检索结果-内蒙古大学图书馆

2007号台风“海高斯”的多尺度能量分布及转化特征分析

暴雨灾害 2023年第2期42卷 113-123页

作者：李畅沈新勇黄伟沙莎李小凡翟国庆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 浙江省岱山县气象局岱山316200 上海海洋中心气象台上海200030 浙江大学地球科学学院杭州310027

2020年第7号台风“海高斯”在广东省造成大风、暴雨灾害,细致研究其多尺度能量分布及转化特征有助于更好地认识和防御类似的台风灾害。运用WRF模式对台风“海高斯”进行了数值模拟,使用Barnes滤波方法将模拟结果分离为大尺度背景场(>... 详细信息

2020年第7号台风“海高斯”在广东省造成大风、暴雨灾害,细致研究其多尺度能量分布及转化特征有助于更好地认识和防御类似的台风灾害。运用WRF模式对台风“海高斯”进行了数值模拟,使用Barnes滤波方法将模拟结果分离为大尺度背景场(>2000 km)、α中尺度系统(200~2000 km)、β中小尺度系统(<200 km)等三个尺度分量,分别计算三个尺度动能、有效位能的分布及变化。结果表明:(1)台风“海高斯”活跃期内,大尺度背景场动能先增加后稳定,α中尺度动能先增加后减少,β中小尺度动能变化不明显。动能的主要来源是有效位能的转化及气压梯度力做功,主要去向是水平输送及跨尺度转化。三种尺度动能主要分布于对流层低层。(2)大尺度背景场有效位能有两次先增加后减少的过程,α中尺度和β中小尺度有效位能先增加后减少。有效位能的主要来源是非绝热加热,主要去向是转化为动能和水平输送及跨尺度转化。三种尺度有效位能主要分布于对流层高层。(3)台风“海高斯”能量转化区域主要为距台风中心200 km以内台风眼壁及中心密集云盖区域对流层上层、距台风中心200—700 km台风外围区域对流层上层、距台风中心400 km以内对流层低层。

关键词：热带气旋数值模拟 Barnes滤波多尺度动能有效位能

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基于U-net神经网络的新疆10 m风速预报订正研究

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大气科学 2024年第6期48卷 2300-2315页

作者：朱延和朱寿鹏夏平孔扬周林义吕阳王宇浩张殷宸智协飞霍文艾力亚尔·艾海提宁波市气象局宁波315012 中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所新疆塔克拉玛干沙漠气象国家野外科学观测研究站/新疆沙漠气象与沙尘暴重点实验室/塔克拉玛干沙漠气象野外科学试验基地/新疆云降水物理与云水资源开发实验室/西天山云降水物理野外科学观测基地乌鲁木齐830002 中国气象局交通气象重点开放实验室/南京气象科技创新研究院南京210041 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南京210044

本文以新疆地区1~7 d预报时效的10 m高度处风速为研究对象,基于2000~2019年NCEP全球集合预报系统(Global Ensemble Forecasting System,GEFS)新疆地区10 m风再预报资料,构建了基于U-net神经网络的深度学习预报订正模型,并以两种传统方... 详细信息

本文以新疆地区1~7 d预报时效的10 m高度处风速为研究对象,基于2000~2019年NCEP全球集合预报系统(Global Ensemble Forecasting System,GEFS)新疆地区10 m风再预报资料,构建了基于U-net神经网络的深度学习预报订正模型,并以两种传统方法递减平均、分位数映射作为参考进行订正技巧对比分析。结果表明,原始GEFS风速预报误差呈不对称分布,表现出更多的正偏差特征,且在天山和昆仑山等海拔较高地区误差较大。与两种传统方法相比,U-net模型提高了整个新疆地区的风速预报技巧,有效改善了原始风速预报的正偏差情况,且对天山和昆仑山等原始预报误差较大区域改善效果尤为显著。此外,采用基于均方误差分解的误差分解方法来分析误差来源,结果表明,预报订正前后,序列误差项始终是主要误差来源,且随预报时效显著增长。三种订正方法对风速预报的偏差项、分布误差项和序列误差项都有不同程度的改进,其中U-net模型相较于两种参考预报的优势主要在于其对序列误差项的改进效果。经过U-net模型订正后序列误差项随预报时效增长缓慢,即使在7 d预报时效下,其序列误差项比原始预报减小60%。

