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中国东部和西部地区MODIS Level-3气溶胶光学厚度检验及其变化趋势

中国科技论文 2018年第15期13卷 1690-1700页

作者：田蓉马晓燕贾海灵南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室南京210044 南京信息工程大学气候与环境变化国际合作联合实验室南京210044 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 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

为了更好地掌握中分辨率成像光谱仪(moderate-resolution imaging spectroradiometer,MODIS)Level-3反演精度和气溶胶光学厚度(aerosol optical depth,AOD)变化趋势,选取区域代表性较好、观测时间序列较长的AERONET站,结合2003—2016年MODIS同期观测资料,对北京、香河、太湖、兰州以及纳木错地区MODIS的反演精度进行评价,并在此基础上对MODIS适用性较好的北京、香河和太湖地区AOD的年际变化特征进行了分析。研究结果表明,MODIS Level-3AOD产品反演精度主要受不同地区下垫面条件影响,在北京、香河地区反演精度较好,为研究区域长时间AOD变化特征和趋势提供了帮助。

关键词：中分辨率成像光谱仪 AERONET站点气溶胶光学厚度年际变化

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地形、冷池出流和暖湿空气相互作用造成北京一次局地强降水的观测分析

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大气科学学报 2018年第2期41卷 207-219页

作者：章翠红夏茹娣王咏青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 武汉中心气象台湖北武汉430074 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081

利用地面和探空常规探测资料、多普勒天气雷达以及风廓线雷达资料,对2015年8月7日发生于北京的一次伴随有闪电和冰雹的突发性局地强降水过程的成因进行了分析。结果表明:这次过程发生在强层结不稳定环境中,对流层中层低槽配合低层切变线... 详细信息

利用地面和探空常规探测资料、多普勒天气雷达以及风廓线雷达资料,对2015年8月7日发生于北京的一次伴随有闪电和冰雹的突发性局地强降水过程的成因进行了分析。结果表明:这次过程发生在强层结不稳定环境中,对流层中层低槽配合低层切变线,促进河北西北部对流发展,并向东南方向移动,形成北京西北部短时强降水;北京中部地区强降水的直接制造者则是新生的局地性雷暴单体,由雷暴冷池出流和暖湿空气在边界层交绥和辐合所触发。北京西北部地形促使冷池出流下山速度加快、冷池出流高度抬高,以及偏东暖湿气流的辐合抬升作用,则是局地雷暴新生的重要影响因子。

关键词：雷暴新生复杂地形冷池出流暖湿气流局地暴雨

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FY-3A/MERSI、MODIS C5.1和C6气溶胶光学厚度产品在中国区域与地面观测站点的对比分析

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气象学报 2018年第3期76卷 449-460页

作者：唐维尧鲍艳松张兴赢刘辉朱柳桦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/中国气象局气溶胶与云降水开放重点实验室南京210044 南京信息工程大学大气物理学院南京210044 国家卫星气象中心北京100081 中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室北京100081

准确获取气溶胶光学厚度对于气候变化研究和大气环境监测具有重要意义。通过波长插值和时空匹配方法,利用气溶胶自动观测站网(AERONET)观测的气溶胶光学厚度(AOD)对风云3A/中分辨率光谱成像仪(FY-3A/MERSI)、Terra(Aqua)/MODIS的C5.1(Co... 详细信息

准确获取气溶胶光学厚度对于气候变化研究和大气环境监测具有重要意义。通过波长插值和时空匹配方法,利用气溶胶自动观测站网(AERONET)观测的气溶胶光学厚度(AOD)对风云3A/中分辨率光谱成像仪(FY-3A/MERSI)、Terra(Aqua)/MODIS的C5.1(Collections 5.1)和C6(Collections 6)气溶胶光学厚度产品在中国区域的反演精度进行验证分析。结合一次发生在中国境内的沙尘天气与一次严重雾霾天气个例,分析上述卫星气溶胶光学厚度的分布特征。研究结果表明,(1)FY-3A/MERSI AOD的反演精度较高(R=0.887,RMSE=0.234),其值低于AERONET的观测值(Bias=-0.293)。(2)在不同的下垫面下,各种卫星暗像元算法AOD产品反演精度有差异,植被覆盖情况越好,反演精度越高,而植被很少的地区,即亮地表甚至没有反演值。(3)MODIS C5.1深蓝算法产品能在亮地表地区反演AOD,但效果不佳。MODIS C6中的深蓝算法产品在不同下垫面的反演精度都很高(RMSE为0.096—0.127)。(4)在不同季节的对比中,各种卫星AOD产品在夏季的反演精度最差,而反演最好的季节各有不同。(5)在一次沙尘天气污染与一次严重雾霾天气个例中,中国西部与北部区域,MODIS C6深蓝算法AOD的监测效果优于其他算法AOD;MERSI AOD产品在此区域的分布不连续。总体而言,MODIS C6AOD分布比MODIS C5.1产品连续,MODIS 3km产品在相同区域的AOD值高于其他产品。以上结论可为卫星AOD产品在中国区域的使用提供参考。

