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2016年秋季中国南方降水异常的环流特征及海温影响

大气科学 2021年第5期45卷 1023-1038页

作者：蒋子瑶徐海明马静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南京210044 南京信息工程大学大气科学学院南京210044

本文利用中国气象台站观测降水、英国Hadley中心海温和NCEP/NCAR再分析数据集等资料,研究了2016年秋季中国南方降水异常偏多的环流特征及其海温影响。结果表明,2016年秋季东亚副热带西风急流偏强,我国南方地区位于急流入口区的右侧,有... 详细信息

本文利用中国气象台站观测降水、英国Hadley中心海温和NCEP/NCAR再分析数据集等资料,研究了2016年秋季中国南方降水异常偏多的环流特征及其海温影响。结果表明,2016年秋季东亚副热带西风急流偏强,我国南方地区位于急流入口区的右侧,有利于产生上升运动;同时西太平洋副热带高压强度偏强、面积偏大、位置偏北偏西,对应副高西南侧的东南风将热带太平洋的暖湿气流向我国南方输送,有利于降水偏多。另外,2016年秋季登陆我国的台风异常偏多,频繁活动的台风给我国南方带来了大量降水,也是导致我国南方降水异常偏多的原因之一。进一步研究表明,2016年秋季南方降水异常偏多主要与同期赤道西太平洋和东南太平洋海温异常偏高有关,上述海区的海温异常通过激发向下游传播的遥相关波列或通过Gill响应对东亚环流产生影响,进而有利于中国南方降水增多。通过CAM5.3(Community Atmosphere Model Version 5.3)一系列的敏感性试验,验证了上述的结果。

关键词：中国南方地区秋季降水环流特征海温异常数值模拟

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CMIP5模式对AMO与PDO模拟评估及未来预估

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大气科学学报 2021年第3期44卷 473-484页

作者：宋晗刘鹏陶丽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

利用1880—2009年海表温度(Sea Surface Temperature,SST)观测资料以及耦合模式比较计划第五阶段(Coupled Model Intercomparison Project phase 5,CMIP5)中4种情景(piControl、historical、RCP2.6、RCP4.5)下的模拟资料,通过资料对比,评估了CMIP5模式对两个最为重要年代际尺度模态——北大西洋年代际振荡(Atlantic Multidecadal Oscillation,AMO)和太平洋年代际振荡(Pacific Decadal Oscillation,PDO)的模拟性能,并分析了在不同增暖情景下,这两个海洋年代际模态的变化特征。结果表明:在historical和piControl情景下,多模式集合可以再现北太平洋、东太平洋和北大西洋海表温度的年代际变化中心,但模拟的AMO和PDO模态的振幅都偏弱,特别是PDO模态在东太平洋强度的再现能力较弱。与观测资料相比,在historical情景下对AMO和PDO时空特征模拟较好的模式有:CESM1-CAM5、FGOALS-g2、GISS-E2-H-CC、MIROC5和NorESM1-ME,多模式集合则有更好的模拟效果。在不同增暖情景下,AMO与PDO的空间特征基本一致且振幅差随增暖变化不明显,但是伴随全球增暖加强,两模态都呈现方差贡献减小的特征,尤其AMO模态。

关键词： CMIP5 AMO PDO SST 全球增暖

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基于热带印-太海温异常主要模态的夏季西太平洋副热带高压预测模型构建

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大气科学学报 2021年第3期44卷 405-417页

作者：钱代丽管兆勇徐菊艳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

利用1981—2018年国家气候中心的西太平洋副热带高压(Western Pacific Subtropical High,以下简称“西太副高”或“WPSH”)特征指数、美国国家海洋和大气管理局海表温度、美国气候预测中心NINO3.4指数资料,对热带印-太海洋海温异常(Sea ... 详细信息