关键词：新疆 10 m 风速预报订正 U-net 神经网络误差分解

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气象条件对京津冀地区O_(3)和PM_(2.5)双高污染的影响及对减排的启示作用

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中国科学：地球科学 2023年第6期53卷 1263-1272页

作者：麻晓晴尹志聪曹不凡王会军南京信息工程大学大气科学学院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 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 珠海519080 中国科学院大气物理研究所竺可桢-南森国际研究中心北京100029

近年来,京津冀地区频繁发生O_(3)和PM_(2.5)同时超标的双高污染(CP)过程,给大气污染协同控制带来了严峻挑战.京津冀地区50%以上的CP事件发生在4~5月,并且在2018年达到了最高的11天.CP事件期间的O_(3)和PM_(2.5)浓度略低于但接近仅发生O_... 详细信息

近年来,京津冀地区频繁发生O_(3)和PM_(2.5)同时超标的双高污染(CP)过程,给大气污染协同控制带来了严峻挑战.京津冀地区50%以上的CP事件发生在4~5月,并且在2018年达到了最高的11天.CP事件期间的O_(3)和PM_(2.5)浓度略低于但接近仅发生O_(3)和PM_(2.5)污染时的浓度,这表明双高污染会造成更为严重的危害.由斯堪的纳维亚遥相关型的两个中心与华北上空的异常反气旋环流中心组成的Rossby波波列导致京津冀地区出现高温、潮湿和静稳的气象条件,这同时增加了O_(3)和PM_(2.5)的浓度,有利于CP事件的发生.在2018年之后CP日数急剧减少,而气象条件并没有明显的趋势变化.因此,气象条件的变化并没有真正促成2019年和2020年CP日数的下降.这其中隐含着是PM_(2.5)相关排放的减少导致了CP日数的减少(2019年和2020年共减少约11天).本文所揭示的不同污染事件之间大气条件的差异有助于在日-周的时间尺度下提前预测空气污染类型.由于PM_(2.5)相关排放的减少导致2020年未出现CP事件,但近年O_(3)污染依旧严重,针对近地面O_(3)的控制措施必须更加严格.

关键词：双高污染臭氧 PM2.5 气象减排

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中国主要背景区域冬季大气PM_(2.5)中非极性有机化合物组成及来源解析

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地球与环境 2022年第1期50卷 45-57页

作者：张煜娴曹芳贾小芳颜鹏谢添任磊章炎麟南京信息工程大学应用气象学院气候与环境变化国际合作联合实验室大气环境中心南京210044 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气象灾害教育部重点实验室南京210044 中国气象局气象探测中心北京100081

本研究于2019年12月至2020年1月在5个区域大气本底站:临安、金沙、龙凤山、上甸子和瓦里关,同步采集了PM_(2.5)样品,分析了其中的非极性有机物:多环芳烃、正构烷烃和藿烷类化合物。结果表明,上甸子和龙凤山的多环芳烃平均浓度显著高于... 详细信息

本研究于2019年12月至2020年1月在5个区域大气本底站:临安、金沙、龙凤山、上甸子和瓦里关,同步采集了PM_(2.5)样品,分析了其中的非极性有机物:多环芳烃、正构烷烃和藿烷类化合物。结果表明,上甸子和龙凤山的多环芳烃平均浓度显著高于其他站点,分别为35.2±25.6 ng/m^(3)和27.5±16.8 ng/m^(3);藿烷类物质的浓度在上甸子和临安出现高值,分别为2.72±1.78 ng/m^(3)和2.47±0.990 ng/m^(3);正构烷烃浓度以临安最高,为86.7±40.6 ng/m^(3)。对各站点多环芳烃和藿烷类化合物采用比值法,正构烷烃采用主峰碳数(C_(max))、碳优势指数(carbon preference index,CPI)和植物蜡贡献率(%Wax C_(n)),结合主成分分析-多元线性回归模型(PCA/MLR)综合进行源解析。结果显示采样期间除瓦里关外,其余站点燃烧源均以化石燃料源为主,贡献率分别为临安(94.9%)>金沙(75.3%)>龙凤山(74.7%)>上甸子(62.5%)>瓦里关(35.6%)。后向轨迹聚类分析(HYSPLIT)和潜在源贡献因子分析法(PSCF)表明各站点主要受到外来传输气团的影响,并查明了各站点的潜在污染源区。对背景站点的研究表明,东北地区和京津冀地区PM_(2.5)中非极性有机物来源相似,京津冀地区的生物质燃烧源贡献率高于东北地区;长江中下游地区化石燃料贡献率显著高于生物质燃烧;华中地区燃煤和交通排放源排放贡献率均低于长江三角洲地区;青藏高原地区生物质燃烧贡献率远高于其他地区。

