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环境科学学报 2018年第10期38卷 3905-3916页

作者：管奇坤马晓燕胡亚男沙桐南京信息工程大学大气物理学院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中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044

为研究电动汽车普及对空气质量的影响,首先利用机动车排放计算模型MOBILE估算了在电动汽车替代50%小型载客车情景下江苏省的大气污染物排放量,并利用中尺度气象-化学模式(WRF-Chem)模拟和分析了电动车替代前后冬季污染物浓度的变化特征... 详细信息

为研究电动汽车普及对空气质量的影响,首先利用机动车排放计算模型MOBILE估算了在电动汽车替代50%小型载客车情景下江苏省的大气污染物排放量,并利用中尺度气象-化学模式(WRF-Chem)模拟和分析了电动车替代前后冬季污染物浓度的变化特征.结果表明,如果用电动汽车替代小型载客车,江苏省13个地级市的CO、NO_x、VOC排放量都有所降低,减排量从地区来看,苏南>苏中>苏北.电动汽车替代将会造成江苏地区由交通排放引起的CO浓度降低20%～35%,氮氧化物浓度降低10%～30%,减排效果总体上苏南地区好于苏中和苏北地区.交通排放对于SO_2、一次PM_(2.5)和PM_(10)的贡献小,也可能是因为清单低估了交通源对它们的贡献,因此,减排效果不明显.受NO_x影响,交通减排增加了O_3浓度.

关键词：电动汽车空气质量江苏地区 WRF-Chem MOBILE

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基于骨架的线状对流系统客观量化识别算法研究

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大气科学 2020年第6期44卷 1291-1304页

作者：盛杰郑永光沈新勇张小雯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 国家气象中心北京100081 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 珠海519082

本文将计算机图形学骨架概念应用到气象学领域,发展了回波图像预处理、骨架修剪处理以及长宽比量化处理技术,该方法能自动识别出雷达回波拼图中符合气象学标准的线状对流系统(quasi-linear convective systems,QLCSs)。首先结合2016年... 详细信息

本文将计算机图形学骨架概念应用到气象学领域,发展了回波图像预处理、骨架修剪处理以及长宽比量化处理技术,该方法能自动识别出雷达回波拼图中符合气象学标准的线状对流系统(quasi-linear convective systems,QLCSs)。首先结合2016年黄淮地区一次双QLCSs过程给出了基于骨架的QLCSs客观量化算法的具体技术流程,然后利用该方法对2016年6月安徽地区的QLCSs进行客观筛选,并进一步量化识别QLCSs的移动特征,结合灾害天气实况与主观识别进行对比评估,结果表明:结合气象学标准改造的骨架图像识别算法,较好保留了气象回波形状信息,在准确量化对流系统长短轴的基础上,实现QLCSs的有效识别。而获得的量化移动矢量等特征,一方面可应用于致灾QLCSs的分类研究,为开展长序列统计及致灾机理分析提供个例识别方法和量化特征,另一方面也为QLCSs的短临监测预警业务提供新的思路。

关键词：线状对流系统图像识别骨架雷达回波量化特征

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基于CALIPSO卫星的不同天气类型下气溶胶垂直分布特征对比研究

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激光与光电子学进展 2018年第2期55卷 95-101页

作者：陈晓磊金莲姬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中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室江苏南京210044

基于CALIPSO卫星激光雷达数据,以卫星过境路线上33.5°N^34.5°N之间的区域为研究对象,对在清洁天气、霾、沙尘和烟花爆竹燃放污染天气下的气溶胶垂直分布特征进行了对比分析。研究结果表明:清洁天气时高空以大陆清洁型气溶胶为... 详细信息

基于CALIPSO卫星激光雷达数据,以卫星过境路线上33.5°N^34.5°N之间的区域为研究对象,对在清洁天气、霾、沙尘和烟花爆竹燃放污染天气下的气溶胶垂直分布特征进行了对比分析。研究结果表明:清洁天气时高空以大陆清洁型气溶胶为主;霾天时以大陆污染型气溶胶为主,其消光与后向散射能力强,粒子球形度较高且粒径较小;沙尘时气溶胶垂直分布广,近地面到高空范围内沙尘型气溶胶占主导,非球形度高且粒径较大;烟花爆竹燃放时主要产生集中在中低空的细粒子污染,以大陆污染型和污染沙尘型气溶胶为主。不同污染类型下气溶胶垂直分布特征各不相同,将CALIPSO卫星激光雷达数据与气象要素、Hysplit模型结合可用于对污染类型进行判别。