利用1981—2018年国家气候中心的西太平洋副热带高压(Western Pacific Subtropical High,以下简称“西太副高”或“WPSH”)特征指数、美国国家海洋和大气管理局海表温度、美国气候预测中心NINO3.4指数资料,对热带印-太海洋海温异常(Sea Surface Temperature Anomaly,SSTA)主要模态及其与西太副高变动的可能联系进行了探讨,并基于这些联系建立了西太副高面积、强度和西脊点异常的预报方程。结果表明,热带印-太海洋上最重要的SSTA模态为纬向三极型,其次是纬向偶极型和东南-西北向跨南、北半球的“跷跷板”异常。这三种模态解释了印-太海洋海温异常中61.58%的方差,与太平洋El Nio、印度洋海盆尺度模、Ningaloo Nio等异常信号的出现密切相关。另外,这三种模态与夏季WPSH异常活动存在紧密联系。基于过去30 a稳定的相关关系建立的预报模型可较好地预报未来8 a夏季WPSH面积、强度和西脊点的异常。

关键词：热带印度洋-太平洋海温异常西太平洋副热带高压北半球夏季气候预测

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全球增暖1.5/2℃下中国区域极端降水的风险变化及其影响因子

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大气科学学报 2023年第1期46卷 97-109页

作者：朱连华祝颖锜姚壹壹石晨徐凡然赵暐昊江志红南京信息工程大学数学与统计学院江苏南京210044 南京信息工程大学江苏省应用数学中心江苏南京210044 南京信息工程大学江苏省系统建模与数据分析国际合作联合实验室江苏南京210044 吉林省气象科学研究所中高纬度环流系统与东亚季风研究开放实验室吉林长春130062 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

利用24个CMIP6全球气候模式的逐日降水模拟资料,基于广义极值分布(GEV)模型,研究了全球增暖1.5/2℃下我国20、50和100 a重现期极端降水的未来风险变化。可以发现,相对于历史时期(1995—2014年),全球升温1.5和2℃下极端降水发生概率风险... 详细信息

利用24个CMIP6全球气候模式的逐日降水模拟资料,基于广义极值分布(GEV)模型,研究了全球增暖1.5/2℃下我国20、50和100 a重现期极端降水的未来风险变化。可以发现,相对于历史时期(1995—2014年),全球升温1.5和2℃下极端降水发生概率风险空间分布相近,总体上呈现增加趋势,但额外增暖0.5℃将导致更高的风险。如50 a重现期极端降水,在增暖1.5/2℃下其重现期将分别变为17/14 a,极端降水将变得更加频繁。不同区域对气候变暖的响应存在区域差异,其中中国西部长江黄河中上游和青藏高原地区、中国东部长江黄河中下游及其以南地区,极端降水发生概率比达到3以上,局部更是达到5以上,为我国极端降水气候变化响应高敏感区域。进一步,基于概率分布函数从理论角度探讨了位置和尺度参数对发生概率风险的影响与贡献度量,并用于探讨极端降水气候平均态和变率变化对极端降水发生风险的影响,结果显示:位置和尺度参数的增量变化、风险变化率存在着显著的东西部差异,从而导致极端降水发生风险的影响因素存在差异。如中国西部尽管极端降水气候平均态和变率变化幅度不大,但因风险变化率较高,从而导致该区域的发生风险大幅增加;与之相反,中国东部风险变化率较小,但气候平均态和年际变率增幅较大,同样导致该区域风险增加依然较高;此外,相对于位置参数,全国大部分区域主要是尺度参数的变化导致极端降水未来风险增大。

关键词： CMIP6 极端降水全球变暖广义极值分布概率比

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2014年夏季长江流域持续性低温的大尺度环流异常

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大气科学学报 2021年第5期44卷 795-803页

作者：杜雪婷陆尔赵玮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

采用中国地面站气温逐日观测资料、NOAA全球逐日海表温度资料,及NCEP/NCAR的全球日均再分析资料,研究了2014年持续性低温的三维结构及大尺度环流异常。结果表明,2014年的低温异常,除了在陆地上区域性地出现在长江流域,还以大尺度带状的... 详细信息

