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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

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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中国夏季极端气温与降水事件日数随平均气温变化的定量分析

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高原气象 2020年第3期39卷 532-542页

作者：李娟闫会平朱志伟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大气科学学院江苏南京210044 淮河流域气象中心安徽合肥230031

极端高温、极端低温、极端降水事件日数对全球平均气温变化都有较强响应。本文利用全国1960-2005年549个站点逐日均一化温度资料以及559个站点逐日降水数据,定量分析了中国夏季极端气温与降水事件日数随气温变化的特征。结果表明:全球... 详细信息

极端高温、极端低温、极端降水事件日数对全球平均气温变化都有较强响应。本文利用全国1960-2005年549个站点逐日均一化温度资料以及559个站点逐日降水数据,定量分析了中国夏季极端气温与降水事件日数随气温变化的特征。结果表明:全球平均气温升高1℃,全国平均的极端高温、低温和降水日数的变化量分别为5.69,-5.3和0.69天;区域尺度上,全球平均气温升高1℃,东南沿岸和四川地区极端高温日数可增加8~10天,东北地区极端低温日数减少10天左右,西北地区极端降水日数可增加4~6天。基于以上结果,利用模式对未来全球平均气温的预估表明:2006-2099年我国平均的极端高温、低温、降水日数变化量在RCP8.5情景下最大,分别增加23天、减少22天和增加3天;区域尺度上,RCP8.5情景下2006-2099年我国东南以及西南地区极端高温日数可增加42天左右,我国北方大部分地区极端低温日数减少33天左右,而西北地区极端降水日数可增加16天左右。该研究结果表明一系列应对气候变化的措施势在必行。

关键词：极端高温日数极端低温日数极端降水日数平均气温定量分析

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梅雨季西太平洋副热带高压异常主要模态及其对东亚降水的可能影响

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气象科学 2020年第5期40卷 649-660页

作者：钱代丽管兆勇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南京信息工程大学南京210044

利用近42 a NCEP/NCAR再分析资料,NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration)海表温度,CPC(Climate Prediction Center)降水以及中国台站降水观测资料等,对6-7月西太平洋副热带高压(Western Pacific Subtropical High,WPSH)变动的主要模态和形成原因,及其对中国梅雨期降水分布的影响进行了探讨。结果表明,WPSH主要异常模态依次为全区一致型(Ⅰ),南北异常型(Ⅱ)、东西异常型(Ⅲ)和中心异常型(Ⅳ)。不同异常型的出现受中纬度上游西风带准定常扰动和低纬扰动的不同影响,而后者又与对流层低层大气对不同海温异常型热力强迫响应有关。来自热带中东太平洋的海平面气温异常(Sea Surface Temperature Anomaly,SSTA)信号有利于副热带高压出现第Ⅰ、Ⅱ型异常;第Ⅲ、Ⅳ型异常则分别受海洋性大陆或西北太平洋下垫面热力影响。长江-黄河-日本沿线以及江南和东北地区降水与副热带高压第Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ型异常密切联系。

关键词：西太平洋副热带高压主模态梅雨热力强迫遥相关

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江淮梅雨与东亚副热带夏季风进程变异的关系

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气象科学 2020年第2期40卷 169-179页

作者：唐玉李栋梁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南京信息工程大学南京210044

根据中国气象局《梅雨监测业务规定》中的入、出梅标准,结合1960—2016年全国661个常规气象站逐日气象资料,以及NCEP/NCAR月平均再分析资料,分析了江淮梅雨和东亚副热带夏季风进程变异的时空特征,提取季风关键区(32°~34°N,112... 详细信息

