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气象科学 2019年第6期39卷 721-730页

作者：李忠贤于怡秋邓伟涛曾刚吴玲玲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南京210044 南京信息工程大学大气科学学院南京210044 南京铁道职业技术学院社会科学教学部南京210031

利用1951—2016年HadISST逐月海表温度(Sea Surface Temperature,SST)资料,NCEP/NCAR再分析资料以及1958—2016年美国伍兹霍尔海洋研究所(Woods Hole Oceanographic Institution,WHOI)提供的OAFlux数据集,运用经验正交函数分解(Empirical Orthogonal Function,EOF)和偏相关分析等统计方法,研究了春季北大西洋海温异常的主要特征及其与春季NAO和前期冬季ENSO联系。结果表明:春季北大西洋海温异常EOF的第一模态是自北而南出现的三极结构的海温距平型,其方差贡献率为35.7%。春季北大西洋三极型海温异常的形成主要受到春季NAO主导作用,还受到前期冬季热带中东太平洋海温异常的影响。消除前期冬季Ni o3.4的影响后,春季北大西洋三极型海温异常指数与同期北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation,NAO)指数的偏相关系数分别为0.50,通过了99%置信度水平的显著性检验。消除春季NAO的影响后,春季北大西洋三极型海温异常指数与前期冬季Ni o3.4指数的偏相关系数为-0.26,通过了95%信度水平的显著性检验。春季NAO正(负)位相引起的海表风场和海表湍流热通量的异常,进而激发出正(负)位相的北大西洋三极型海温异常。前期冬季ENSO事件可以引起春季大气环流异常和热带外海温异常,进而调制春季NAO对北大西洋三极型海温异常的影响。

关键词：北大西洋海温北大西洋涛动(NAO) ENSO 偏相关分析

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冬季北大西洋涛动与中国北方极端低温相关性的年代际变化

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大气科学 2018年第2期42卷 239-250页

作者：韩方红陈海山马鹤翟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 南京信息工程大学大气科学学院南京210044

本文基于中国地面气温日值网格数据集(V2.0),采用滑动相关和相关分析等方法,揭示了冬季北大西洋涛动(NAO)对中国北方极端低温影响的事实,进一步证实了东北后冬(1、2月)冷日(夜)与同期NAO相关性的年代际变化。研究发现:在20世纪80年代中... 详细信息

本文基于中国地面气温日值网格数据集(V2.0),采用滑动相关和相关分析等方法,揭示了冬季北大西洋涛动(NAO)对中国北方极端低温影响的事实,进一步证实了东北后冬(1、2月)冷日(夜)与同期NAO相关性的年代际变化。研究发现:在20世纪80年代中期前,东北后冬冷日(夜)频发,与NAO的相关性较好,而在80年代中期后东北后冬冷日(夜)少发,与NAO的相关性减弱。其中,1月在1969~1988阶段,东北冷日(夜)与NAO的相关性最好,相关区域显著,相关系数可达-0.68(-0.66),而在1989~2009阶段二者相关性最弱,相关区域不显著。进一步分析发现,在不同年代际背景下,NAO引起的大气环流异常是导致东北1月冷日(夜)与1月NAO相关性年代际变化的重要原因。相关性较好的年代,NAO引起的环流异常有利于冷涡等天气系统维持在贝加尔湖到东北一带,使东北地区气温偏低,冷日(夜)频发;相关性较弱的年代,不利于冷空气南下,使东北地区气温偏高,冷日(夜)少发。

关键词：极端温度北大西洋涛动相关分析年代际变化

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京津冀地区一次雾霾过程的污染分布及来源分析

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高原气象 2019年第6期38卷 1332-1343页

作者：沈新勇陈逸智郭春燕李小凡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 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 内蒙古气象服务中心内蒙古呼和浩特010051 浙江大学地球科学学院浙江杭州310027

利用气象与化学模块在线耦合的模式WRF-Chem V3. 5(Weather Research and Forecasting Model coupled to Chemistry Version 3. 5)对2016年11月3-6日的一次京津冀污染过程展开了数值模拟,设计进行了包含人为排放源的实验,运用有效的模... 详细信息