关键词：大气光学 CALIPSO 气溶胶垂直分布光学参数

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冬季蒙古反气旋和伊朗反气旋的年代际变化特征

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大气科学 2017年第5期41卷 999-1009页

作者：智协飞田笑朱丹宋斌侯美夷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/气候与环境变化国际合作联合实验室/东亚季风与区域气候变化科技创新团队南京210044 长春市气象局长春130051

根据NCEP/NCAR再分析资料,采用客观判定和追踪方法,研究了1948~2013年欧亚地区冬季温带反气旋的年代际气候变化的活动特征。结果发现,反气旋的高频分布区也是反气旋气候变化最大的区域,其中蒙古高原和伊朗高原的反气旋最活跃。反气旋的... 详细信息

根据NCEP/NCAR再分析资料,采用客观判定和追踪方法,研究了1948~2013年欧亚地区冬季温带反气旋的年代际气候变化的活动特征。结果发现,反气旋的高频分布区也是反气旋气候变化最大的区域,其中蒙古高原和伊朗高原的反气旋最活跃。反气旋的频数和强度既有长期趋势也有年代际变化。蒙古高原和伊朗高原的反气旋频数具有明显的年代际变化特征。反气旋频数具有2~6年和16~30年周期,且具有变频特征。EOF分解发现蒙古高原和伊朗高原的反气旋频数分布均在较高纬度和较低纬度地区呈现显著相反的偶子极态分布形式。蒙古高原的反气旋强度的变化基本可以体现欧亚大陆反气旋强度的变化。反气旋分布和强度的年代际变化可以用对流层低层经向温度梯度表示的斜压锋的位置和强度的年代际变化来解释,但斜压锋对欧亚反气旋的影响具有区域性。蒙古高原的反气旋在1960~1975年50°N以北较多,1990~2005年50°N以南较多的偶极子态变化与80°~120°E区域的斜压锋纬度位置自55°N南移到45°N有密切关系,30°~80°E区域的斜压锋纬度位置变化不能单独解释伊朗高原反气旋偶极子态年代际变化。自21世纪00年代中期斜压锋偏强对反气旋强度偏强有重要影响。

关键词：反气旋频数强度年代际变化斜压锋

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CWRF模式对长江流域极端降水气候事件的模拟能力评估

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气候变化研究进展 2022年第1期18卷 44-57页

作者：孙晨汪方周月华李兰武汉区域气候中心武汉430074 国家气候中心中国气象局气候研究开放实验室北京100081 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

基于1980—2016年长江流域站点观测降水,评估了CWRF区域气候模式对长江流域面雨量和极端降水气候事件的模拟能力。结果表明:CWRF模式能较好地再现1980—2016年长江流域及不同分区降水空间分布及月/季面雨量年际变率,且在冬、春季表现较... 详细信息

基于1980—2016年长江流域站点观测降水,评估了CWRF区域气候模式对长江流域面雨量和极端降水气候事件的模拟能力。结果表明:CWRF模式能较好地再现1980—2016年长江流域及不同分区降水空间分布及月/季面雨量年际变率,且在冬、春季表现较好,夏、秋季次之。CWRF模式对长江流域面雨量存在系统性高估,对面雨量的模拟能力在长江中下游明显优于长江上游和金沙江,这可能和长江流域上游及金沙江地区地形复杂、站点稀少导致的面雨量实况代表性不足,以及CWRF模式自身模拟能力欠缺均有关。CWRF模式对长江流域极端降水事件也具备一定的模拟能力,能较好反映出长江中下游的变湿趋势,对长江上游极端强降水减弱而长江中下游地区极端强降水增强的趋势均有所体现,但对于日尺度极端降水和复杂地形下的降水模拟效果不佳。

关键词： CWRF 长江流域面雨量极端降水

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1960-2015年中国冬半年极端降温过程事件的时空演变特征

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气象科学 2020年第6期40卷 733-743页

作者：徐蒙管兆勇蔡倩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

利用1960—2015年中国2474个站点的逐日最低气温资料,采用REOF方法将中国分为7个区域,通过对每个区域内所有站点降温阈值进行平均,得到了7个降温阈值。当某区域内测站单日降温幅度超过区域平均阈值时,认为该测站发生一次极端降温事件。... 详细信息

