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气象科学 2023年第1期43卷 59-68页

作者：杨春马怡轩庄潇然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 中国气象科学研究院北京100081 江苏省气象台南京210044

利用中尺度模式WRF v4.1,分别以中国第一代全球大气/陆面再分析产品CRA、欧洲ECMWF的ERA5和美国NCEP的FNL作为初始场,对2013年7月4—6日江淮地区一次持续性暴雨过程进行了模拟试验。分析可知,此次暴雨过程是在东北冷涡、江淮切变线和西... 详细信息

利用中尺度模式WRF v4.1,分别以中国第一代全球大气/陆面再分析产品CRA、欧洲ECMWF的ERA5和美国NCEP的FNL作为初始场,对2013年7月4—6日江淮地区一次持续性暴雨过程进行了模拟试验。分析可知,此次暴雨过程是在东北冷涡、江淮切变线和西南急流3个影响系统的共同作用下,高低空冷暖空气形成对峙而导致的。与实况资料相比,3组试验均能够模拟出此次暴雨过程的主要环流形势,以及水汽、能量和动力条件。但3组试验的切变线和低空西南急流均较为偏南,强度较强,使得模拟的主要降水中心较实况位置更偏南,降水量级更大。其中CRA试验对安徽南部的水汽和垂直运动模拟更好,在该地区产生的降水也与实况更接近。而FNL试验对水汽条件和动力抬升条件模拟较弱,导致其模拟的降水明显偏小。整体而言,针对此次降水过程,ERA5模拟效果最好,CRA模拟效果接近ERA5,并且对大雨量级降水的TS(Threat Score)评分优于ERA5。

关键词：暴雨初始场 WRF模式 CRA

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基于遥感指数的水稻结实率估算模型

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江苏农业科学 2017年第16期45卷 189-194页

作者：陈德杨沈斌黄维王萌萌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/江苏省农业气象重点实验室中国人民解放军94592部队气象台

水稻结实率是水稻产量构成因素中的重要组成,其受气象环境影响较大,因此,建立水稻结实率估算模型对区域水稻产量监测具有重要作用。在2012、2013年水稻光谱观测试验的基础上,以遥感影像为数据源,提出了能够在水稻抽穗至成熟阶段反映低... 详细信息

水稻结实率是水稻产量构成因素中的重要组成,其受气象环境影响较大,因此,建立水稻结实率估算模型对区域水稻产量监测具有重要作用。在2012、2013年水稻光谱观测试验的基础上,以遥感影像为数据源,提出了能够在水稻抽穗至成熟阶段反映低温冷害影响的遥感指数(cold vegetation index,CVI),并分析了CVI值与水稻产量要素、温度因子的关系。在此基础上,以抽穗至成熟阶段的CVI和平均气温为自变量,采用线性回归方法,构建水稻结实率估算模型。为验证该模型,选择苏皖2省一季稻为研究对象,并以MOD09A1产品为遥感数据源,对水稻结实率估算模型进行了点和面上的模拟和评价。结果显示,抽穗开花至成熟阶段CVI和在此期间的温度条件与水稻结实率存在显著的相关关系,是影响结实率的2个重要因素。站点估算的结实率相对误差小于11%,平均相对误差为4%,估算值空间分布与观测值基本一致,表明该模型的模拟结果能够较好地反映水稻结实率的空间分布情况和不同气候年景下结实率的变化。综上所述,提出的CVI和建立的结实率估算模型适用于区域水稻低温冷害监测和灾损评估。

关键词：低温冷害区域产量监测灾害评估产量遥感指数水稻结实率

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无人机多光谱影像在稻纵卷叶螟危害监测中的应用

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江苏农业学报 2023年第7期39卷 1530-1542页

作者：郭铭淇包云轩黄璐陈晨杨荣明朱凤南京信息工程大学气象灾害预报和评估协同创新中心江苏南京210044 江苏省农业气象重点实验室/南京信息工程大学应用气象学院江苏南京210044 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江苏南京210044 江苏省植物保护站江苏南京210013

为探讨利用无人机多光谱影像监测稻纵卷叶螟危害的可行性,本研究于2021年6-10月开展了无人机对稻纵卷叶螟危害和田间水稻生育状况的同步观测试验,分析了15种植被指数与卷叶率(虫害指标)之间的相关关系;分别采用普通最小二乘法、多项式... 详细信息

