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电瓷避雷器 2018年第1期 68-76页

作者：陶玉郎冯建伟张其林申元侯文豪姜苏王梦寒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 苏州市气象局江苏苏州215000 云南电网有限责任公司电力科学研究院昆明650217 贵州省电力设计研究院贵阳550000

基于L-D(Liew and Darveniza)提出的土壤非线性击穿效应模型,根据电磁场理论开发了一套三维时域有限差分(3-D FDTD)算法,建立了垂直接地体仿真模型,利用该模型于时域内从电场强度,电导率分布,最大暂态地电位升和暂态冲击阻抗的角度来研... 详细信息

基于L-D(Liew and Darveniza)提出的土壤非线性击穿效应模型,根据电磁场理论开发了一套三维时域有限差分(3-D FDTD)算法,建立了垂直接地体仿真模型,利用该模型于时域内从电场强度,电导率分布,最大暂态地电位升和暂态冲击阻抗的角度来研究了不同接地体长度和不同电流幅值对垂直接地体冲击散流特性的影响,于频域内从电场强度和电导率分布的角度来研究了垂直接地体在不同正弦电流频率中的散流特性。研究表明:1)接地体长度越长,土壤横向击穿区域越小,纵向击穿区域越大,最大暂态地电位升越小,暂态冲击阻抗越小;2)电流幅值越大,土壤横向和纵向击穿区域越大,最大暂态地电位升越大,暂态冲击阻抗越小;3)正弦电流频率越高,土壤的"趋肤效应"越强,极大影响了接地体的散流过程。

关键词：垂直接地体土壤非线性击穿三维时域有限差分方法时-频特性冲击特性

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大气动力学中三种Rossby波作用通量的特征差异和适用性比较

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大气科学学报 2017年第6期40卷 850-855页

作者：施春华金鑫刘仁强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江苏南京210044

大气动力学诊断Rossby波的传播时,通常用波作用通量来表示。常用的三种波作用通量分别为Plumb波作用通量,T-N波作用通量和局地E-P通量。本文详细讨论了这三种方法的特征差异,并结合2016年1月的一次寒潮事件,比较了三种方法在该事件中的... 详细信息

大气动力学诊断Rossby波的传播时,通常用波作用通量来表示。常用的三种波作用通量分别为Plumb波作用通量,T-N波作用通量和局地E-P通量。本文详细讨论了这三种方法的特征差异,并结合2016年1月的一次寒潮事件,比较了三种方法在该事件中的适用性。结果表明:1)Plumb波作用通量的纬向分量较大而经向分量较小,适用于振幅较小的纬向均匀的西风带Rossby长波的诊断。2)T-N波作用通量是对Plumb波作用通量的改进,经向分量得以增强,能更好地描述纬向非均匀气流中的较大振幅的西风带Rossby长波扰动。T-N波作用通量计算时,背景场取多年平均的当月气候场较合适,能更好地反映当前季节内的Rossby波传播异常。3)局地E-P通量可以诊断一段时间内天气尺度瞬变波对背景场(定常波)总的调控作用,但无法直接反映Rossby长波的逐时演变(T-N波或Plumb波作用通量则可以)。

关键词： Rossby波局地E-P通量 Plumb波作用通量 T-N波作用通量

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气温增暖与趋冷变化阶段江淮汛期气旋气候特征对比研究

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地球科学进展 2017年第2期32卷 160-173页

作者：王坚红丁晓敏薛峰苗春生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江苏南京210044 中国气象局国家气象中心北京100081

对1948—2014年67年的江淮地区5~7月气温序列,利用EOF、功率谱和非线性映射法进行气候阶段客观划分,可分为3个时长近似的气候阶段:气温趋势下降阶段(1948—1970年)、气温趋势上升阶段(1971—1994年)和气温趋势缓升阶段(1995—2014年),... 详细信息

对1948—2014年67年的江淮地区5~7月气温序列,利用EOF、功率谱和非线性映射法进行气候阶段客观划分,可分为3个时长近似的气候阶段:气温趋势下降阶段(1948—1970年)、气温趋势上升阶段(1971—1994年)和气温趋势缓升阶段(1995—2014年),它们的气候特征可用特定气温指数定量表达。其次,对各阶段江淮气旋统计特征与各阶段气温变化趋势进行对比,结果显示,气旋年平均发生频数,生命期大于48 h的气旋,各类气旋数量(深厚型,浅薄型和底层型),以及气旋路径(纬向型,经向型和打转型)的特征演变,均有明显响应阶段性气温变化的表现,阶段气温的趋冷抑制江淮气旋的活动,而阶段气温的增暖促进了气旋的发展、维持与活跃,并引导气旋位置的北进。对气旋结构特征的合成分析显示,在气旋结构中的气旋中心强度、温度梯度、气旋急流最大风速,气旋水汽通量通道的强度、长度、位置以及表征气旋斜压性的气旋冷暖气团的强度、厚度和北进南退位置等特征的演变,均与阶段内环境气温的趋冷、增暖、缓升相对应。这些结果清晰显示在环境气温下降趋冷阶段,气温变化减弱了气旋的结构强度,抑制了气旋的活跃性,在环境气温增温和缓升阶段,气温变化加强了气旋结构的稳定成长与增强,并维持了气旋的活跃性。

