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自然灾害学报 2019年第5期28卷 160-171页

作者：戴晨曹念文杨少波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

自2018年5月3日起,位于美国夏威夷大岛上的Kilauea火山(19.41°N,155.28°W)开始了为期数月的剧烈喷发活动。为了探讨此次火山灾害活动对局地大气所造成的影响,综合利用地面环境监测站数据、MODIS Level 1B数据、GDAS再分析资... 详细信息

自2018年5月3日起,位于美国夏威夷大岛上的Kilauea火山(19.41°N,155.28°W)开始了为期数月的剧烈喷发活动。为了探讨此次火山灾害活动对局地大气所造成的影响,综合利用地面环境监测站数据、MODIS Level 1B数据、GDAS再分析资料以及CALIPSO数据对此次火山活动期间的主要污染物浓度特征、火山灰气溶胶的水平分布特征及光学特性展开分析。结果表明,由于赤道东风带的存在,近地面火山口以西地区受喷发活动影响较大。在火山活动期间,西部沿海细粒子和SO 2浓度较3~4月明显上升,逐三小时SO 2浓度的中位数环比上升一个量级,PM 2.5浓度中位数则均达到前两个月数值水平3倍以上;利用MODIS和CALIPSO遥感数据分析得到,平均气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)的高值区总体上自夏威夷大岛往西呈现东北-西南向带状分布,西部沿海的部分区域平均AOD甚至超过1.6;此次火山活动过程中陆地部分的低层气溶胶类型以烟尘型为主,平均色比(Color Ratio,CR)达到1.2~1.5;平均粒子退偏振比(Particulate Depolarization Ratio,PDR)在2 km高度以上多分布在0~0.06范围内,以球形颗粒物居多,而在2 km以下区域则由非球形颗粒物占主导。研究显示,此次火山灾害事件中,夏威夷大岛以西地区在东风带输送下近地面污染物浓度剧烈上升,生成的颗粒物多为粒径较大且不规则的烟尘气溶胶。

关键词：火山灾害 PM2.5 SO2 气溶胶光学厚度气溶胶光学特性

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京津冀城市群气候变化及影响适应研究综述

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气候变化研究进展 2022年第6期18卷 743-755页

作者：王玉洁林欣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 南京信息工程大学大气科学学院南京210044

本文对2000年以来京津冀城市群气候变化及影响适应的研究成果进行了综述。研究表明:20世纪60年代以来,京津冀城市群年平均气温和极端高温指数显著升高,年降水量波动减少,到21世纪10年代,极端强降水指数降低。京津冀气候变化是全球变暖... 详细信息

本文对2000年以来京津冀城市群气候变化及影响适应的研究成果进行了综述。研究表明:20世纪60年代以来,京津冀城市群年平均气温和极端高温指数显著升高,年降水量波动减少,到21世纪10年代,极端强降水指数降低。京津冀气候变化是全球变暖和城市化共同作用的结果,城市化加速了京津冀变暖趋势,增加了极端高温和极端强降水的频率和强度,气候风险高。未来京津冀城市群协同发展,面临高温热浪、强降水、水资源短缺和海平面上升等风险将更严峻,气候变化适应是京津冀城市群可持续发展面临的紧迫问题,适应策略等方面研究已取得了明显进展,但适用性和针对性还存在不足。本文提出了未来研究展望:深入研究城市化对气候变化的反馈,发展全球气候变化和城市化共同作用下的气候风险精细化预估技术,系统研究气候变化对城市的影响和不同行业的脆弱性,加强温室气体监测评估技术研究,加强适应气候变化的策略、路径和技术研究。

关键词：气候变化影响适应京津冀

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大气冰核谱对雷暴云微物理过程及起电影响的数值模拟

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高原气象 2019年第3期38卷 593-603页

作者：王梦旖谭涌波师正刘俊于梦颖郑天雪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

利用已有的二维对流云模式,讨论了三种不同的冰核谱对雷暴云微物理、起电及电荷结构的影响。模拟结果表明:(1)不同的冰核谱环境对雷暴云中冰相粒子的含量及分布具有明显作用。冰核谱的垂直温区越大,产生的冰相粒子分布越广。在冰核浓度... 详细信息

利用已有的二维对流云模式,讨论了三种不同的冰核谱对雷暴云微物理、起电及电荷结构的影响。模拟结果表明:(1)不同的冰核谱环境对雷暴云中冰相粒子的含量及分布具有明显作用。冰核谱的垂直温区越大,产生的冰相粒子分布越广。在冰核浓度较大的个例中,冰晶和霰粒子的含量高,更多的小冰相粒子出现在海拔更高的区域;(2)高温区冰核的数量会对上升气流速度产生显著影响。高温区的冰核越多,冰相粒子在微物理发展过程中释放的潜热越多,上升气流强,对流发展越旺盛;(3)在低温区冰晶浓度高的谱环境个例中,雷暴云中的非感应起电率和感应起电率高,导致起电量增加。高温区冰核多的谱环境,大量冰晶和霰获得正电荷形成次正电荷区,电荷结构呈现三极性;而高温区冰核少的谱环境,参与起电的水成物粒子少,易形成偶极性电荷结构。