采用中国地面站气温逐日观测资料、NOAA全球逐日海表温度资料,及NCEP/NCAR的全球日均再分析资料,研究了2014年持续性低温的三维结构及大尺度环流异常。结果表明,2014年的低温异常,除了在陆地上区域性地出现在长江流域,还以大尺度带状的形式、从陆地延伸到海洋上。这种带状异常不只出现在近地面,在大气各层(925~500 hPa)都能看到。分析指出,大气中的这个低温带主要由高纬大气环流异常造成。在位势高度场上,最重要的异常出现在高纬60°N,有呈带状的位势高度正距平,它引导(距平意义上的)偏北气流从正北和东北偏东方向侵入,在其南侧形成一带状的偏低温区。大气各层均呈现出这种在高纬有位势高度正距平、相应地在稍南的低纬(40°N)有位势高度负距平、两者之间为低温区的分布特征。从低层往上,这种配置型式整体表现出由南往北的倾斜,其垂直剖面表现为距平意义上的、大尺度、类似于锋面的倾斜结构。文中用简单的概念模型对此进行理解,认为这种结构是由大气动力异常和热力异常相互影响、共同作用而形成的。

关键词：持续性低温事件大气环流异常三维结构维持机制

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基于自动识别的近三十年华北地区冬季冷锋活动异常及其可能成因

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气象学报 2022年第5期80卷 721-731页

作者：秦育婧冯梦茹卢楚翰何书雅李丽平胡春丽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 江苏省常州市金坛区气象局常州213200 辽宁省生态气象和卫星遥感中心沈阳110166

利用1989-2018年ERA5再分析资料,使用适用于欧亚大陆的冷锋两步客观识别算法,得到冬季冷锋活动数据集。在此基础上,分析了近30年来华北地区冬季冷锋的活动特征,并讨论了冷锋活动异常的可能成因。结果表明:(1)华北地区是东亚大陆上冬季... 详细信息

利用1989-2018年ERA5再分析资料,使用适用于欧亚大陆的冷锋两步客观识别算法,得到冬季冷锋活动数据集。在此基础上,分析了近30年来华北地区冬季冷锋的活动特征,并讨论了冷锋活动异常的可能成因。结果表明:(1)华北地区是东亚大陆上冬季冷锋频数最多、活动最强的区域,且华北地区冷锋活动强度有明显的年际变化;(2)华北地区冷锋活动强年,从北大西洋到欧亚大陆上空存在一个明显的欧亚遥相关(EU)波列正位相,华北地区上空500 hPa为负位势高度异常,表明东亚大槽增强,相应的西伯利亚高压偏强;(3)欧亚大陆北部边缘海区为异常暖平流时,华北地区冷空气活动增强,冷锋活动也增强;(4)大西洋北部的海面温度(SST)异常可能通过激发对流层中、上层的罗斯贝波,该罗斯贝波向东传播经欧洲—西西伯利亚传至中国华北地区,从而影响华北地区的冷锋活动强度。

关键词：冷锋西伯利亚高压欧亚遥相关(EU)波列冷空气活动自动识别

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京津冀平原区冬季大气环境容量变化:观测与预估

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气象科学 2024年第2期44卷 210-221页

作者：王欣彤周波涛韩振宇胡跃鹏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南京210044 南京信息工程大学大气科学学院南京210044 国家气候中心北京100081

本文基于ERA5再分析数据,探究了京津冀地区冬季大气环境容量(Atmosphere Environmental Capacity,AEC)的时空变化特征以及相关影响因子。结果表明,冬季AEC在京津冀地区表现为西南部低,北部高的分布特征,其低值集中在平原区。京津冀平原... 详细信息

本文基于ERA5再分析数据,探究了京津冀地区冬季大气环境容量(Atmosphere Environmental Capacity,AEC)的时空变化特征以及相关影响因子。结果表明,冬季AEC在京津冀地区表现为西南部低,北部高的分布特征,其低值集中在平原区。京津冀平原区AEC变化与东亚冬季风、边界层高度、边界层内平均风速以及通风强度密切相关。东亚冬季风强、边界层高度高、边界层内平均风速大以及通风强度强,使得AEC偏高,反之亦然。进一步利用区域气候模式RegCM4对3个CMIP5全球气候模式的动力降尺度进行模拟,预估了京津冀平原区冬季AEC在RCP4.5和RCP8.5情景下的变化。结果显示,与1986—2005年相比,两种情景下京津冀平原区冬季AEC在21世纪中、末期都将下降,其中末期下降幅度高于中期、RCP8.5情景下的变化大于RCP4.5情景。上述变化与东亚冬季风减弱、东亚西风急流北移、边界层高度降低以及边界层内平均风速减小有关。