关键词：气温阶段划分趋冷与增暖江淮气旋统计特征与合成结构气温演变影响

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1979—2016年夏季西南涡活动及其与降水的关系

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大气科学学报 2018年第2期41卷 198-206页

作者：马勋丹智协飞王静陈静冯汉中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江苏南京210044 南京大气科学联合研究中心江苏南京210008 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北京100029 中国气象局数值预报中心北京100081 四川省气象台四川成都610071

利用1979—2016年ERA-Interim一日四次高度场、风场再分析资料,根据源地的不同将西南涡细分为九龙涡、盆地涡和小金涡,对1979—2016年夏季(6—8月)不同涡源的西南涡的活动规律及其降水特征进行统计分析。结果表明,夏季西南涡平均年发生... 详细信息

利用1979—2016年ERA-Interim一日四次高度场、风场再分析资料,根据源地的不同将西南涡细分为九龙涡、盆地涡和小金涡,对1979—2016年夏季(6—8月)不同涡源的西南涡的活动规律及其降水特征进行统计分析。结果表明,夏季西南涡平均年发生频数为11.6 a^(-1),其中生成的盆地涡最多(9.3 a^(-1)),九龙涡次之(1.9 a^(-1)),小金涡最少(0.4 a^(-1))。就移动频率而言,盆地涡移出率最高(44.2%),其次为小金涡(30.8%),九龙涡最低(29.73%)。38 a中夏季高影响型西南涡共有140例,只有105例能移出源地。生命史超过36 h的高影响型西南涡都会带来降水,并且超过88%的概率会造成大雨及以上的降水。高影响型九龙涡和盆地涡产生大雨及以上天气的概率分别是83%、91%,远远高于小金涡。

关键词：西南涡移动路径统计特征暴雨

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长江三角洲城市集群化发展对极端高温事件空间格局的影响

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科学通报 2017年第2期62卷 233-244页

作者：谢志清杜银曾燕高苹苗茜江苏省气候中心南京210009 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气候动力学研究中心南京210044 江苏省气象服务中心南京210008

全球变暖和城市集群化的叠加效应,导致长江三角洲城市群极端高温事件趋多增强,给城市安全运行带来风险.基于长序列气象观测资料和卫星遥感数据,采用逐日百分位数法确定极端高温事件,结合Chow检验、线性倾向原理和空间相似性分析,研究了... 详细信息

全球变暖和城市集群化的叠加效应,导致长江三角洲城市群极端高温事件趋多增强,给城市安全运行带来风险.基于长序列气象观测资料和卫星遥感数据,采用逐日百分位数法确定极端高温事件,结合Chow检验、线性倾向原理和空间相似性分析,研究了城市集群化发展对极端高温事件空间格局的影响.结果表明:2003~2013年是长江三角洲城市集群化发展时期,城市群规模的年增长率高达1206.48 km^2/a,2013年城市群热岛规模比2003年增加了18154.0 km^2,极端高温事件出现异常的区域与城市群快速发展区一致.特别是上海片区城市规模已超过极端高温事件气候平均态空间梯度≥1℃的最小距离,区域性热岛空间跨度超过100 km,导致高温强度比气候平均态高2.6~2.8℃,高温日数偏多30~40 d.极端高温事件异常与气象站Voronoi图单元内城市规模呈显著正相关,在高温异常年2007,2010和2013年的相关系数超过0.65.不同规模城市对极端高温事件空间格局的影响差异明显,以规模为492.8~932.6 km^2的城市影响最大.虽然西太平洋副热带高压主导着城市群极端高温事件的年代际波动,但2003~2013年城市集群化发展已经改变了长江三角洲极端高温事件空间格局.以上研究结果可为正处在起步阶段的城市群发展规划提供参考.