关键词：背景大气 PM_(2.5)非极性有机化合物来源解析

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大气低频振荡对2015年冬季华北强降温事件的影响

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大气科学学报 2022年第5期45卷 778-790页

作者：李丽平付佳丽梁阔李一格高辉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 南京信息工程大学大气科学学院江苏南京210044 昔阳县气象局山西晋中045300 国家气候中心北京100081

利用1980—2016年中国日最低温度和NCEP/NCAR再分析资料,分析了大气低频振荡对华北2015年冬季区域强降温事件(Regional Extremely Cold Event,简称RECE)的影响。结果表明:(1)两次过程均与最低温度10~20 d低频分量从峰到谷值的变化相应。... 详细信息

利用1980—2016年中国日最低温度和NCEP/NCAR再分析资料,分析了大气低频振荡对华北2015年冬季区域强降温事件(Regional Extremely Cold Event,简称RECE)的影响。结果表明:(1)两次过程均与最低温度10~20 d低频分量从峰到谷值的变化相应。(2)第一(二)次过程巴尔喀什湖-贝加尔湖(简称巴-贝湖)高压位置偏西(偏东北),西伯利亚高压偏南(偏北),东亚大槽呈东北-西南(南-北)走向,阿留申低压偏深(偏西偏深),无(有)北极涛动负异常,高低层冷空气源地均位于贝湖北部60°N附近(巴湖以北上空和华北局地),降温较慢(快速)。地中海低频扰动能量的持续输送是造成两次降温过程持续时间差异的原因之一。(3)-18 d(-12 d)500 hPa高度场中西欧低频负(正)异常,是华北强降温事件的延伸期预报参考信号。

关键词：大气低频振荡强降温事件环流系统延伸期预报华北冬季

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2020/2021年冬季大范围低温寒潮过程中一种典型的平流层—对流层耦合演变模态

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大气科学 2022年第6期46卷 1484-1504页

作者：虞越越李亚飞任荣彩崔正飞南京信息工程大学大气科学学院/气象灾害教育部重点实验室(KLME)/气象与环境联合研究中心(ILCEC)/气象灾害预报预警与评估省部共建协同创新中心(CIC–FEMD) 南京210044 中国科学院大气物理研究所北京100029 天津市气象灾害防御技术中心天津300074

平流层爆发性增温(SSW)超前于对流层环流异常,是延长冬季寒潮低温预报时效的重要途径之一。然而强SSW事件前后地面温度响应的区域和时间存在不确定性,其中涉及的平流层—对流层耦合过程和机理也不十分清楚。本文采用1979~2021年ERA5再... 详细信息

平流层爆发性增温(SSW)超前于对流层环流异常,是延长冬季寒潮低温预报时效的重要途径之一。然而强SSW事件前后地面温度响应的区域和时间存在不确定性,其中涉及的平流层—对流层耦合过程和机理也不十分清楚。本文采用1979~2021年ERA5再分析数据集,研究了2020/2021年冬季“偏心型”强SSW事件前后中高纬度地区地面温度异常的演变特征,并分析了其与等熵大气经向质量环流平流层—对流层分支的耦合演变模态的动力联系。结果表明,伴随此次强SSW事件,亚洲和北美中纬度地区的寒潮低温事件分别在绕极西风反转为东风之前和再次恢复为西风之后发生。SSW前后大气经向质量环流的平流层向极地暖支与对流层高层向极暖支、低层向赤道冷支之间呈现出三个阶段的耦合演变模态:同位相“加强—加强”、反位相“加强—减弱”以及反位相“减弱—加强”。加强的质量环流对流层向赤道冷支是SSW前后寒潮低温事件的主要原因,而加强的向极地平流层暖支是SSW发生及其伴随的北极涛动负位相持续加强的主要原因。大气经向质量环流不同的垂直耦合模态取决于行星波槽脊在对流层顶和对流层中低层两个关键等熵面上的西倾角异常。西倾角异常表征大气波动的斜压性,主要通过影响关键等熵面以上向极地的净质量输送和其下向赤道的净质量输送进行调控。尤其在SSW发生后的极涡恢复期,对流层顶处异常偏弱的斜压性会加强对流层向极地暖支,进而加强向赤道冷支,有利于寒潮低温的发生。本次SSW事件前后大气经向质量环流三支的耦合演变模态,与历年平流层北半球环状模(NAM)负事件中极区平流层温度异常信号下传滞后的平流层—对流层耦合演变类型相一致,其在波动尺度方面也存在共同特征,即SSW事件或NAM负事件前期对流层一波加强且上传,后期对流层二波加强但较难上传。