根据中国气象局《梅雨监测业务规定》中的入、出梅标准,结合1960—2016年全国661个常规气象站逐日气象资料,以及NCEP/NCAR月平均再分析资料,分析了江淮梅雨和东亚副热带夏季风进程变异的时空特征,提取季风关键区(32°~34°N,112°~120°E,包含17个站点),并分析了江淮梅雨和季风关键区的联系与成因。结果表明:1960—2016年平均梅雨期为6月8日—7月15日,平均梅雨量为303 mm。比东亚平均梅雨季的开始时间早9 d,比其结束时间晚7 d。梅雨量在近57 a中也呈波动式变化,但整体为上升趋势。入梅越早,出梅越晚,则梅雨期越长,梅雨量越多。副热带夏季风推进到关键区的平均时间为5月19日,其在1970s末和1990s末分别发生了由偏晚向偏早和由偏早向偏晚的突变。夏季风到达关键区偏早时,出梅日偏晚,梅雨量偏多,季风到达偏晚时,出梅日偏早,梅雨量偏少。副热带夏季风推进时间和江淮梅雨量呈全区一致的负相关,负相关区位于湖南、湖北及江西三省临近的两湖地区。东亚副热带夏季风到达关键区时间偏早(晚)年,500 hPa高度场上乌拉尔山—鄂霍茨克海为正(负)距平,阻塞高压增强(减弱);日本海附近为负(正)距平,东亚大槽加深(西退北缩),加强(削弱)了槽后冷空气向南输送且不(有)利于中低纬度副热带高压的北跳,西太平洋副热带高压中心强度增强(减弱),位置偏西(东),其西北侧的西南暖湿气流输送加强(减弱),江淮地区有水汽的辐合(辐散),有(不)利于梅雨量偏多。

关键词：江淮梅雨东亚副热带夏季风关键区环流异常

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全球增温1.5和2 ℃下中国东部极端高温风险预估

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大气科学学报 2020年第6期43卷 1056-1064页

作者：江晓菲江志红李伟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 南京信息工程大学应用气象学院江苏南京210044

2013年中国中东部地区经历了一次破纪录的极端高温,给社会经济及人民财产造成了严重损失。利用高分辨率的观测格点数据集以及参与CMIP5的17个全球气候模式数据,通过分位数映射的偏差订正方法对模式模拟的逐日最高温度数据进行订正;在此... 详细信息

2013年中国中东部地区经历了一次破纪录的极端高温,给社会经济及人民财产造成了严重损失。利用高分辨率的观测格点数据集以及参与CMIP5的17个全球气候模式数据,通过分位数映射的偏差订正方法对模式模拟的逐日最高温度数据进行订正;在此基础上,研究了2013年的破纪录极端高温以及多年(20、50和100 a)一遇极端高温在未来全球增温1.5和2℃下的风险。结果表明,在未来增温1.5℃(2℃)下,2013年极端高温强度的发生风险将会增加为历史时期(1986-2005年)的3.0倍(6.1倍),极端高温日数增加为历史时期的5.6倍(12.6倍)。从1.5℃到2℃,额外的0.5℃的增温将会使2013年极端高温强度和日数在未来的发生风险分别增加到2.0倍和2.3倍。对于不同重现期的极端高温来说,越极端的极端高温在未来发生的风险越大,并且极端高温日数增加的风险要大于极端高温强度增加的风险。历史时期平均每20、50、100 a发生一次的极端高温日数在未来增温1.5℃下将会变为平均每4、8、15 a发生一次,在增温2℃下变为平均每2、3、6 a发生一次。历史时期20、50、100 a一遇的极端高温强度在未来增温1.5℃下将会变为7、14、27 a一遇,在未来增温2℃下变为4、6、8 a一遇。

关键词：极端高温全球增温1.5和2℃ 风险预估不确定性

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南京工业区秋季大气挥发性有机物污染特征及来源解析

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环境科学 2020年第6期41卷 2565-2576页

作者：曹梦瑶林煜棋章炎麟南京信息工程大学应用气象学院耶鲁大学-南京信息工程大学大气环境中心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气象灾害教育部重点实验室南京210044 南京信息工程大学环境科学与工程学院江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室南京210044

2018年秋季在南京利用大气挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)吸附浓缩在线监测系统(AC-GCMS 1000)对大气VOCs进行连续观测,以了解其化学特征、臭氧生成潜势和污染来源.结果表明,南京秋季大气VOCs体积分数为(64.3±45.6... 详细信息