利用1960—2015年中国2474个站点的逐日最低气温资料,采用REOF方法将中国分为7个区域,通过对每个区域内所有站点降温阈值进行平均,得到了7个降温阈值。当某区域内测站单日降温幅度超过区域平均阈值时,认为该测站发生一次极端降温事件。7个区域降温平均阈值各异,总体呈北大南小特征,最大降温-10.6℃,最小-7.6℃。根据上述定义,研究了中国冬半年极端降温过程事件的时空演变特征。结果表明:极端降温事件发生频数呈北多南少的空间分布。北部地区存在多个频发中心,在42°N和35°N附近存在两个高频发生带。南部地区频数呈一定的带状分布,在25°N附近发生该事件的频率亦高于南部其他地区。近56 a来,极端降温事件频数变化总体呈减少趋势,前期较明显,中后期趋于稳定。各年代频数的空间分布基本一致,但前期总体表现为北部增多。而在1990s则转变为南负北正的空间分布,后期中部及沿海地区发生了趋势符号的年代际改变。进一步分析表明,各区域极端降温频数突变的年份均不一致且突变前后的频数存在较大差异。这些结果可为深刻认识极端低温事件的变化规律和气候预测提供线索。

关键词：极端降温过程时空特征冬半年中国

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嘉兴市不同天气条件下大气污染物和气溶胶化学组分的分布特征

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环境科学 2017年第9期38卷 3594-3604页

作者：王红磊沈利娟唐倩吕升田旭东李莉张孝寒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中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044 嘉兴市环境保护监测站嘉兴314000 浙江省环境监测中心杭州310000

为研究不同天气条件下大气污染物(PM_(2.5)、PM_(1.0)、SO_2、NO_2、O_3和CO)和气溶胶化学组分的污染特征,分别使用SHARP-5030监测仪、热电EMS系统、气溶胶化学成分在线监测仪(ACSM)和宽范围颗粒粒径谱仪(WPS)对嘉兴市2015年5月1~31日P... 详细信息

为研究不同天气条件下大气污染物(PM_(2.5)、PM_(1.0)、SO_2、NO_2、O_3和CO)和气溶胶化学组分的污染特征,分别使用SHARP-5030监测仪、热电EMS系统、气溶胶化学成分在线监测仪(ACSM)和宽范围颗粒粒径谱仪(WPS)对嘉兴市2015年5月1~31日PM、污染气体、PM_(1.0)中化学组分和10 nm^10μm气溶胶数浓度进行了观测分析.结果表明,观测期间嘉兴市PM_(2.5)、PM_(1.0)、SO_2、NO_2、O_3和CO的平均浓度分别为52.8和37.2μg·m^(-3)、10.3μg·m^(-3)、38.1μg·m^(-3)、92.1μg·m^(-3)和1.2 mg·m^(-3).PM_(1.0)中OA、SO_2-4、NO-3、NH_4^+和Cl-的平均浓度为2.18、1.24、0.87、0.63和0.08μg·m^(-3).数浓度主要集中在爱根核模态(20~100 nm),浓度为12 411.2 cm^(-3),其次是核模态(10~20 nm),浓度为4 946.6 cm^(-3).不同天气过程中PM和污染气体的浓度分布和日变化特征不同.不同天气条件下PM_(1.0)中化学组分分布不同.雨天和晴天PM_(1.0)中化学组分浓度从大到小顺序均为OA>SO_2-4>NO-3>NH_4^+>Cl-,新粒子天PM_(1.0)中化学组分浓度的顺序为OA>NO-3>SO_2-4>NH_4^+>Cl-.新粒子天OA和NO-3分别是晴天的1.61和1.42倍,说明OA和NO-3是影响新粒子生成事件的主要化学成分.不同天气条件下不同模态气溶胶的日变化特征不同.

关键词：天气条件污染气体数浓度化学组分日变化

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陆面热力异常与东亚夏季中纬度气旋年代际变化的联系

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气象科学 2017年第4期37卷 458-465页

作者：张莞昕陈海山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

基于欧洲中期预报中心的再分析数据ERA-interim,利用统计学方法分析了1979—2013年期间东亚中纬度地区气旋生成频率和陆面热力异常的年代际变化及两者的可能联系。结果表明,东亚中纬度地区存在气旋活动频繁的气旋源地,该地区的温带气旋... 详细信息