关键词：城市群极端高温事件气候变化

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厄尔尼诺年西北太平洋异常反气旋的年际变化特征及其影响

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气象学报 2017年第4期75卷 581-595页

作者：李慧敏徐海明李智玉南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室和气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 大气科学与环境气象国家级教学示范中心(南京信息工程大学) 南京210044

基于1901—2000年多种海-气资料,分析了厄尔尼诺成熟年冬季—初夏西北太平洋异常反气旋(WNPAC)的年际变化特征及其对东亚气候的影响。结果表明,无论是厄尔尼诺事件成熟期的冬季还是次年的春季和初夏,WNPAC的年际变化主要存在两个空间变... 详细信息

基于1901—2000年多种海-气资料,分析了厄尔尼诺成熟年冬季—初夏西北太平洋异常反气旋(WNPAC)的年际变化特征及其对东亚气候的影响。结果表明,无论是厄尔尼诺事件成熟期的冬季还是次年的春季和初夏,WNPAC的年际变化主要存在两个空间变化型,即反映其强度变化的经验正交函数分解第1模态和反映其位置变化的第2模态。厄尔尼诺成熟年冬季WNPAC强度不仅与赤道中东太平洋海温异常有关,而且与太平洋西部(WP)型遥相关的强度有关,而其位置的变化则主要与西北太平洋局地海温异常以及北极涛动(AO)有关;次年春季,WNPAC的强度除了与赤道中东太平洋海温异常和太平洋西部型遥相关存在显著相关外,还与赤道大西洋海温异常有关,而其位置的变化则主要与西北太平洋局地海温异常和太平洋西部型遥相关有关;次年初夏,WNPAC强度主要与西北印度洋和西南印度洋的海温异常以及东亚-太平洋(EAP)型遥相关的强度有关。进一步分析表明,成熟年冬季—初夏WNPAC的强度和位置的变化均可对东亚地区降水异常分布产生影响,这对预测厄尔尼诺事件发生后冬季及后期春、夏季节东亚地区降水异常分布具有一定的指示意义。此外,次年初夏,WNPAC强度变化与西北太平洋台风发生频数存在显著负相关,即WNPAC越强,台风发生的频数越少,反之亦然。

关键词：厄尔尼诺西北太平洋异常反气旋太平洋西部型北极涛动东亚-太平洋型

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PSO-PSR-ELM集成学习算法在地面气温观测资料质量控制中的应用

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气候与环境研究 2017年第1期22卷 59-70页

作者：张颖超姚润进熊雄沈云培南京信息工程大学信息与控制学院南京210044 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南京210044 南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室南京210044

针对台站密度低、新建台站以及特种单要素站等无法获得有效邻站或内部参考资料情况下的质量控制问题,从气温时间序列的混沌特性出发,考虑气温在短时间内的连续性和稳定性,提出一种基于粒子群(Particle Swarm Optimization,PSO)改进的相... 详细信息

针对台站密度低、新建台站以及特种单要素站等无法获得有效邻站或内部参考资料情况下的质量控制问题,从气温时间序列的混沌特性出发,考虑气温在短时间内的连续性和稳定性,提出一种基于粒子群(Particle Swarm Optimization,PSO)改进的相空间重构法(Phase Space Reconstruction,PSR)和极限学习机(Extreme Learning Machine,ELM)的集成学习算法的地面逐时气温观测资料的单站质量控制方法,实现气温资料的质量控制。为检验该方法的适用性,运用该方法对江苏省八市2007~2009年的地面气温观测资料进行质量控制,并与传统单站方法及切比雪夫多项式内插法(Tshebyshev Polynomial Interpolation,TPI)进行对比。实验结果表明,该方法相比较于TPI和传统方法可以更有效地标记出可疑数据,具有检错率高、地区和气候适应性、可控性强等优点。

关键词：质量控制气温混沌性粒子群相空间重构极限学习机

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ENSO发展和衰亡阶段中非线性项的作用

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气象学报 2017年第5期75卷 784-796页

作者：袁心仪张文君耿新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

利用哈得来中心海表温度(HadISST)和美国马里兰大学海洋同化(Simple Ocean Data Assimilation,SODA 2.2.4)数据集,分析了1979—2015年赤道太平洋地区海表温度异常的偏度特征;并通过诊断混合层热量收支平衡方程着重探讨了非线性项在不同... 详细信息