关键词：冰晶冰核谱电荷结构数值模拟

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冬季北半球对流层极涡天气型的长期变化特征及其成因

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大气科学 2024年第6期48卷 2095-2109页

作者：李家庆徐海明邓洁淳马静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/气候与环境变化国际合作联合实验室南京210044 南京信息工程大学大气科学学院南京210044

本文首先基于1979~2019年ERA5逐日再分析数据集,采用自组织映射(SOM)神经网络方法对冬季北半球对流层极涡进行客观分型,分析了极涡天气型的时间变化特征,揭示了冬季北半球极涡天气型长期变化的成因。结果表明:(1)根据极涡中心位置,极涡... 详细信息

本文首先基于1979~2019年ERA5逐日再分析数据集,采用自组织映射(SOM)神经网络方法对冬季北半球对流层极涡进行客观分型,分析了极涡天气型的时间变化特征,揭示了冬季北半球极涡天气型长期变化的成因。结果表明:(1)根据极涡中心位置,极涡可分为绕极型、偶极型、偏欧亚型和偏北美型,其中绕极型和偶极型为主导环流型。绕极型和偶极型的出现频次分别呈现显著减少和增多的趋势,并具有明显的年际和年代际变化。(2)绕极型的长期减少和偶极型的长期增加主要是由于北极地区快速升温导致北半球中高纬度区域间的经向温度梯度不断减小,大气斜压性减弱,进而引起绕极西风环流减弱,使得北半球极涡的强度减弱,极涡极易分裂。随后基于第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)中一个海气耦合模式(CESM2)的工业革命前参照试验(piControl)和CO_(2)浓度每年增加1%的强迫试验(1pctCO_(2))数据集,采用上述同样的方法进一步探讨了极涡绕极型和偶极型的长期变化与全球增暖的关系,发现无论在piControl还是在1pctCO_(2)试验中绕极型和偶极型极涡仍为主导环流型,但在piControl试验中绕极型和偶极型的出现频次无显著变化趋势,而在1pctCO_(2)试验中绕极型和偶极型则分别表现为显著减少和增多的趋势,进一步验证了观测中这两类极涡天气型的长期变化与全球增暖密切有关。同时本文也使用了CMIP6中其他11种模式做了对比分析,发现结果可靠。

关键词：极涡天气型长期变化全球增暖影响

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青藏高原臭氧谷极端事件的定义及其特征

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大气科学学报 2019年第1期42卷 129-137页

作者：徐雯雯郭栋孙晓娟施春华陈丹段明铿饶建杜雅菡唐舟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

利用1979—2016年ERA-interim逐日再分析资料,定义了青藏高原臭氧谷(Ozone Valley over the Tibetan Plateau,OVTP)极端和普通强(弱)事件,并讨论了其特征。结果表明:1) OVTP极端强事件在夏秋季节多发,10月最多,频率达2. 0%; OVTP普通强... 详细信息

利用1979—2016年ERA-interim逐日再分析资料,定义了青藏高原臭氧谷(Ozone Valley over the Tibetan Plateau,OVTP)极端和普通强(弱)事件,并讨论了其特征。结果表明:1) OVTP极端强事件在夏秋季节多发,10月最多,频率达2. 0%; OVTP普通强事件在春夏季多发,7月最多,频率达1. 7%。OVTP极端弱事件在秋冬季多发,12月最多,频率达3. 8%; OVTP普通弱事件在冬季多发,1月最多,频率达2. 0%。2) OVTP极端强事件出现频率显著增加(0. 004%·a^(-1)),极端弱事件出现频率显著减少(-0. 015%·a^(-1))。OVTP普通事件的变化均不显著。3) OVTP极端强事件的面积和强度均在秋季最大,10月达到最大值,面积为4. 3×10~5km^2,强度为1. 5×10~5t; OVTP普通强事件的面积和强度均在夏季最大,7月达到峰值,面积为1. 7×105km^2,强度为4. 1×10~3t。OVTP极端弱事件的面积和强度在春夏较小,4月达到最小值,面积为3. 2×10~4km^2,强度为1. 1×10~2t; OVTP普通弱事件的面积和强度在春夏秋均较小,4月和10月达到极小值,4月面积为2. 5×10~4km^2,强度为68 t,10月面积为2. 2×10~4km^2,强度为97t。4) OVTP极端和普通强事件的面积(强度)均呈显著增大(增强)趋势,极端强事件的面积达2. 5×10~2km^2·a^(-1),强度达2. 5×10~2t·a^(-1),普通强事件的面积达4. 5×10~2km^2·a^(-1),强度达4. 5 t·a^(-1)。极端和普通弱事件的面积(强度)均呈显著减小(减弱)趋势,极端弱事件的面积达-1. 7×10~4km^2·a^(-1),强度达-7. 0×10~3t·a^(-1),普通弱事件的面积达-2. 3×10~3km^2·a^(-1),强度达-2. 7×102t·a^(-1)。

