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导航定位学报 2024年第2期12卷 129-138页

作者：崔许睿王苗苗卞桂阳周德福费叔春戴宇航蔡文轩常州工学院计算机信息工程学院江苏常州213032 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

为了进一步研究全球导航卫星系统(GNSS)反演层析的水汽在降雨监测中的应用,以香港地区卫星定位参考站网(SatRef)中18个站点的GNSS观测数据和气象观测数据为基础,采用非差分方式分析网内各站点上空的天顶对流层湿延迟和测站上空的大气可... 详细信息

为了进一步研究全球导航卫星系统(GNSS)反演层析的水汽在降雨监测中的应用,以香港地区卫星定位参考站网(SatRef)中18个站点的GNSS观测数据和气象观测数据为基础,采用非差分方式分析网内各站点上空的天顶对流层湿延迟和测站上空的大气可降水量反演:结合水汽层析技术获得三维分布的大气水汽结构,并分别以大气可降水量和无线电探空站的垂直剖面数据为参考对层析结果进行检核,结果表明,内部平均差异约2 mm,外部差异最大1.7 mm,显示出较好的一致性;以红色警告的一次降雨过程为例,对降雨前后水汽的分布及其变化进行分析。实验结果表明,GNSS反演的区域大气可降水量及空间水汽尤其是低高度层的水汽,在降雨前后变化较为明显,能够更加及时有效地反映降雨前后及降雨过程中水汽的变化和空间移动过程。

关键词：全球导航卫星系统(GNSS)气象学大气可降水量(PWV) 水汽层析降雨监测

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造成东北地区暴雪过程的温带气旋暖输送带特征研究

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高原气象 2023年第5期42卷 1271-1284页

作者：白云飞赵宇李树岭姚余辉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 黑龙江省哈尔滨市气象局黑龙江哈尔滨150030 浙江省衢州市气象局浙江衢州324000

利用欧洲中期天气预报中心(European Center for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)的ERA5再分析资料与拉格朗日分析工具(Largrangian analysis tool,LAGRANTO),对2006-2021年期间引发东北地区暴雪天气的温带气旋暖输送带进行统计,研究了暖输送带对气旋和降水发展的作用及其与锢囚锋的关系。结果表明:(1)气旋的加深率与暖输送带强度有明显的正相关,两者相关系数为0.63,通过α=0.01的显著性检验。大部分气旋在迅速加深24 h期间锢囚,以暖式锢囚为主。(2)强烈发展的锢囚型气旋通常具有强暖输送带,暖输送带低空入流主要位于气旋中心和气旋暖区附近,暖输送带的出流有两个分支:一支上升至气旋西北侧高空,另一支随高空西风带向气旋下游移动;气旋锢囚阶段低空正位涡异常与高空正位涡异常相互作用,形成贯穿整个对流层的位涡柱。(3)未锢囚或晚锢囚的气旋虽然有强暖输送带,但缺少对流层上层的干侵入,仅在低空有正位涡异常,气旋发展较弱。弱的锢囚型气旋存在明显干侵入,但暖输送带及降水均较弱。(4)具有强(弱)暖输送带的气旋造成的降水更多(少),且降水落区与暖输送带分布有密切关系。移动到气旋中心附近的暖输送带气块对气旋的发展有重要作用,其水平运动引起的暖平流及上升运动组织形成的低空非绝热位涡均能加强气旋式环流,进而促进气旋发展。

关键词：温带气旋锢囚锋暖输送带位涡

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近11年中国寒潮频发的机理分析

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大气科学学报 2023年第6期46卷 864-875页

作者：胡宏博黄艳艳戴金赵钱飞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 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 广东珠海519080 大连市气象台辽宁大连116000

利用全国840个站点观测资料以及ERA5再分析资料,分析了过去63 a(1960—2022年)冬半年(前一年10月—当年4月)全国性寒潮频次的年代际变化特征。统计结果表明:在全球变暖背景下,寒潮频次的下降趋势在2012年发生了转折,2012—2022年呈现显... 详细信息

利用全国840个站点观测资料以及ERA5再分析资料,分析了过去63 a(1960—2022年)冬半年(前一年10月—当年4月)全国性寒潮频次的年代际变化特征。统计结果表明:在全球变暖背景下,寒潮频次的下降趋势在2012年发生了转折,2012—2022年呈现显著上升趋势。2012—2022年,乌拉尔山阻塞频率与全国性寒潮发生频次呈显著负相关。乌拉尔山阻高会抑制高空急流发生发展,大气经向环流减弱,北极内冷气团南下受阻,从而减少寒潮发生的频次。同时乌拉尔山阻高与东亚中高纬地区地面2 m温度经向分布联系紧密,乌拉尔山阻塞的频繁发生往往会出现更多的北极增温、中纬度地区降温的天气尺度现象。此外,北极增暖效应本身也与我国寒潮频次有显著的负相关,北极增暖会减小中高纬温度差,西风带减弱,进而减弱冷空气的输送。近11 a,乌拉尔山阻塞频率呈显著减少趋势,相应地,等熵面位涡经向梯度具有线性增加趋势,不利于阻塞高压的维持,伴随北极增暖效应也呈现出减弱态势,这样的大气环流配置有利于近年来我国寒潮频次的增加。