关键词：暗像元算法深蓝算法气溶胶自动观测站网 MERSI MODIS

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冷涡对两类对流系统结构演变作用的个例模拟对比分析

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气象 2018年第6期44卷 790-801页

作者：蔡雪薇谌芸沈新勇刘靓珂葛蕾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 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

2015年8月22日,在同一冷涡背景下,华北东北部形成了多单体风暴,而在黄淮地区出现飑线过程。本文根据观测资料给出冷涡对中尺度对流系统发生发展的动力和热力作用,并基于WRF中尺度数值模式的模拟结果,对比分析了两类对流系统的形态结构... 详细信息

2015年8月22日,在同一冷涡背景下,华北东北部形成了多单体风暴,而在黄淮地区出现飑线过程。本文根据观测资料给出冷涡对中尺度对流系统发生发展的动力和热力作用,并基于WRF中尺度数值模式的模拟结果,对比分析了两类对流系统的形态结构演变和运动过程的差异、差异产生的原因及冷涡的作用,主要结论如下:(1)两类对流系统均位于冷涡后部,但形态演变和运动过程差异显著,北部分散性对流受地面风辐合及地形抬升的共同影响发展形成多单体风暴,呈西北—东南排列,主要以前向传播的方式缓慢向东南偏南方向运动,带来短时强降水为主的天气;南部线状对流由山东西北部和河南北部形成的多个孤立单体合并后形成,随后在黄淮地区发展为飑线系统,在平流移动为主的作用下向东南方向快速运动,产生雷暴大风和冰雹天气。(2)北部多单体风暴在冷暖气团交界面形成,位于冷涡西南象限,低层水汽和能量充足;新对流单体在边界层被触发后,沿着低层切变线向高能区传播。(3)南部飑线系统在冷槽后的地面干暖区低压带中形成,中尺度对流系统产生的冷池和雷暴高压的出流与环境相互作用,低层水汽条件转好,使得单体不断传播和合并,发展为飑线系统。(4)中层后部入流的强度和环境水汽条件对两类对流系统组织化过程有不同影响,飑线中层后部入流的增强主要来自环境西风分量的增加,与冷涡发展演变使得环境风场增强有关;北部对流湿层深厚,所处的中层风场弱,不利于多单体风暴组织化发展;南部飑线系统位于更强的环境西风引导气流中,后部中层入流强、高层环境空气干,有利于强下沉气流形成,从而促进雷暴高压和冷池的发展,强下沉气流还使中低层的风速增加,垂直风切变增强,有利于对流单体组织化发展形成线状对流。

关键词：冷涡强对流飑线组织化

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小型与E-601型蒸发皿蒸发量对比分析及其折算系数——以江苏省为例

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气象科学 2018年第2期38卷 247-257页

作者：褚荣浩申双和李萌沙修竹陶苏林高苹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/江苏省农业气象重点实验室/应用气象学院南京210044 河南省人工影响天气中心郑州450000 江苏省气象服务中心南京210008

本文基于江苏省16个台站小型和E-601型蒸发皿同步对比观测资料,以南京站为例,采用比值法和多元线性回归法对长时间序列小型蒸发皿蒸发量进行估算及效果检验,结果表明:通过比值法计算得到的月折算系数介于0.490～0.609之间,年折算系数介... 详细信息

本文基于江苏省16个台站小型和E-601型蒸发皿同步对比观测资料,以南京站为例,采用比值法和多元线性回归法对长时间序列小型蒸发皿蒸发量进行估算及效果检验,结果表明:通过比值法计算得到的月折算系数介于0.490～0.609之间,年折算系数介于0.476～0.621之间,二者平均折算系数相同,均为0.537,两种蒸发皿月蒸发量相关系数高达0.952 4,年蒸发量相关系数仅0.496 2,表明在利用比值法进行计算时,月折算系数较为合理,具有较好适用性;基于各气象因子和E-601型蒸发量建立的各月小型蒸发皿蒸发量多元线性回归方程,决定系数介于0.809～0.940,效果较理想;比值法和多元线性回归法模拟检验中,比值法年平均误差为7.9%,多元线性回归法年平均误差仅2.5%,比值法预测结果决定系数为0.861 9,回归模型决定系数高达0.953 4,可见回归模型效果更为理想。总结研究结果后,本文详细给出江苏省各台站小型及E-601型蒸发皿折算系数,为有效完整利用江苏省各台站长时间序列小型蒸发皿资料提供合理依据。