关键词：青藏高原臭氧谷极端事件频数面积强度

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CMIP5模式对AMO与PDO模拟评估及未来预估

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大气科学学报 2021年第3期44卷 473-484页

作者：宋晗刘鹏陶丽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

利用1880—2009年海表温度(Sea Surface Temperature,SST)观测资料以及耦合模式比较计划第五阶段(Coupled Model Intercomparison Project phase 5,CMIP5)中4种情景(piControl、historical、RCP2.6、RCP4.5)下的模拟资料,通过资料对比,评估了CMIP5模式对两个最为重要年代际尺度模态——北大西洋年代际振荡(Atlantic Multidecadal Oscillation,AMO)和太平洋年代际振荡(Pacific Decadal Oscillation,PDO)的模拟性能,并分析了在不同增暖情景下,这两个海洋年代际模态的变化特征。结果表明:在historical和piControl情景下,多模式集合可以再现北太平洋、东太平洋和北大西洋海表温度的年代际变化中心,但模拟的AMO和PDO模态的振幅都偏弱,特别是PDO模态在东太平洋强度的再现能力较弱。与观测资料相比,在historical情景下对AMO和PDO时空特征模拟较好的模式有:CESM1-CAM5、FGOALS-g2、GISS-E2-H-CC、MIROC5和NorESM1-ME,多模式集合则有更好的模拟效果。在不同增暖情景下,AMO与PDO的空间特征基本一致且振幅差随增暖变化不明显,但是伴随全球增暖加强,两模态都呈现方差贡献减小的特征,尤其AMO模态。

关键词： CMIP5 AMO PDO SST 全球增暖

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南方涛动年际变化与夏季亚澳季风环流及海洋性大陆区域气候异常的联系

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大气科学学报 2019年第1期42卷 36-45页

作者：张萌萌管兆勇张奔奔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

利用美国NOAA卫星观测的SOI(Southern Oscillation Index,南方涛动指数)资料以及NCEP/NCAR、CMAP月平均资料,采用相关分析等方法,研究了南方涛动年际变化与夏季亚澳季风环流及海洋性大陆区域气候异常的联系。结果表明:南方涛动具有显著... 详细信息

利用美国NOAA卫星观测的SOI(Southern Oscillation Index,南方涛动指数)资料以及NCEP/NCAR、CMAP月平均资料,采用相关分析等方法,研究了南方涛动年际变化与夏季亚澳季风环流及海洋性大陆区域气候异常的联系。结果表明:南方涛动具有显著的年际变化特征,这种年际变化对夏季亚澳季风区及海洋性大陆区域的环流、降水及温度异常有重要影响。当SOI正位相时,赤道以南的澳大利亚东部地区以及西北太平洋海域高层为气旋,低层为反气旋,赤道地区的东部太平洋低层为辐散中心,高层为辐合中心,有利于下沉运动维持;加里曼丹岛附近低层辐合,高层辐散,有利于上升运动维持;海洋性大陆地区降水为显著的正异常,东亚地区降水存在较弱的正异常;海洋性大陆地区以及我国青藏高原到东海一带温度为正异常,孟加拉湾及印度半岛区域温度为负异常。

关键词：南方涛动亚澳季风环流海洋性大陆年际变化气候异常

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中国台站冬夏季气温、降水的气候变化特征及其显著性检验

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大气科学学报 2020年第5期43卷 888-896页

作者：段明铿李欣王盘兴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/气候与环境变化国际合作联合实验室江苏南京210044

利用1951—2010年中国160站气温、降水资料,分析中国代表性台站冬季和夏季气温、降水的气候值及气候变率在前后30 a的差异,并对结果使用不同方法进行显著性检验。结果表明,季气温气候平均值的变化总体与全球增暖一致,以升温为主,但夏季... 详细信息