关键词：年代际变化寒潮阻塞高压高空急流北极增暖

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传统梅雨区西北部梅雨期降水特征研究

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气象科学 2023年第4期43卷 460-472页

作者：刘泽萱胡景高郭栋谢金材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 镇江市气象局江苏镇江212008

本文从气候平均角度及年际时间尺度对传统梅雨区(28°~34°N,110°~123°E)的西北部(NW区)梅雨期降水及其与大气环流和海温的关系进行了研究,重点比较其与典型梅雨区梅雨期降水的异同。结果表明:(1)气候平均而言,850 hP... 详细信息

本文从气候平均角度及年际时间尺度对传统梅雨区(28°~34°N,110°~123°E)的西北部(NW区)梅雨期降水及其与大气环流和海温的关系进行了研究,重点比较其与典型梅雨区梅雨期降水的异同。结果表明:(1)气候平均而言,850 hPa层次上大于40 g·m·kg^(-1)·s^(-1)的水汽输送带无法覆盖NW区,导致该地区在35~37候没有类似于江南地区、长江中下游地区和江淮地区梅汛期集中性降水的特征。(2)1979—2017年共39 a中,NW区有24 a出现了梅雨现象,有15 a为空梅,平均入梅日期为6月27日,比长江流域偏晚13 d,平均出梅日期为7月13日,与长江流域相近,梅雨期平均日降水量与长江流域相当。(3)NW区梅雨期时,雨量偏多的地区在我国黄淮地区,此时江南地区雨量偏少。东亚夏季风系统成员,如南亚高压、西太平洋副热带高压、青藏高原南部梅雨锚槽、低层西北太平洋反气旋等都比长江流域梅雨时偏北。(4)与典型梅雨区不同,NW区的入梅时间与赤道印度洋、赤道中东太平洋等关键区海温没有显著关联。

关键词：传统梅雨区西北部梅雨期降水年际变化大气环流

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中国区域性暴雨事件未来变化:RegCM4动力降尺度集合预估

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地学前缘 2022年第5期29卷 410-419页

作者：周波涛蔡怡亨韩振宇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 南京信息工程大学大气科学学院江苏南京210044 四川省气候中心四川成都610072 中国气象局国家气候中心北京100081

区域性暴雨事件由于影响范围大、持续时间长,更易引发严重洪涝灾害,对经济社会可持续发展构成严重威胁。因此,预估区域性暴雨事件的未来变化对于气候变化适应和灾害风险管理意义重大。本文基于区域气候模式RegCM4对4个全球气候模式的动... 详细信息

区域性暴雨事件由于影响范围大、持续时间长,更易引发严重洪涝灾害,对经济社会可持续发展构成严重威胁。因此,预估区域性暴雨事件的未来变化对于气候变化适应和灾害风险管理意义重大。本文基于区域气候模式RegCM4对4个全球气候模式的动力降尺度模拟,利用“追踪式”客观识别方法,对我国区域性暴雨进行了识别,并从发生频次、持续时间、平均降水量、平均影响范围和综合强度5个方面预估了其在RCP4.5情景下的未来变化。多模式预估结果表明,我国平均区域性暴雨事件的发生频次、持续时间、平均降水量、平均影响范围和综合强度到21世纪末均呈不同程度的上升趋势。与1986—2005年相比,无论在21世纪中期(2046—2065年)还是末期(2080—2099年),位于“低值区”的事件出现频率减少,而位于“高值区”的事件出现频率增加。轻度区域性暴雨事件发生频次将减少,而中度、重度和严重的区域性暴雨事件发生频次将增加。在空间分布上,区域性暴雨事件的发生频次、持续时间和降水量均在我国东部区域大范围增加,并且三者增幅的空间分布型态较为一致。增加最显著的区域主要位于长江中下游、江南和华南地区,而且到21世纪末期的增加幅度大于中期。

关键词：区域性暴雨事件区域气候模式动力降尺度集合预估

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热带北太平洋海温异常对2018年华南前汛期降水负异常事件的影响

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大气科学学报 2023年第3期46卷 392-401页

作者：宋蔼莉金大超霍利微陈昇王冀杨滨璐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 中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室广东广州510301 北京市气候中心北京100089