关键词：江苏小型蒸发皿 E-601型蒸发皿折算系数

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中国西北地区东部夏季不同等级降水时间演变特征

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中国沙漠 2018年第1期38卷 182-191页

作者：宋瑶周顺武王传辉李耀辉黄莹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江苏南京210044 广西气象信息中心广西南宁530022 安徽省气象局安徽合肥230031 中国气象局兰州干旱气象研究所甘肃兰州730020

根据中国西北地区东部59个气象台站1965—2014年的逐日降水资料,将降水划分为小雨、中雨和大雨3个等级,分析和比较了该地区夏季不同等级降水降水量、降水日数和降水强度的时间演变特征,并对各等级降水对总降水贡献的时间变化进行了讨论... 详细信息

根据中国西北地区东部59个气象台站1965—2014年的逐日降水资料,将降水划分为小雨、中雨和大雨3个等级,分析和比较了该地区夏季不同等级降水降水量、降水日数和降水强度的时间演变特征,并对各等级降水对总降水贡献的时间变化进行了讨论。结果表明:(1)西北地区东部降水量和降水日集中在夏季。降水等级越高,降水量和降水日的集中程度越高,夏季大雨量(日)达到了全年大雨量(日)的72.15%(69.19%);(2)西北地区东部各等级降水量、降水日主要在1996年存在一个由多转少的突变,均存在较明显的2~3a的短周期;(3)西北地区东部夏季降水总量与中雨等级以上降水量具有相似的年际和年代际变化,相关系数高达0.8,主要受中雨和大雨量的影响,仅在东南部和甘肃中部趋于增加,在甘肃南部和内蒙古中部趋于减少。总降水日则与小雨日变化一致,主要呈减少趋势,总降水强度的增强则主要源自大雨强度的增大。

关键词：西北地区东部夏季降水时间演变

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峨眉山及其周边地区降水气候特征研究

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高原气象 2018年第6期37卷 1544-1562页

作者：吕晶李忠贤李跃清邹槟骏江南李雪枫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 乐山市气象局四川乐山614000 中国气象局成都高原气象研究所四川成都610072

基于1959-2016年峨眉山、峨眉市、乐山市及夹江县气象站逐日降水数据和1964-2016年6-9月逐时降水数据,应用统计诊断分析方法,研究了峨眉山及其周边地区降水量、雨日和降水频次的多时间尺度变化特征。结果表明,峨眉山及其周边地区年代降... 详细信息

基于1959-2016年峨眉山、峨眉市、乐山市及夹江县气象站逐日降水数据和1964-2016年6-9月逐时降水数据,应用统计诊断分析方法,研究了峨眉山及其周边地区降水量、雨日和降水频次的多时间尺度变化特征。结果表明,峨眉山及其周边地区年代降水变化趋势基本一致,但随海拔具有一定差异性,高海拔峨眉山趋势更明显。峨眉山与其周边地区年降水量和年雨日均在20世纪90年代后显著减少,且峨眉山年雨日比其周边地区减少更快。汛期峨眉山及其周边地区降水量、雨日变化均强于其年代和年降水量、雨日变化,较其他时段更突出;高海拔峨眉山冬季、秋季和夏季降水量减少趋势显著,而周边地区夏季和秋季降水量减少趋势明显;峨眉山及其周边地区四季雨日都呈减少趋势,但峨眉山减少程度大于其周边地区。峨眉山及其周边地区月降水量和雨日都呈减少趋势,但峨眉山更明显。峨眉山降水量日变化呈单峰单谷结构,而峨眉市则在清晨出现次峰值,两地夜雨特征突出,夜间降水量远大于白天,且两地降水量峰值出现时间都存在提前的变化特征;峨眉山小时降水频次最大值出现时间存在提前的变化特征,但峨眉市相反,具有延后的变化特征。在全球气候变暖下,峨眉山及其周边地区气候响应主要为降水减少,高海拔地区降水减少的趋势大于低海拔地区。峨眉山及其周边地区这种区域气候响应的一致性与差异性,可能与区域温度响应与水汽状况差异有关。

关键词：峨眉山降水量雨日降水频次区域气候变化

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近百年中国两次年代际气候变暖中的冷、暖平流背景

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气象学报 2018年第4期76卷 554-565页

作者：童宣严中伟李珍曹丽娟江志红中国科学院大气物理研究所北京100029 中国科学院大学北京100049 国家气象信息中心北京100081 气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京信息工程大学南京210044