利用气象与化学模块在线耦合的模式WRF-Chem V3. 5(Weather Research and Forecasting Model coupled to Chemistry Version 3. 5)对2016年11月3-6日的一次京津冀污染过程展开了数值模拟,设计进行了包含人为排放源的实验,运用有效的模拟结果对过程进行分析。结果表明:大气稳定度指数能有效量化反映污染过程中的大气稳定状况,且K指数和TT指数相较其他两种指数的指示效果更为准确,是讨论雾霾发生发展原因的有力依据。本次污染高值中心有三个,分别为北京天津一带、河北东北部以及河北南部。PM2. 5、PM10以及SO2污染物水平分布有明显日变化特征,CO和NO2则变化不明显,污染从3日开始发展至6日结束,除NO2外各项污染物都明显受到冷空气的影响,在6日浓度骤降。北京和天津地区的污染是主要来源于河北南部的工业和交通排放的外源型污染,而河北东北部和河北南部的污染则是主要受本地排放影响的内源型污染。污染物主要化学成分为CO,污染物颗粒PM2. 5和PM10量级相当且浓度差别不大,均对本次污染有较大贡献。

关键词： WRF-Chem模式雾霾大气稳定度指数分布特征后向轨迹

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气候变暖背景下全球海温对中国东部夏季降水年代际转折的影响

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热带气象学报 2019年第3期35卷 398-408页

作者：王欢李栋梁四川师范大学地理与资源科学学院四川成都610101 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

针对1970年代末及1990年代初中国东部夏季降水(ECP)的年代际变化格局,采用EOF分解、相关分析、回归分析等统计方法诊断了全球海表面温度对ECP年代际变化前两个模态(EOF1、EOF2)的影响。发现大西洋多年代际振荡(AMO)序列,印度洋偶极子(D... 详细信息

针对1970年代末及1990年代初中国东部夏季降水(ECP)的年代际变化格局,采用EOF分解、相关分析、回归分析等统计方法诊断了全球海表面温度对ECP年代际变化前两个模态(EOF1、EOF2)的影响。发现大西洋多年代际振荡(AMO)序列,印度洋偶极子(DMI)序列,太平洋年代际振荡(PDO)序列与ECP前两个模态时间系数(PC1、PC2)相关性较好,结合各海温指数的年代际变化特征,发现ECP在1970年代末受PDO及DMI的影响在低纬及中纬度地区分别呈现EOF1、EOF2的正位相分布特征;而在1990年代初受AMO及PDO的影响主要呈现EOF1的特征。由各海温指数及PC1、PC2重建的ECP分布特征可知,AMO及DMI与PC1重建的ECP型相近,对ECP的影响范围集中在低纬地区。除去变暖影响的DMI及PC1回归的高度场中发现一个源起大西洋的波列,黄河以北为异常反气旋中心,以南为异常气旋中心,低层南风异常,水汽被输送到北方,导致中国北方降水增加,南方降水减少。PDO与PC2重建的ECP型相近,对ECP的影响集中在中纬度地区。二者回归得到中国东部低层北风异常,水汽在长江流域辐合,长江流域降水增加。

关键词：中国东部夏季降水年代际转折全球海温统计分析

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青藏高原季风的季节内振荡特征

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高原气象 2019年第6期38卷 1158-1171页

作者：陈悦李文铠郭维栋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江苏南京210044 中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心北京100029 中国科学院大学北京100049 南京大学气候与全球变化研究院/南京大学大气科学学院江苏南京210023

利用ERA-Interim再分析资料,采用集合经验模态分解、功率谱分析、合成分析等方法,研究了青藏高原(下称高原)季风指数(Qinghai-Tibetan Plateau Monsoon Index,QTPMI)所表征的青藏高原季风季节内振荡特征,结果表明:(1)高原季风变率的季... 详细信息

利用ERA-Interim再分析资料,采用集合经验模态分解、功率谱分析、合成分析等方法,研究了青藏高原(下称高原)季风指数(Qinghai-Tibetan Plateau Monsoon Index,QTPMI)所表征的青藏高原季风季节内振荡特征,结果表明:(1)高原季风变率的季节内分量(10~90天)在总变率中占据了可观的比例,QTPMI的季节内分量可解释总变率的26%,在夏季的解释方差可达37%;(2) QTPMI的季节内振荡与其相应周期的低频大气环流异常(对流层中高层异常气旋、反气旋)东移经过高原上空过程相联系,且异常信号的强度在向东传播的过程中存在增强-减弱-增强-减弱的演变特征(即到达高原前增强,在高原上东移减弱,移出高原后增强,继续东移入海时减弱);(3)高原夏季风期间环流与大气热源在季节内振荡上有一致性,呈现高原夏季风强(弱),大气热源强(弱)的关系。

关键词：青藏高原季风大气季节内振荡大气热源合成分析

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春季热带大西洋北部海温异常与我国盛夏降水异常的联系

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热带气象学报 2019年第6期35卷 756-766页

作者：李忠贤陈晨曾刚邓伟涛吴玲玲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 南京信息工程大学大气科学学院江苏南京210044 南京铁道职业技术学院社会科学教学部江苏南京210031