关键词：平流层爆发性增温寒潮低温等熵大气经向质量环流平流层—对流层耦合

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中国东部区域极端降水事件特征——两种方法监测对比

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气象科学 2021年第6期41卷 752-760页

作者：叶梦茜余锦华谢洁宏叶天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南京210044

基于中国区域地面降水格点日值数据集,对比国家气候中心业务暴雨指数和区域极端强度—持续时间综合(Region-Extreme-Intensity-Duration,REID)指数识别区域极端降水事件方法,给出了中国5个区域极端降水事件(Regional Extreme Precipitat... 详细信息

基于中国区域地面降水格点日值数据集,对比国家气候中心业务暴雨指数和区域极端强度—持续时间综合(Region-Extreme-Intensity-Duration,REID)指数识别区域极端降水事件方法,给出了中国5个区域极端降水事件(Regional Extreme Precipitation,REP)的频数、强度、影响面积以及持续时间统计规律及变化特征,探讨了两种方法识别结果存在的差异。结果表明:(1)两种方法识别持续时间为1~2 d,影响面积为200000 km^(2)左右的极端降水事件统计、气候特征相近。(2)REID法能客观识别华南和长江流域地区3 d以上的持续性REP,业务法会将其分割为多次降水过程。此外,REID法无日降水阈值,适用于监测日降水量小于50 mm的极端降水事件。再者,REID法可识别较小尺度REP,而业务法因降水主观比例的限制导致对此的监测存在不足。(3)业务法每日确定降水中心,有利于识别降水中心移动较快的极端降水事件。此外,REID法所识别的极端区域一般小于业务法基于50 mm的极端区域。在极端降水监测中,两种方法相互协作,取长补短,可以有效提高区域水灾预警预防能力。

关键词：区域极端降水事件 REID方法业务监测

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2021年9月长江以南地区高温异常及其和南印度洋海面温度异常的联系

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海洋气象学报 2023年第2期43卷 42-52页

作者：闫尊金大超南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室江苏南京210044 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江苏南京210044

利用1979—2021年格点化数据集CN05.1月平均气温资料、欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)ERA5(ECMWF Reanalysis v5)大气再分析资料和全球范围扩展重建海面温度资料第5版本(Extended Reconstructed Sea Surface Temperature version 5,ERSSTv5)月平均海面温度(以下简称“海温”)资料,对2021年9月长江以南地区高温异常及其和同期南印度洋海温异常的联系进行了分析。研究结果如下:2021年9月,中国东部长江以南地区出现高温异常事件,高温异常值约为3.33℃,去除长期趋势后高温异常值约为2.46℃,是近40 a来9月最高值。进一步研究表明,长江以南地区温度异常和南印度洋海温异常存在联系。2021年9月南印度洋大部分区域冷海温异常,对流层低层辐散异常、高层辐合异常,海洋性大陆(Maritime Continent,MC)区域低层辐合异常、高层辐散异常,受异常上升运动控制,上述环流异常引起东亚地区局地哈得来环流增强,长江以南地区受异常下沉气流控制,高温异常。另一方面,热带东南印度洋暖海温异常,通过Matsuno-Gill响应,引起MC至热带西太平洋对流层低层东风异常,使得西北太平洋副热带高压强度偏强且范围偏西,有利于维持长江以南的异常下沉运动。非绝热加热异常的诊断结果亦显示,南印度洋的冷海温异常可通过调节MC区域的非绝热加热异常使长江以南地区的非绝热加热负异常,长江以南地区下沉运动所引起的垂直温度平流正异常对该地区高温异常作出了贡献。