2018年秋季在南京利用大气挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)吸附浓缩在线监测系统(AC-GCMS 1000)对大气VOCs进行连续观测,以了解其化学特征、臭氧生成潜势和污染来源.结果表明,南京秋季大气VOCs体积分数为(64.3±45.6)×10^-9,以烷烃(33.1%)、含氧挥发性有机物(OVOCs)(22.3%)及卤代烃(21.8%)为主.VOCs的昼夜变化呈"双峰型"变化特征,高值主要出现在清晨的06:00~07:00及夜间的18:00~20:00,主要受机动车排放及气象要素的共同影响.秋季南京VOCs的臭氧生成潜势(ozone formation potential,OFP)为267.1μg·m^-3,主要贡献物种是芳香烃类化合物(55.2%)和烯烃类化合物(20.8%).PMF受体模型源解析确定5个VOCs来源,分别是交通排放(34%)、工业排放(19%)、LPG排放(17%)、涂料及有机溶剂挥发(16%)以及生物质燃烧和燃煤排放(14%),因此控制南京工业区秋季大气污染应主要着力于交通及工业排放的治理.

关键词：南京挥发性有机物(VOCs) 污染特征臭氧生成潜势(OFP) 来源解析

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基于不同背景场条件的雷达资料同化在登陆台风“桑美”中的应用研究

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海洋学报 2021年第1期43卷 69-81页

作者：沈菲菲唐超许冬梅李泓刘瑞霞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 高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室四川成都610225 中国气象局沈阳大气环境研究所辽宁沈阳110166 云南省维西傈僳族自治县气象局云南维西674400 中国气象局上海台风研究所上海200030 国家卫星气象中心北京100081

本文针对2006年登陆我国的超强台风“桑美”,分别采用美国国家环境预报中心的全球预报系统(Global Forecasting System,GFS)再分析资料和日本气象厅(Japan Meteorological Agency,JMA)区域客观再分析资料作为背景场,利用中尺度数值模式W... 详细信息

本文针对2006年登陆我国的超强台风“桑美”,分别采用美国国家环境预报中心的全球预报系统(Global Forecasting System,GFS)再分析资料和日本气象厅(Japan Meteorological Agency,JMA)区域客观再分析资料作为背景场,利用中尺度数值模式WRF(Weather Research and Forecasting Model)及其三维变分同化系统进行多普勒雷达资料同化和数值模拟试验,考察不同的背景场条件下雷达资料同化对台风初始场、内部结构及其随后确定性预报的影响。结果表明:GFS试验和JMA试验在同化了雷达资料之后分析出的台风700 hPa风场和500 hPa高度场相比其初始场均有所增强,JMA试验在3 h同化窗内的均方根误差和最小海平面气压的改进效果均比GFS试验显著,同时对台风动力和热力结构的改进效果也优于GFS试验;JMA试验对台风降水、路径、强度的预报均优于GFS试验,且能预报出台风前沿的降水,更加接近观测实况。

关键词：背景场资料同化 WRF模式雷达径向风

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2017年苏南一次特大暴雨高分辨率模拟及特征分析

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气象科学 2021年第3期41卷 386-397页

作者：张冰郑媛媛沈菲菲曾明剑王元直中国气象局交通气象重点开放实验室南京210009 南京大气科学联合研究中心南京210009 南京气象科技创新研究院南京210009 江苏省气象科学研究所南京210009 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

利用高分辨率(水平3 km)数值模式,结合FNL分析及预报场资料、地面加密自动站观测资料和多普勒雷达资料,对2017年6月9—10日苏南一次因江淮气旋沿切变线东移造成的特大暴雨过程进行研究。首先对模式模拟结果做了降水、风场等多方面的验证... 详细信息