利用Hadley中心的海表温度资料、全国160站降水资料以及NCEP-DOE AMIP-II再分析等资料,运用多种统计分析方法,分析了春季(3—5月)热带大西洋北部海温异常变化特征及其对我国盛夏(7、8月)降水异常的影响。结果表明:春季热带大西洋北部模... 详细信息

利用Hadley中心的海表温度资料、全国160站降水资料以及NCEP-DOE AMIP-II再分析等资料,运用多种统计分析方法,分析了春季(3—5月)热带大西洋北部海温异常变化特征及其对我国盛夏(7、8月)降水异常的影响。结果表明:春季热带大西洋北部模态是热带大西洋海温异常REOF分解的第一模态,方差贡献率为34.5%。热带大西洋北部海温异常年际变率具有明显的季节差异,其中春季最为显著。春季热带大西洋北部海温异常与我国盛夏华中地区降水异常有显著的正相关关系。进一步分析表明,春季热带大西洋北部的海温正异常可以激发出Rossby波,在热带大西洋西北部和热带东太平洋北部产生异常的气旋式环流,引起上述区域的对流层低层(上层)大气出现异常辐合(辐散),并通过热带大西洋北部地区和太平洋之间的垂直环流异常,在中太平洋地区对流层低层大气出现异常辐散,有利于西北太平洋地区产生异常反气旋式环流,异常反气旋西北侧的西南气流有利于水汽输送至我国华中地区,使该地区降水偏多。且这种影响可以通过热带大西洋北部海温异常的持续性,从春季一直持续到盛夏。

关键词：热带大西洋北部海温盛夏降水大气环流

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1948—2015年北半球平流层爆发性增温的统计特征和月际环流差异

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大气科学学报 2019年第6期42卷 880-891页

作者：王华曌饶建生宸王博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 南京大学大气科学学院江苏南京210023 中国科学院大气物理研究所大气科学与地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049 甘肃省古浪县气象局甘肃武威733100

利用NCEP/NCAR第1套再分析资料,分析过去68 a(1948-2015年)平流层爆发性增温(Stratospheric Sudden Warming,SSW)频次、强度和环流特征的月际差异。统计结果表明:1948-2015年北半球共发生30次SSW,其集中发生在11-3月,而1-2月发生频次尤... 详细信息

利用NCEP/NCAR第1套再分析资料,分析过去68 a(1948-2015年)平流层爆发性增温(Stratospheric Sudden Warming,SSW)频次、强度和环流特征的月际差异。统计结果表明:1948-2015年北半球共发生30次SSW,其集中发生在11-3月,而1-2月发生频次尤为集中,且SSW发生频次表现出显著的年代际变化特征。11-12月SSW比1-3月SSW的持续时间长。而3月SSW事件的强度最弱,持续时间最短。1月和3月SSW纬向平均信号下传得较深,而11月、12月和2月的环流信号仅能传到200 hPa。11-3月SSW爆发前1~2周500 hPa均观测到西太平洋遥相关型(Western Pacific,WP)的负位相;太平洋-北美遥相关型(Pacific-North America,PNA)的正位相仅仅出现在11月、12月和3月SSW爆发前。SSW爆发后1~2周,仅有11月、1月和3月的事件对应着负位相的北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation,NAO)。

关键词：平流层爆发性增温月际频次强度环流型

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春季西亚地表热力异常与初夏东北冷涡活动年代际变化的联系

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大气科学 2018年第1期42卷 70-80页

作者：王迪陈海山赵昶昱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

基于1979~2015年中国月平均站点温度资料,计算了初夏东北冷涡指数,分析了初夏东北冷涡活动的年代际变化特征。在此基础上,进一步探讨了东北初夏冷涡活动与春季西亚地表热力异常之间的可能联系,并初步讨论了前期西亚地表热力异常影响东... 详细信息

基于1979~2015年中国月平均站点温度资料,计算了初夏东北冷涡指数,分析了初夏东北冷涡活动的年代际变化特征。在此基础上,进一步探讨了东北初夏冷涡活动与春季西亚地表热力异常之间的可能联系,并初步讨论了前期西亚地表热力异常影响东北初夏冷涡活动的可能过程。结果表明:(1)1979~2015年间,初夏东北冷涡强度表现出明显的年代际变化特征,2000年前,冷涡活动总体偏强,之后总体减弱。(2)春季西亚地表热力状况在2000年前后也发生了明显的年代际转变:2000年前总体偏冷,之后明显偏暖。(3)春季西亚地区的地表热力异常与东北冷涡活动的在年代际尺度上联系密切。西亚地表异常偏冷,东北冷涡活动偏强;而西亚地表异常偏暖对应了偏弱的冷涡活动。初步分析发现,西亚地表热力因子可能通过影响大气环流分布并通过遥相关型影响我国初夏东北地区冷涡,当然相关的机理还有待深入分析。