为探讨利用无人机多光谱影像监测稻纵卷叶螟危害的可行性,本研究于2021年6-10月开展了无人机对稻纵卷叶螟危害和田间水稻生育状况的同步观测试验,分析了15种植被指数与卷叶率(虫害指标)之间的相关关系;分别采用普通最小二乘法、多项式拟合、多元逐步回归法和偏最小二乘法建立了水稻分蘖期、拔节期和孕穗期的卷叶率反演模型;在此基础上,筛选出最优模型并分析卷叶率与水稻生理生态参数之间的关联。结果表明,(1)3个生育期的大部分植被指数与卷叶率存在极显著的相关性,每个生育期卷叶率与均一化植被指数(NDVI)的相关性都是最高的。(2)分蘖期的卷叶率反演模型效果最好,孕穗期的模型较好,拔节期的模型效果稍差。(3)在分蘖期,稻纵卷叶螟对水稻的危害反映在叶绿素浓度的下降和叶色的变化;在拔节期,虫害会引起水稻的补偿反应,导致叶绿素含量和叶面积增加;在孕穗期虫害对水稻生长的危害主要表现为叶绿素含量下降。本研究结果可为无人机遥感技术在区域范围内精确识别稻纵卷叶螟危害提供重要的参考。

关键词：稻纵卷叶螟无人机遥感植被指数多光谱影像反演模型

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多源数据融合在强对流天气中地面风场的识别应用

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高原气象 2022年第3期41卷 790-802页

作者：王子昕王咏青张静王易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 江苏省气象台江苏南京210008

利用多普勒天气雷达探测数据、常规观测资料和ERA5再分析资料,综合分析了2019年7月6日发生在江苏省的一次强对流天气过程的天气形势和雷达回波强度演变特征,并进行了多源数据融合的试验。试验通过VAP技术将雷达径向速度数据反演为矢量风... 详细信息

利用多普勒天气雷达探测数据、常规观测资料和ERA5再分析资料,综合分析了2019年7月6日发生在江苏省的一次强对流天气过程的天气形势和雷达回波强度演变特征,并进行了多源数据融合的试验。试验通过VAP技术将雷达径向速度数据反演为矢量风场,并利用典型相关分析的方法(CCA)对雷达径向速度资料反演的风场、再分析资料的风场和气象自动站资料的风场进行数据融合。通过风场融合试验,获得了强对流系统更加丰富准确的地面风场信息,与雷达探测的特征对应,消除了反演风场的量级误差,填补了被过滤的风场信息,恢复了气流的旋转特征。强对流天气过程中,江苏省地区受高空冷涡影响,在高空冷槽、高空急流、低层切变线和地面辐合线的配置条件下,形成了上干冷、下暖湿的层结不稳定结构。通过融合风场的识别:强对流天气系统发展阶段,地面有气旋性辐合流场,包含中γ尺度气旋和辐合线,与反气旋和辐散相伴。气旋性气流对应着雷达回波中的入流缺口,辐合线位于风暴前沿(移动方向)。强对流天气系统强盛阶段,地面流场转变为强辐合弱旋转,灾害性天气发生。

关键词：风场反演数据融合地面风场旋转辐合

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双多普勒雷达资料同化在飓风“艾克”预报中的应用研究

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海洋学报 2016年第11期38卷 60-72页

作者：沈菲菲闵锦忠许冬梅戴泽军张冰陈依濛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 江苏省气象科研研究所江苏南京210000 美国国家大气研究中心博尔德80302 湖南省气象科学研究所湖南长沙410118 南京信息工程大学应用气象学院江苏南京210044

本文采用美国国家大气研究中心(NCAR)开发的中尺度数值模式WRFV3.7及其三维变分同化系统WRF-3DVAR对2008年飓风"艾克"进行了数值模拟研究。利用多普勒天气雷达观测资料具有高时空分辨率的优点,将美国两部多普勒天气雷达资料... 详细信息

本文采用美国国家大气研究中心(NCAR)开发的中尺度数值模式WRFV3.7及其三维变分同化系统WRF-3DVAR对2008年飓风"艾克"进行了数值模拟研究。利用多普勒天气雷达观测资料具有高时空分辨率的优点,将美国两部多普勒天气雷达资料进行速度退模糊等必要质量控制后同化进中尺度数值模式,考察雷达资料同化对飓风"艾克"预报的改进程度。试验结果表明:将雷达资料用于对流尺度分辨率下飓风初始化需要对变分同化系统中特征尺度化因子进行优化调整,使观测资料能够以较为合理的方式调整模式初始场并进而改进预报;雷达径向风同化可以有效调整模式初始场中的飓风动力和热力结构,而经过尺度化因子调整后的雷达径向风同化则在飓风观测中心位置产生较为合理的气旋性风场增量,提供更为确切的中小尺度信息,使模式初始场更加接近观测并进而改进对飓风路径和强度的预报。