近百年中国气候经历了两次明显的年代际变暖,分别发生在20世纪40年代之前和70年代之后。由大气环流变化引起的冷、暖平流异常可为理解两次变暖提供参考。首先基于最新研制的近百年32站气温观测和集合经验模分解(Ensemble Empirical Mode... 详细信息

近百年中国气候经历了两次明显的年代际变暖,分别发生在20世纪40年代之前和70年代之后。由大气环流变化引起的冷、暖平流异常可为理解两次变暖提供参考。首先基于最新研制的近百年32站气温观测和集合经验模分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)方法揭示两次变暖过程中国的冷、暖分布格局,进而利用全球格点气温和海平面气压资料计算了同期地转风导致的温度平流。结果表明,20世纪40年代中国华北北部至东北大部分地区和华南沿海局部地区偏冷而中东部至西南内陆大部分地区偏暖的年代际气候异常,站点冷、暖异常与大尺度温度平流的空间关联系数达0.85;而对于近20年中国气候变暖而言,这一关联系数仅0.49。研究结果从一个新颖的角度说明:早期变暖过程中气候系统内部过程如大气环流异常的作用较大,而近几十年气候变暖则更多地受迫于外强迫。

关键词：中国气候变暖大气环流冷暖平流 EEMD方法

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基于高分辨率在线气溶胶监测仪数据分析南京北郊冬季PM2.5中水溶性离子污染特性

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科学技术与工程 2018年第11期18卷 337-342页

作者：高嵩范美益曹芳张园园江苏省电力公司电力科学研究院南京211103 南京信息工程大学气候与环境变化国际合作联合实验室大气环境中心南京210044 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南京210044 德州市气象局德州253078

于2017年1月~2月在南京北郊利用MARGA在线监测仪采集大气细颗粒物(PM_(2.5))测量气溶胶中的无机离子质量浓度,分析各离子的变化特征及来源。研究表明,南京北郊冬季总水溶性无机离子质量浓度平均值为(48.47±25.44)μg/m^3,8种无机... 详细信息

于2017年1月~2月在南京北郊利用MARGA在线监测仪采集大气细颗粒物(PM_(2.5))测量气溶胶中的无机离子质量浓度,分析各离子的变化特征及来源。研究表明,南京北郊冬季总水溶性无机离子质量浓度平均值为(48.47±25.44)μg/m^3,8种无机离子质量浓度高低顺序为SO_4^(2-)>NO_3^->NH_4^+>Cl^->(K^+、Ca^(2+))>Na^+>Mg^(2+),其中二次无机离子(NH_4^+、NO_3^-和SO_4^(2-))是最主要的水溶性离子。各水溶性无机离子的日变化特征存在差异,其中SO_4^(2-)和Cl^-的日变化较为显著,变化特征为日间高夜间低。NH_4^+、NO_3^-和SO_4^(2-)三者在大气中的结合方式为(NH_4)_2SO_4和NH_4NO_3,主成分分析结果显示,南京北郊冬季大气的污染物来源主要为化石燃料燃烧,另外生物质燃烧和二次转化、矿物粉尘对大气污染也有贡献。

关键词：南京冬季水溶性离子来源解析

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气溶胶对雷暴云电过程影响的数值模拟研究

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地球物理学报 2017年第8期60卷 3041-3050页

作者：谭涌波马肖向春燕夏艳羚张鑫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

本文在已有的三维雷暴云起、放电模式中加入了一种经典的气溶胶活化参数化方案,结合一次长春雷暴个例,进行了雷暴云起放电数值模拟试验.研究显示气溶胶浓度改变对雷暴云微物理、起电及放电过程都有重要影响.结果表明:(1)污染型雷暴云中... 详细信息

本文在已有的三维雷暴云起、放电模式中加入了一种经典的气溶胶活化参数化方案,结合一次长春雷暴个例,进行了雷暴云起放电数值模拟试验.研究显示气溶胶浓度改变对雷暴云微物理、起电及放电过程都有重要影响.结果表明:(1)污染型雷暴云中气溶胶浓度增加时,云滴数目增多,上升风速加强;云中冰晶与霰粒子数浓度增加但尺度减小;(2)相对于清洁型雷暴云,污染型雷暴云非感应起电过程弱,感应起电过程强,起电持续时间长;(3)污染型雷暴云中首次放电时间延迟,闪电持续发生的时间长,总闪电频次增加,正地闪频次增加明显.

关键词：气溶胶起电率电荷结构放电特征数值模拟

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