本文利用1979—2018年中国地面气象台站1767个站点降水资料、HadISST海温数据及NCEP/NCAR再分析资料,滤除同期ENSO影响后,分析了2018年华南前汛期降水负异常与热带北太平洋海温异常之间的联系。研究结果显示,2018年华南前汛期降水负异... 详细信息

本文利用1979—2018年中国地面气象台站1767个站点降水资料、HadISST海温数据及NCEP/NCAR再分析资料,滤除同期ENSO影响后,分析了2018年华南前汛期降水负异常与热带北太平洋海温异常之间的联系。研究结果显示,2018年华南前汛期降水负异常事件和热带北太平洋(Tropical Northern Pacific,TNP)海温偏暖有关。热带北太平洋海温正异常,通过Mastuno-Gill响应引起西北太平洋气旋式环流异常,中国南海东风异常,减弱了南海夏季风,华南至中国南海地区对流层低层存在异常反气旋环流。水汽存在由中纬度北太平洋经黑潮海区-华南地区-中国南海-菲律宾群岛向热带太平洋的异常输送,且华南地区为水汽的异常辐散区域。另一方面,TNP区域暖海温异常引起了该区域低层异常辐合、高层异常辐散、异常上升运动,使得华南地区高层异常辐合、低层异常辐散、异常下沉运动。这样的环流配置对华南地区降水的产生有不利影响,引起了2018年华南前汛期降水异常偏少。2018年TNP区域暖海温异常引起华南前汛期降水负异常的物理机制还在ECHAM5模式30个成员集合平均的试验结果中得以验证。

关键词：华南前汛期热带北太平洋降水异常物理机制

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动态植被模型对青藏高原植被的模拟检验

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高原气象 2023年第2期42卷 333-343页

作者：鲍艳王玉琦南素兰俞淼无锡学院江苏无锡214105 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 丹东市气象局辽宁丹东118000 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室所北京100081

动态植被模型是研究植被变化对气候反馈和影响的重要模型工具。本文对耦合了动态植被(Dynamic Vegetation,DV)和碳氮(Carbon and Nitrogen,CN)模型的NCAR陆面过程模式CLM4.5(Community Land Model version 4.5)对青藏高原(以下简称高原... 详细信息

动态植被模型是研究植被变化对气候反馈和影响的重要模型工具。本文对耦合了动态植被(Dynamic Vegetation,DV)和碳氮(Carbon and Nitrogen,CN)模型的NCAR陆面过程模式CLM4.5(Community Land Model version 4.5)对青藏高原(以下简称高原)植被的模拟性能进行了评估,获得了定量化的偏差信息,并对高原植被和气候变化因子的关系进行了初步探讨。结果表明:模型能大致再现叶面积指数(Leaf area index,LAI)在历史时期的季节循环、长期变化趋势和空间分布,但空间变率较遥感资料大。模拟的乔木覆盖度偏大,草地覆盖度偏小,因此严重高估了植被高原南部和东部的LAI。与遥感观测相比,模拟的LAI呈现了1~2个月的滞后,这与模式本身的植被动力机制不完善和模式的降水驱动偏差有关。高原植被变化趋势的时空分布与表层土壤水和降水等气象因子的趋势变化显示出较好的一致性,表明在该研究时段,地表水循环的变化(主要是降水和土壤水含量)对高原植被生长可能起主导作用。

关键词：青藏高原植被覆盖度动态植被模型 CLM4.5-CNDV

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青藏高原植被对未来气候变暖的反馈

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高原气象 2023年第3期42卷 553-563页

本文使用NCAR的公共陆面过程模型CLM4.5-CNDV对21世纪末青藏高原(以下简称高原)植被的变化趋势和时空分布进行了预测,以研究高原植被对未来气候进一步变暖的反馈。模式大气驱动数据基于“美国大气科学研究中心”NCAR/NCEP历史时期的气... 详细信息

本文使用NCAR的公共陆面过程模型CLM4.5-CNDV对21世纪末青藏高原(以下简称高原)植被的变化趋势和时空分布进行了预测,以研究高原植被对未来气候进一步变暖的反馈。模式大气驱动数据基于“美国大气科学研究中心”NCAR/NCEP历史时期的气候数据和“第五次国际耦合模式比较计划”CMIP5的多模式集成数据未来气候的变化构建而成,目的是为模式提供高原未来相对真实的气候变化特征。研究得到的主要结论如下:未来高原叶面积指数(LAI)总体呈增加趋势,植被覆盖度增加,高原总体变绿。在未来高原气候变暖湿的状况下,高原植被迁移活动明显,以乔木为代表的植被功能类型倾向于向更冷干的西北方向扩展,覆盖面积增大,高原植被类型整体呈现从冷到暖的一个“升级”调整过程。在未来气候进一步暖化的情况下,高原植被LAI的显著变化区与降水和土壤水变化表现出了较好的一致性,表明未来地表水循环分量(尤其是降水和土壤水)可能成为限制植被生长的最重要的气候因子。研究中也发现CLM4.5-CNDV模式初始植被类型设置与高原实际植被分布严重不符,导致了高原植被模拟和预测上产生了较大的不确定性,这也是未来模式改进的方向。