利用1951—2010年中国160站气温、降水资料,分析中国代表性台站冬季和夏季气温、降水的气候值及气候变率在前后30 a的差异,并对结果使用不同方法进行显著性检验。结果表明,季气温气候平均值的变化总体与全球增暖一致,以升温为主,但夏季在秦岭以南及长江中游地区出现显著局部变冷现象;季气温气候变率的变化相对较小,冬季总体不显著,夏季仅有少数台站显著。降水的气候变化总体不明显,季降水气候值变化的空间分布复杂,冬季南方地区、夏季东部地区总体增加,冬、夏季降水气候变率的变化均不显著。理论检验方法(t检验、F检验)与随机模拟方法(EMC法)的显著性检验结果,对气温的差别较小、对降水的差别较大,这与样本距平序列是否服从正态分布有关。EMC法可在确保样本统计特征不变的情况下,通过多次随机模拟,无需考虑其理论统计分布特征,使检验结果更为可靠。

关键词：气温降水气候变化显著性检验经验蒙特卡洛方法

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不同情景达到碳中和下中国区域气候变化的预估

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大气科学学报 2022年第3期45卷 364-375页

作者：邓荔朱欢欢江志红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

利用第6次耦合模式比较计划(CMIP6)中的9个全球气候模式的模拟结果,通过CO_(2)浓度达峰时间确定SSP1-1.9和SSP1-2.6两种情景下的全球碳中和时间,预估了全球碳中和下中国区域气候较历史参考期(1995—2014年)的未来变化,分析不同时间达到... 详细信息

利用第6次耦合模式比较计划(CMIP6)中的9个全球气候模式的模拟结果,通过CO_(2)浓度达峰时间确定SSP1-1.9和SSP1-2.6两种情景下的全球碳中和时间,预估了全球碳中和下中国区域气候较历史参考期(1995—2014年)的未来变化,分析不同时间达到碳中和下气候响应差异,并与未实现碳中和的SSP2-4.5情景下的气候变化对比。结果表明,SSP1-1.9和SSP1-2.6情景下全球达到碳中和的时间分别为2041年和2063年,相较于历史参考期,SSP1-1.9/SSP1-2.6下中国区域平均年气温上升1.22/1.58℃,平均年降水量增加7.1%/9.9%。SSP1-2.6(晚碳中和)较SSP1-1.9(早碳中和)情景下年均温增高约0.36℃,最大升温区位于西南及高原地区。对降水而言,晚碳中和较早碳中和全国平均年降水量增加约2.7%。全年及夏季降水量显著增加区主要在西北,新疆地区出现降水增加超过8%的大值区,冬季则集中于黄河中下游,增幅也超过8%。未碳中和的SSP2-4.5情景下中国区域的升温显著强于SSP1-2.6(碳中和)情景,年平均气温高约0.61℃,西北地区是升温差别大值区,其中新疆部分地区增加升温超过0.8℃。SSP2-4.5较SSP1-2.6情景年降水量在西北地区增加显著,内蒙古西北部最大增加超过10%。有无碳中和对冬季降水影响更大,SSP2-4.5情景下新疆部分地区降水增加比SSP1-2.6下多20%左右,云南部分地区则少15%左右,表明有无碳中和对气候的影响远大于早晚碳中和。

关键词：碳中和预估气候变化不同情景

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广东佛山EF3级龙卷超级单体风暴高分辨率数值模拟

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地球物理学报 2019年第11期62卷 4082-4097页

作者：唐嘉蕙冉令坤沈新勇炎利军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 中国科学院大气物理研究所北京100029 佛山市气象局龙卷风研究中心广东佛山528000

本文对2015年10月4日发生于广东佛山地区台风“彩虹”登陆后螺旋云带中的一次强龙卷风过程进行高分辨率(148m,48m)数值模拟,结果产生了类龙卷涡旋(Tornado-LikeVortex,TLV),最接近观测到的龙卷风,并对龙卷超级单体及产生龙卷的TLV系统... 详细信息

本文对2015年10月4日发生于广东佛山地区台风“彩虹”登陆后螺旋云带中的一次强龙卷风过程进行高分辨率(148m,48m)数值模拟,结果产生了类龙卷涡旋(Tornado-LikeVortex,TLV),最接近观测到的龙卷风,并对龙卷超级单体及产生龙卷的TLV系统的三维动热力精细化结构进行诊断分析.结果表明,此次龙卷产生于超级单体右侧边缘,钩状回波显著,伴有明显的中气旋活动.模拟的龙卷超级单体与之前观测研究和理想化建模的龙卷超级单体结构相类似,超级单体后部云墙之下低层水成物呈现狭窄的触地漏斗状结构,对应低层的TLV系统;TLV具有中心气流下沉和周围气流上升的动力结构,对应上宽下窄的强烈涡管.与之前的研究相比,本次台风螺旋云带中的超级单体中后部入流较弱,出流较强,其前部气流上升存在水合物聚集.相对螺旋度(StormRelativeHelicity,SRH)的分析表明,超级单体的发展伴随正负SRH的增大,龙卷发生在SRH正负高值区的交界处.

关键词：龙卷类龙卷涡旋超级单体螺旋度

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