利用哈得来中心海表温度(HadISST)和美国马里兰大学海洋同化(Simple Ocean Data Assimilation,SODA 2.2.4)数据集,分析了1979—2015年赤道太平洋地区海表温度异常的偏度特征;并通过诊断混合层热量收支平衡方程着重探讨了非线性项在不同类型ENSO发展衰亡过程中起的不同作用。研究结果表明,中部型厄尔尼诺和拉尼娜事件的偏度很弱,且符号相反、强度相当,而东部型厄尔尼诺的偏度为很强的正值,即ENSO的强度非对称性主要来自东部型厄尔尼诺的贡献,中部型厄尔尼诺和拉尼娜的海表温度异常呈现准对称特征。在ENSO事件的发展阶段,非线性项对东部型厄尔尼诺和拉尼娜均有很强的正贡献,而对中部型厄尔尼诺的正贡献相对较弱,这会促进东部型厄尔尼诺强度的增强而抑制拉尼娜振幅的发展,从而有利于ENSO强度非对称性的产生;在ENSO事件的衰亡阶段,非线性项对拉尼娜维持正贡献但强度大为减弱,对东部型厄尔尼诺和中部型厄尔尼诺的衰减则分别起促进和抑制作用,这可能是东部型厄尔尼诺衰减速度较快而中部型厄尔尼诺衰减速度较慢的重要原因之一。

关键词： ENSO 非线性项非对称性

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两类ENSO对中国北方冬季平均气温和极端低温的不同影响

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气象学报 2017年第4期75卷 564-580页

作者：汪子琪张文君耿新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1961—2012年观测、再分析资料以及全球大气环流模式数值试验,探讨了中国北方冬季平均气温对于不同类型(即东部型和中部型)ENSO事件的气候响应,并分析了不同类型ENSO对极端低温事件的可能影响,重点关注了北大西洋涛动(NAO)在其中的... 详细信息

利用1961—2012年观测、再分析资料以及全球大气环流模式数值试验,探讨了中国北方冬季平均气温对于不同类型(即东部型和中部型)ENSO事件的气候响应,并分析了不同类型ENSO对极端低温事件的可能影响,重点关注了北大西洋涛动(NAO)在其中的桥梁作用。结果表明,ENSO信号能通过调制北大西洋地区的大气环流改变欧亚中高纬度地区的纬向温度平流输送和西伯利亚高压的强度,进而影响中国北方冬季气温,由于不同类型ENSO事件海温分布的差异,这种影响具有明显的非线性特征。在两类厄尔尼诺和东部型拉尼娜事件冬季,北大西洋涛动均呈现负位相,不利于北大西洋的暖湿空气向欧亚大陆输送,西伯利亚高压偏强,因而中国北方地区较气候态偏冷。中部型厄尔尼诺和东部型拉尼娜事件冬季气温负异常的显著区域分别位于东北大范围地区、内蒙古河套附近;东部型厄尔尼诺事件冬季显著的冷异常信号仅局限于黑龙江北部与大兴安岭地区;而中部型拉尼娜事件冬季虽伴随北大西洋涛动正位相,但其空间结构向西偏移,对下游中国北方地区气温的直接影响并不显著,可能受局地信号干扰较大。数值试验再现了北大西洋涛动以及中国北方冬季气温对不同类型ENSO的响应,进一步佐证了上述结论。此外,两类厄尔尼诺事件冬季中国东北地区日平均气温容易偏低,极端低温事件的发生频次增多;而两类拉尼娜事件对极端低温的影响较弱。

关键词：东部型ENSO 中部型ENSO 冬季平均气温极端低温中国北方

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1961—2014年中国高温热浪变化特征分析

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气象科学 2018年第1期38卷 28-36页

作者：沈皓俊游庆龙王朋岭孔磊清华大学地球系统科学系地球系统数值模拟教育部重点实验室北京100084 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南京210044 南京信息工程大学中英气候变化与评估研究所南京210044 中国气象局气候研究开放实验室北京100081 中国科学院大气物理研究所北京100029

基于全国1961—2014年716个站点的日最高气温资料和高温阈值与热浪HWMI(HeatWave Magnitude Index)指数的新定义,分析了全国高温热浪的高温日、热浪频次、HWMI指数的时空变化特征。结果表明:高温日开始早(晚)的地区结束相对较晚(早)。... 详细信息

基于全国1961—2014年716个站点的日最高气温资料和高温阈值与热浪HWMI(HeatWave Magnitude Index)指数的新定义,分析了全国高温热浪的高温日、热浪频次、HWMI指数的时空变化特征。结果表明:高温日开始早(晚)的地区结束相对较晚(早)。高温日数突变集中于1990s末至本世纪初期。研究时段内,全国性的严重高温热浪事件从7月上旬持续至9月上旬,各旬热浪频次差异较大;云南地区热浪频发于5月,其他月份热浪少见。除淮河流域热浪年频次呈减小趋势,全国其余地区呈现增加趋势,其中两广、云南和海南地区增加趋势最大。热浪指数从1960s—1980s递减,1990s后递增,且1998年后全国高强度热浪频发,特别是长江以南地区。

关键词：高温热浪 HWMI指数时空特征

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