关键词：东北冷涡西亚地表热力异常年代际变化

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台风Chanchu(0601)变性过程中的强度变化及环境场分析

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热带气象学报 2019年第4期35卷 528-538页

作者：刘珍圆王咏青张秀年周玉淑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/大气科学学院江苏南京210044 南京大气科学联合研究中心江苏南京210009 云南省气象台云南昆明650034 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 中国科学院大学北京100049

利用非静力中尺度WRF模式模拟的台风Chanchu(0601)的输出资料,探讨了Chanchu减弱变性过程的强度及结构变化。分析结果表明:在台风Chanchu北移过程中,高层的暖心被破坏,强度快速减弱,眼壁对流发展高度降低,眼壁对流由对称结构演变为非对... 详细信息

利用非静力中尺度WRF模式模拟的台风Chanchu(0601)的输出资料,探讨了Chanchu减弱变性过程的强度及结构变化。分析结果表明:在台风Chanchu北移过程中,高层的暖心被破坏,强度快速减弱,眼壁对流发展高度降低,眼壁对流由对称结构演变为非对称,内核对流减弱。此减弱变性过程与惯性稳定度减小、垂直风切变增强、低层锋生等环境要素有关。惯性稳定度与台风强度变化一致,随着惯性稳定度降低,最大切向风减弱并不断外扩,Rossby变形半径增大从而潜热释放不集中难以维持台风强度,台风减弱;同时,内核区的高层暖心更易径向频散,从而高层暖心难以维持;环境的垂直风切变增强使台风的斜压性增强,台风垂直结构的倾斜度增大,对流发展高度降低;低层冷空气侵入台风中心趋于填塞,也利于台风强度减弱;台风登陆以后冷暖空气对比导致的锋生使得不稳定能量释放从而重新加强了Chanchu环流内的中低层对流活动,但较台风最强时刻而言对流强度减弱。总体减少的对流和降低的对流高度,导致潜热能释放减小,其向心输送也减少,不足以维持强暖心结构,最终使得台风减弱并变性。

关键词：台风变性垂直风切变暖心惯性稳定度低层锋生

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通用陆面模式(CoLM)湖泊过程方案与性能评估

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科学通报 2018年第28期63卷 3002-3021页

作者：戴永久魏楠黄安宁朱司光上官微袁华张树鹏刘少锋广东省气候变化与自然灾害研究重点实验室中山大学大气科学学院广州510275 中国气象局-南京大学气候预测研究联合实验室南京大学大气科学学院南京210023 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

对新版通用陆面模式CoLM(the Common Land Model)中的湖泊过程方案CoLM-Lake做了介绍,并通过10个湖泊的观测数据评估了它的模拟性能,同时讨论了模拟结果对模型关键参数的敏感性.模拟结果显示,CoLM-Lake对于浅湖的模拟效果非常理想,对于... 详细信息

对新版通用陆面模式CoLM(the Common Land Model)中的湖泊过程方案CoLM-Lake做了介绍,并通过10个湖泊的观测数据评估了它的模拟性能,同时讨论了模拟结果对模型关键参数的敏感性.模拟结果显示,CoLM-Lake对于浅湖的模拟效果非常理想,对于表层温度、湍流通量和垂直热力结构的量级和季节变化特征模拟的比较准确,同时对湖泊冻融循环过程给出了合理的刻画.CoLM-Lake对于深湖垂直结构及其变化的模拟亦较为准确,但对垂直混合强度的刻画仍然不足.虽然模型对于北美五大湖表层温度的模拟误差相对明显,但其量级和季节变化特征仍在合理的范围之内.通过模型参数的敏感性分析发现,动力学地表粗糙度可通过改变湍流通量的大小修正湖泊表层温度的模拟.湖泊深度、辐射消光系数和热力扩散系数可共同影响湖泊的热力结构.较大的湖泊深度,较小的消光系数和较大的热力扩散系数均使得湖泊内部传递和存储更多的热量,从而增加湖泊的热力惯性,降低湖泊各层温度的季节震荡和变化幅度,推迟湖泊冬季的冻结时间.湖泊到达最大密度时的温度受湖泊盐度的影响,调整此温度同样可使得模型的模拟结果得到改进.以上敏感性分析说明CoLM-Lake对于湖泊热力过程的模拟可以通过模型参数优化进行改进.总体上,CoLM-Lake可以合理地刻画各个湖泊的主要特征,模拟的误差均在参数取值的不确定性范围之内,因此CoLM-Lake在全球尺度上适用于对湖泊物理过程的模拟.

关键词：湖泊模型陆面模式模型评估敏感性分析

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