关键词：青藏高原植被变化覆盖度

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广州塔闪电光谱特性分析

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光学学报 2023年第12期43卷 335-345页

作者：王雪娟王海通化乐彦吕伟涛陈绿文马颖齐奇武斌许伟群杨静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江苏南京210044 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 中国气象局广州热带海洋气象研究所广东广州510641 中国科学院大气物理研究所中层大气和全球环境探测重点实验室北京100029

利用广州高建筑物雷电观测站获得的600 m高广州塔上一次闪电3个回击放电过程的光谱资料,详细分析了广州塔上闪电光谱随时间的演化和随高度的变化特性,并通过对比实测的一组氮原子(NI)[856.8 nm, 859.4 nm, 862.9 nm]多重态的谱线强度比... 详细信息

利用广州高建筑物雷电观测站获得的600 m高广州塔上一次闪电3个回击放电过程的光谱资料,详细分析了广州塔上闪电光谱随时间的演化和随高度的变化特性,并通过对比实测的一组氮原子(NI)[856.8 nm, 859.4 nm, 862.9 nm]多重态的谱线强度比和理论计算值之比,验证了闪电近红外光辐射满足光学薄条件。结果表明:3个回击放电通道约在200 m以下发光较强;在回击放电初期,当向上传输的电流波还未到达通道顶部时,底部通道径向辐射光谱由较强的离子线和较弱的中性原子线组成,而通道顶部径向辐射光谱主要取决于下行先导,由较弱的离子线和较强的中性原子线组成;当回击电流波向上传输到通道顶部后,整个通道径向辐射出很强的离子线和很强的中性原子线,且离子线总强度和原子线总强度均随通道高度的增加而减小;在回击放电70μs以后,200 m以上通道离子线总强度和原子线总强度随通道高度的增加基本保持不变。此观测结果也直接证实了闪电放电通道由一个辐射离子线的高温核心和一个辐射中性原子线温度相对较低的外围电晕组成。

关键词：光谱学可见光谱近红外光谱广州塔闪电放电通道光学薄

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葵花8号辐射率资料同化在一次川渝暴雨预报中的应用研究

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高原气象 2023年第6期42卷 1478-1491页

作者：梁皓许冬梅束艾青张雪薇宋丽欣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 中国科学院空天信息创新研究院遥感科学国家重点实验室北京100101 承德市气象局河北承德067000 中国气象局雷达气象重点开放实验室江苏南京210000

新一代静止气象卫星葵花8号(Himawari-8)上搭载的静止轨道成像仪AHI(Advanced Himawari Imager)凭借其高时空分辨率可以对重庆地区暴雨进行连续观测。本文选取2019年4月19日的一次区域性暴雨天气过程为试验个例,采用WRF(Weather Researc... 详细信息

新一代静止气象卫星葵花8号(Himawari-8)上搭载的静止轨道成像仪AHI(Advanced Himawari Imager)凭借其高时空分辨率可以对重庆地区暴雨进行连续观测。本文选取2019年4月19日的一次区域性暴雨天气过程为试验个例,采用WRF(Weather Research and Forecasting)中尺度模式进行数值模拟。基于WRFDA(Weather Research and Forecasting model Data Assimilation)同化系统对葵花8号静止气象卫星的AHI辐射率资料进行相应的质量控制和云检测,进而开展循环同化试验,考察卫星资料同化对这次强对流天气过程预报结果的改进。结果表明在同化AHI红外辐射率资料之后,辐射传输模式模拟的亮温和观测亮温更为接近。此外,AHI水汽通道辐射率资料同化有效提高了对各层高度上的风场、水汽场、雷达回波等要素特征的分析效果,并且使模式的初始条件更逼近真实的大气状态。研究发现同化AHI水汽通道辐射率资料后模拟的降水整体分布与实际情况更为接近,主要雨带位置以及强降水中心的精确程度显著高于背景场的预报效果。经过卫星同化的试验可以预报出控制试验漏报的强降水中心,并且有效地削弱了四川东部和甘肃东南部的虚假强降水范围以及强降水中心。本研究可以为川渝地区暴雨天气数值预报系统中的静止红外辐射率资料的预处理和同化应用提供有益的参考。

关键词：川渝暴雨 AHI辐射率资料资料同化水汽场

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