利用高分辨率(水平3 km)数值模式,结合FNL分析及预报场资料、地面加密自动站观测资料和多普勒雷达资料,对2017年6月9—10日苏南一次因江淮气旋沿切变线东移造成的特大暴雨过程进行研究。首先对模式模拟结果做了降水、风场等多方面的验证,随后利用模拟结果和观测资料对该特大暴雨过程的对流系统结构及其发展维持机制进行分析。结果表明:(1)高分辨率模式能较客观地反映该暴雨过程诸多大气参数的演变。(2)特大暴雨过程中锋面气旋东移且倾斜发展,深对流中心维持在气旋的东南方向,该中尺度对流系统的发生发展与锋面气旋的上述演变密切相关。(3)特大暴雨过程中相应的对流处于旺盛阶段时,大气不稳定能量持续释放,中层为相对较高的假相当位温区,即明显的暖心结构,垂直上升运动最强,且其南北两侧均有下沉气流,形成中尺度次级环流,维持强对流不断发展。(4)超低空急流的持续增强,沿低层切变线上不断有γ中尺度涡旋生成和足够的低层辐合区厚度是导致这次特大暴雨过程的关键因素。

关键词：特大暴雨数值模拟 γ中尺度涡旋超低空急流

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夏季青藏高原大气热源准双周振荡及其传播途径

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大气科学学报 2020年第3期43卷 495-505页

作者：钟珊珊贾巧王美蓉赵丹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 93117部队江苏南京210018

采用1979—2017年NCEP/NCAR逐日再分析资料估算大气热源,研究夏季青藏高原大气热源准双周振荡(Quasi-BiWeekly Oscillation,QBWO)的特征及传播途径。结果表明:青藏高原及其周边的大气热源QBWO的前两个主模态,即荷载中心在高原东南部的... 详细信息

采用1979—2017年NCEP/NCAR逐日再分析资料估算大气热源,研究夏季青藏高原大气热源准双周振荡(Quasi-BiWeekly Oscillation,QBWO)的特征及传播途径。结果表明:青藏高原及其周边的大气热源QBWO的前两个主模态,即荷载中心在高原东南部的全区一致型和高原东南-西北反位相变化的偶极型,呈现了高原夏季大气热源QBWO自东向西传播过程中所处的两种不同状态。这主要是由于在中纬度地区对流层中上层,低频大气环流的活动表现为大的异常气旋和反气旋环流从我国东北经青藏高原至西亚的自东向西的传播,当移近高原时迅速增强,当西移离开高原时明显减弱。在此过程中,青藏高原及其周边、孟加拉湾以及印度半岛等地区的降水都发生了异常变化。

关键词：青藏高原大气热源准双周振荡传播途径

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连绵起伏山体对雷电电磁信号的影响研究

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电瓷避雷器 2021年第3期 57-66页

作者：陈佳雯王磊王超于振国宁欣婷黄诗叶孔维奇张翼驰张其林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 云南电力试验研究院(集团)有限公司昆明650217 云南电网有限责任公司昆明供电局昆明650011

连绵起伏的山体地形会对雷电电磁信号的强度和传播时间产生影响,进而影响到时间到达(time-of-arrival,TOA)雷电定位技术的准确性。本研究基于二维时域有限差分(two-dimensional finite-difference time-domain,2D FDTD)算法,对地闪回击... 详细信息

连绵起伏的山体地形会对雷电电磁信号的强度和传播时间产生影响,进而影响到时间到达(time-of-arrival,TOA)雷电定位技术的准确性。本研究基于二维时域有限差分(two-dimensional finite-difference time-domain,2D FDTD)算法,对地闪回击电磁场在连绵山体地形的传播特征进行数值模拟,结果表明:1)连绵起伏山体的屏蔽作用和传播衰减对雷电信号强度的影响不可忽略。观测点附高山的静电屏蔽会引起垂直电场的显著削减。山体高度每增加500 m,山体传播衰减导致雷电信号的幅值平均下降约10%,不同观测点位置的衰减程度存在一定差异。2)连绵起伏的山体同时还会引起回击电磁场波形传播时间的变化。通过不同方法计算得到的到达时间结果存在较大差异,其中10%峰值、20%峰值以及最大导数点切线方法得到的结果相对接近。3)在2种路径延长的等效方法中,包络等效与上述3种计算方法得到的到达时间有很好的一致性,地表等效在山体较高时会对到达时间产生过高的估计。

关键词：雷电电磁场二维时域有限差分法连绵起伏山体路径延长

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