基于欧洲中期预报中心的再分析数据ERA-interim,利用统计学方法分析了1979—2013年期间东亚中纬度地区气旋生成频率和陆面热力异常的年代际变化及两者的可能联系。结果表明,东亚中纬度地区存在气旋活动频繁的气旋源地,该地区的温带气旋生成频率具有明显的年代际变化,1990年之前气旋生成频率偏多,1990s至今偏少,而且东亚中纬度地区陆面热力异常的变化有明显的年代际增暖信号;进一步的分析发现,东亚夏季中纬度气旋活动的年代际变化与陆面异常异常之间存在密切的联系,东亚中纬度地区陆面年代际增暖,是引起温度气旋活动年代际减弱的一个重要原因。由于陆面增暖的非均匀性,在50°N以北存在一个影响中纬度气旋生成频率的关键区,关键区陆面的年代际异常增暖,导致气旋源地温度经向梯度减弱,大气斜压性随之减弱,从而使得气旋生成频率年代际减少。

关键词：温带气旋陆面热力异常大气斜压性年代际变化

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近50 a华南盛夏降水的季节内差异及大气环流异常特征分析

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气象科学 2018年第1期38卷 1-10页

作者：许智棋陈海山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/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害教育部重点实验室南京210044

基于CRU、CMAP、PREC/L、CN05.1、NCEP/NCAR以及全国160个台站的月降水资料,采用经验正交函数(EOF)分解、依赖于季节的经验正交函数(SEOF)分解、滑动平均、空间相关、回归以及合成分析等多元统计方法研究了近50 a华南盛夏降水异常的基... 详细信息

基于CRU、CMAP、PREC/L、CN05.1、NCEP/NCAR以及全国160个台站的月降水资料,采用经验正交函数(EOF)分解、依赖于季节的经验正交函数(SEOF)分解、滑动平均、空间相关、回归以及合成分析等多元统计方法研究了近50 a华南盛夏降水异常的基本特征及其季节内差异,并讨论了其大气环流异常。结果表明:(1)盛夏7、8月华南降水异常的空间分布都表现为区域一致性,即整个华南地区都为正(负)异常。(2)华南盛夏降水异常在月季变化的时间尺度上存在着同位相和反位相演变,1963—1993年,华南7、8月降水大致为反相演变,即7月华南全区一致偏涝(旱)而8月一致偏旱(涝);1994—2015年,二者总体表现为同相演变,即7月华南全区降水一致偏涝(旱)时8月亦一致偏涝(旱)。(3)大气遥相关型的变化是同相和反相两种演变模态产生的主要原因,同相期间对流层中层7月表现为欧亚遥相关(EU)和东亚太平洋遥相关(EAP)相互配置,8月表现为类似EU和太平洋北美遥相关(PNA)型;反相期间对流层中层7月表现为类似北美东西遥相关(NAEW)型,8月表现为类似EAP型。(4)西太平洋副热带高压的变化与华南盛夏降水季节内差异密切相关。反相期间7月与8月西太平洋副热带高压的差异主要体现在东西位置变化较大,而同相期间变化不大。

关键词：华南盛夏降水季节内差异大气环流西太平洋副热带高压

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华北地区“16·7”极端强降水事件之环流及扰动能量变化特征

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气象科学 2021年第5期41卷 644-656页

作者：孙思远管兆勇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

2016年7月18—22日在华北地区发生了一次极端强降水事件,其中19—20日降水较为集中,20日降水最强。本文利用NCEP/NCAR再分析逐日风场资料和国家级地面气象站基本气象要素日值数据集,研究了本次事件的Rossby波活动及能量变化,结果表明:... 详细信息

2016年7月18—22日在华北地区发生了一次极端强降水事件,其中19—20日降水较为集中,20日降水最强。本文利用NCEP/NCAR再分析逐日风场资料和国家级地面气象站基本气象要素日值数据集,研究了本次事件的Rossby波活动及能量变化,结果表明:本次极端强降水事件持续时间约5 d,雨带呈西南—东北走向。华北地区受对流层中低层的气旋性异常环流和对流层上层反气旋性异常环流的控制,水汽则主要源于孟加拉湾和中国南海地区。发生极端降水期间,波扰动能量在对流层低层主要呈经向传播而在对流层上层呈纬向传播,对流层低层的波扰动能量对华北地区的影响比上层更为明显。涡动动能在华北地区的增强和维持主要是涡动非地转位势通量散度项、涡动有效位能和涡动动能的斜压转换项以及其他剩余部分与摩擦耗散引起的能量损耗之和的共同作用,涡动动能在19日增强、20日维持,随后减弱。涡动热量通量变化显示低层有暖湿空气向北输送,高层有干冷空气向南输送,支持了正压和斜压转换,而华北地区上空涡动动量通量的变化则使得基本气流中的涡动动能增强,这些变化影响到极端降水事件的发生发展。

关键词：极端强降水 Rossby波能量学华北地区

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