关键词： 2021年9月长江以南地区高温异常南印度洋海温异常

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云垂直重叠特性与风切变强度的参数化关系构建

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地球物理学进展 2023年第3期38卷 1000-1012页

作者：刘玉洁彭杰张峰吴琨刘鹏陈国兴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南京210044 复旦大学大气与海洋科学系/大气科学研究院上海200438 上海市生态气象和卫星遥感中心上海200030 上海期智研究院上海200232 南京信息工程大学气候与应用前沿研究院南京210044 洛阳市气象局洛阳471000

基于CloudSat/CALIPSO卫星在2007—2010年的观测数据,研究了气候模式中用于表达云层垂直方向上重叠关系的关键参数——抗相关厚度(L),并构建了L与风切变强度的参数化关系.结果表明:全球范围内,L与风切变总体呈现较为明显的负相关,该关... 详细信息

基于CloudSat/CALIPSO卫星在2007—2010年的观测数据,研究了气候模式中用于表达云层垂直方向上重叠关系的关键参数——抗相关厚度(L),并构建了L与风切变强度的参数化关系.结果表明:全球范围内,L与风切变总体呈现较为明显的负相关,该关系在北半球中纬度地区更为显著,两者的相关系数可达-0.94.但在以洋面为主的南半球中高纬度地区,L与风切变强度的负相关关系明显减弱.用于计算L的云层空间采样尺度与云样本对应的L呈现出近似线性的正相关,这表明随着云层空间采样尺度的变大,不同高度的云层在垂直方向上重叠的部分趋于更多.此外,在不同的空间采样尺度条件下,L与风切变强度参数化关系式中的系数也存在差异.因此,云层的空间采样尺度也是气候模式中建立精细化的L参数化方案时需要考虑的重要因子之一.

关键词：云垂直重叠抗相关厚度风切变空间采样尺度

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中国区域性骤发干旱特征分析

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气象科学 2021年第3期41卷 295-303页

作者：叶天余锦华叶梦茜谢洁宏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南京210044

基于国家气象信息中心2400多个观测站的候平均日最高气温、GLDAS 2.0/2.1的土壤湿度、蒸散发资料和ERA5的500 hPa位势高度、925 hPa风场再分析资料,定义了格点骤发干旱指数,在分析1979—2017年4—9月中国区域骤发干旱气候特征和骤发干... 详细信息

基于国家气象信息中心2400多个观测站的候平均日最高气温、GLDAS 2.0/2.1的土壤湿度、蒸散发资料和ERA5的500 hPa位势高度、925 hPa风场再分析资料,定义了格点骤发干旱指数,在分析1979—2017年4—9月中国区域骤发干旱气候特征和骤发干旱指数的经验正交展开空间模态的基础上,确定骤发干旱发生频繁及变率大的区域,给出了区域性骤发干旱事件的识别标准,并对其演变过程进行合成分析,最后分析了典型个例的要素和环流特征。结果表明:骤发干旱多发于我国南方夏季,其中7月最多,以湖南和浙江地区发生最为频繁,这两个区域也是骤发干旱发生气候变率最大的区域。合成分析显示,高温是两个区域骤发干旱爆发的主要驱动因素:干旱爆发前一候,气温迅速升高,蒸散发快速增大,土壤湿度下降明显。2013年6—7月在湖南区域爆发了两次骤发干旱事件。第一次干旱爆发前,湖南地区500 hPa位势高度迅速增大,异常下沉气流导致降水减少和绝热增温,蒸散发随气温升高而增加,使土壤湿度减少,这次干旱由高温驱动;第二次干旱爆发前期,明显偏西、偏北且稳定的西北太平洋副热带高压使地表太阳净辐射通量增强、近地层的偏南气流使高温维持,蒸散发随降水而变化,这次干旱为降水减少所驱动,高温起促进作用。

关键词：区域性骤发干旱高温蒸散发土壤湿度

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