娜气候变率极端事件

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增温及秸秆施用对冬小麦田土壤呼吸和酶活性的影响

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环境科学 2016年第2期37卷 703-709页

作者：陈书涛桑琳张旭胡正华南京信息工程大学应用气象学院南京210044

为研究增温及秸秆施用对冬小麦田土壤呼吸和酶活性的影响,于2014-11-2015-05进行田间试验.设置对照、增温、秸秆施用、增温及秸秆施用这4个处理,观测了不同处理下土壤呼吸、土壤温度、土壤湿度（体积含水量）的季节动态,并在拔节期、孕... 详细信息

为研究增温及秸秆施用对冬小麦田土壤呼吸和酶活性的影响,于2014-11-2015-05进行田间试验.设置对照、增温、秸秆施用、增温及秸秆施用这4个处理,观测了不同处理下土壤呼吸、土壤温度、土壤湿度（体积含水量）的季节动态,并在拔节期、孕穗期、扬花期观测了不同处理下的土壤脲酶、转化酶、过氧化氢酶活性.结果表明,对照、增温、秸秆施用、增温及秸秆施用这4个处理的季节平均土壤呼吸速率分别为1.46、1.96、1.92、2.45μmol·（m2·s）-1.方差分析表明,增温处理与对照、秸秆施用处理与对照、增温及秸秆施用处理与对照3对处理之间的季节平均土壤呼吸速率均存在显著差异（P〈0.05）.不同处理下土壤呼吸与土壤温度的关系均可用指数回归方程拟合,指数回归方程可分别解释对照、增温、秸秆施用、增温及秸秆施用这4个处理土壤呼吸34.3%、28.1%、24.6%、32.0%的变异.增温、秸秆施用比对照处理显著（P〈0.05）提高了脲酶、转化酶、过氧化氢酶活性.土壤呼吸与脲酶活性存在线性回归关系,其P值为0.061,接近显著水平;土壤呼吸与转化酶（P=0.013）、过氧化氢酶活性（P=0.002）均存在极显著的线性回归关系.

关键词：增温秸秆施用土壤呼吸酶活性冬小麦

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