关键词：飓风雷达径向风 WRF模式循环同化

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地形对华南飑线升尺度影响机制的数值模拟研究

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大气科学 2022年第6期46卷 1319-1331页

作者：沈新勇王林乔娜尹宜舟李焕连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 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 珠海519082 天津市静海区气象局天津301600 江苏省镇江市气象局镇江212000 国家气候中心北京100081 中国气象局气象干部培训学院北京100081

本文利用NCEP/NCAR提供的1°×1°的再分析资料,应用WRF4.0中尺度数值模式对2016年4月13日华南地区的一次飑线升尺度过程进行模拟,并设计一系列的敏感性试验,详细研究了南岭对飑线升尺度增长的影响以及可能的机制。结果表明... 详细信息

本文利用NCEP/NCAR提供的1°×1°的再分析资料,应用WRF4.0中尺度数值模式对2016年4月13日华南地区的一次飑线升尺度过程进行模拟,并设计一系列的敏感性试验,详细研究了南岭对飑线升尺度增长的影响以及可能的机制。结果表明:WRF模式较好的模拟了本次飑线过山前后的变化以及其降水的分布。强对流在过山后比过山前发展要强烈,水平的尺度增长快。但不同高度的地形敏感性试验表明,适宜的地形高度对于风暴的发展更有利。地形影响了飑线的尺度和组织,地形过高会使得广东北部的对流分散。地形可以通过改变水平流场、水汽场、垂直运动以及低层的垂直风切变等来间接影响飑线中的对流单体的分布和对流单体的强度。无地形阻挡时,有利于急流的北进,水汽输送更为有利。但是,一定的地形高度对低层的垂直运动是有利的。地形较高,则会利于高层的垂直运动,低层更多的可能以绕流为主。当地形超过一定高度时,低层的辐合场也相应的减弱。

关键词：飑线敏感性试验地形升尺度增长华南

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利用WRF-Chem模式模拟分析人为气溶胶对台风Fitow(1323)强度及降水的影响

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大气科学 2017年第5期41卷 960-974页

作者：沈新勇姜晓岑柳笛祖繁樊曙先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云降水物理与强风暴重点实验室北京100029 耶鲁大学-南京信息工程大学大气环境中心南京210044 江苏省气象科学研究所南京210009 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

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1323号台风Fitow进行了模拟,设计无人为排放源、含人为排放源和人为排放源增加的三组模拟试验,对比分析... 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1323号台风Fitow进行了模拟,设计无人为排放源、含人为排放源和人为排放源增加的三组模拟试验,对比分析了人为气溶胶对台风的影响。结果表明:人为气溶胶对台风移动路径影响较小。人为气溶胶增加,台风强度减弱,台风主体总累积降水量减少,靠近陆地阶段台风主体降水率减少。气溶胶的增多可提供更多的凝结核,台风外围云水增加,更多的云水可上升至冻结层以上形成过冷水,促进冰相粒子的形成,释放的潜热增加,使外围对流增强,降水增加。台风外围对流的发展,使低层入流的暖湿空气更多的在外围上升,向台风中心的入流减弱,眼墙的发展减弱,降水减少,台风强度减弱。台风外围的对流发展弱于眼墙的对流,降水仍以眼墙区为主,使累积降水量和降水率整体上表现为减少。

关键词：台风强度降水人为气溶胶 WRF-Chem模式

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GFS模式地形高度偏差对地面2m气温预报的影响

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大气科学学报 2019年第5期42卷 652-659页

作者：智协飞吴佩俞剑蔚慕建利赵倩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 南京大气科学联合研究中心江苏南京210008 江苏省气象台江苏南京210008 中国气象局公共气象服务中心北京100081

利用2016年1月1日—12月31日全球预报系统(GFS,Global Forecasting System)1~5 d的2 m气温预报资料,以及同期中国地面气象站2 m气温观测资料,研究模式地形高度偏差对地面2 m气温预报的影响。结果表明,较大模式地形高度偏差可严重影响2 ... 详细信息

利用2016年1月1日—12月31日全球预报系统(GFS,Global Forecasting System)1~5 d的2 m气温预报资料,以及同期中国地面气象站2 m气温观测资料,研究模式地形高度偏差对地面2 m气温预报的影响。结果表明,较大模式地形高度偏差可严重影响2 m气温模式预报性能,导致较大预报误差。随着模式预报时效延长,2 m气温预报均方根误差也略有增加。比较模式地形高度偏差和预报时效对于模式预报性能的影响,发现模式地形高度偏差对于模式预报效果的影响更加显著。两种地形订正方案,即不做温度垂直订正的线性回归以及对温度进行垂直订正的线性回归都能显著减小2 m气温模式预报的误差,后者的订正效果更好。

关键词： GFS 2m气温模式地形高度偏差垂直订正预报误差

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近30年中国农业气候资源分布及其变化趋势分析

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科学技术与工程 2016年第21期16卷 1-11页

作者：李萌申双和褚荣浩李楠沙修竹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/南京信息工程大学应用气象学院南京210044 山东聊城市气象局聊城252000 河南省人工影响天气领导小组办公室郑州450003

研究结合20世纪全球气候变暖特征,主要选取20世纪80年代以来全球变暖加剧的30年作为研究时段,利用其中536个地面气象站点逐日气象资料,分析中国近30年农业气候资源变化的总体特征,为合理利用农业气候资源、应对气候变化、制定相应耕作... 详细信息

研究结合20世纪全球气候变暖特征,主要选取20世纪80年代以来全球变暖加剧的30年作为研究时段,利用其中536个地面气象站点逐日气象资料,分析中国近30年农业气候资源变化的总体特征,为合理利用农业气候资源、应对气候变化、制定相应耕作措施和种植制度提供宏观建议。结果表明:气候变化背景下,我国热量资源随时间呈现出显著上升趋势,空间上由东南向东北、西北逐渐减少;其中,无霜期由东南向西北逐渐缩短;东北、中南大部、西北局部地区水分资源随时间呈减少趋势,其中,降水量由东南沿海向西北内陆逐渐减少,参考作物蒸散呈现出南部及西北内陆偏多的趋势,水分从东南向西北总体呈现出由盈余到亏缺的分布规律;光能资源呈现出由西南中部向四周逐渐增加的趋势,且向西北内陆地区增加尤为明显。

关键词：气候变化农业气候资源气候倾向率显著性检验

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FGOALS模式对梅雨期东亚副热带西风急流变化特征的模拟

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大气科学 2017年第3期41卷 603-617页

作者：杜银包庆谢志清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/气候动力学研究中心南京210044 淮河流域气象中心合肥230031 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG) 北京100029 江苏省气候中心南京210008

中国科学院大气物理研究所参与CMIP5项目的海—陆—气耦合气候系统模式(FGOALS),能较好地模拟东亚副热带西风急流时空变化特征。FGOALS模式输出的1960~2005年风场再现了梅雨期东亚副热带西风急流气候态的三维结构,模拟出以120°E为... 详细信息

中国科学院大气物理研究所参与CMIP5项目的海—陆—气耦合气候系统模式(FGOALS),能较好地模拟东亚副热带西风急流时空变化特征。FGOALS模式输出的1960~2005年风场再现了梅雨期东亚副热带西风急流气候态的三维结构,模拟出以120°E为界的急流海陆分布型,与NCEP/NCAR再分析资料风场空间分布一致,但FGOALS模式模拟的急流中心强度偏弱、位置偏北偏西。FGOALS模式也模拟出了ENSO年际演变过程中的海陆空间分布型,但对ENSO背景下西风急流强度、位置和形态演变过程的模拟与NCEP/NCAR再分析资料存在较大差异。基于热成风原理、地转风关系和波活动通量等研究了模式模拟急流位置和强度偏差产生的可能原因:FGOALS模式模拟的青藏高原加热效应偏弱、低纬度对流活动偏弱,导致对流层中上层上升运动偏弱和潜热加热减弱,使得中低纬度对流层中上层温度出现冷偏差、南亚高压偏弱,温度经向梯度和南亚高压北侧气压梯度力偏弱以及大气内部动力作用偏弱,从而造成急流中心强度和位置出现偏差。梅雨期西风急流空间分布型与长江中下游强降水落区有着密切联系,FGOALS模式模拟的西风急流中心强度偏弱和位置偏北偏西,模式输出的长江中下游地区降水量与观测值相比偏少。此外,FGOALS模式对ENSO背景下大气环流异常的模拟有待改善。

关键词：东亚副热带西风急流温度经向梯度南亚高压

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