关键词：大气环境容量京津冀观测分析集合预估

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冷涡背景下东北地区短时强降水统计特征

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高原气象 2021年第3期40卷 510-524页

作者：陈相甫赵宇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

利用2011-2020年6-8月全国2400个地面自动站观测的逐小时降水资料和常规观测,结合美国NCEP/NCAR 1°×1°的6 h间隔再分析资料,基于站点统计了冷涡背景下东北地区短时强降水的时空分布特征。然后着眼降水落区,基于冷涡位置... 详细信息

利用2011-2020年6-8月全国2400个地面自动站观测的逐小时降水资料和常规观测,结合美国NCEP/NCAR 1°×1°的6 h间隔再分析资料,基于站点统计了冷涡背景下东北地区短时强降水的时空分布特征。然后着眼降水落区,基于冷涡位置、形状、发展阶段以及与热带系统的相互作用等将冷涡短时强降水分为西北气流型、纬向型、南涡型、副高型和经向型,并讨论了5类短时强降水的对流参数特征。结果表明:6月,冷涡短时强降水多由中涡造成,7月和8月主要由北涡引起。短时强降水主要发生在午后,17:00(北京时)达到峰值。冷涡短时强降水高频区位于辽宁,次高频区位于吉林中部、黑龙江中西部和东北部。不同类型的短时强降水,其降水落区在冷涡不同发展阶段有所差异。冷涡短时强降水发生在条件不稳定的大气中,西北气流型、纬向型和经向型短时强降水的850 hPa与500 hPa温差一般大于25℃;副高型和南涡型短时强降水的850 hPa与500 hPa温差一般小于24℃,但地面露点和可降水量明显比其他3类大。5类短时强降水的对流有效位能一般不超过1500 J·kg^(-1)。大多数情况下,副高型短时强降水发生在中等强度的垂直风切变环境中,其他4类发生在弱的垂直风切变环境中。

关键词：冷涡短时强降水合成分析对流参数垂直风切变

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长三角地区一次区域污染过程中细颗粒物的来源解析及其光学特性

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环境科学 2021年第2期42卷 556-563页

作者：夏丽朱彬王红磊康汉青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发实验室南京210044 南京信息工程大学大气与环境实验教学中心国家综合气象观测专项试验外场南京210044

为研究长三角地区细颗粒物污染的分布特征及其光学特性,选择在城市(苏州)、郊区(南京)和区域背景站(临安)同时进行PM_(2.5)采集并进行化学分析.这次污染过程中,苏州、南京和临安的PM_(2.5)平均浓度分别达到(169.8±56.5)、(169.9... 详细信息

为研究长三角地区细颗粒物污染的分布特征及其光学特性,选择在城市(苏州)、郊区(南京)和区域背景站(临安)同时进行PM_(2.5)采集并进行化学分析.这次污染过程中,苏州、南京和临安的PM_(2.5)平均浓度分别达到(169.8±56.5)、(169.9±51.2)和(154.0±54.9)μg·m^(-3).散度系数分析显示3个站点气象要素和PM_(2.5)化学成分的差异较小,PM_(2.5)污染呈现同步性和区域化特征.利用化学成分法估算的消光系数在苏州、南京和临安分别是(561±223)、(655±340)和(679±349) Mm^(-1),与能见度法估算的消光系数之间相关度较高(r为0.73~0.80).利用PMF模型解析PM_(2.5)的污染来源,二次硝酸(32%)和二次硫酸(25%)的占比最大,其次是生物质燃烧(16%)、不完全燃烧源(7%)、燃料燃烧(7%)、土壤地壳源(8%)和海洋源(5%).对PM_(2.5)消光系数的主要贡献源是二次生成的硝酸硫酸源、不完全燃烧和生物质燃烧源.与质量浓度的源贡献相比,二次硝酸硫酸源的占比降低了约4%,不完全燃烧源的贡献增加了5%,说明PM_(2.5)的各类源对其质量浓度和消光系数的贡献效率存在差别.

关键词：长三角细颗粒物气象要素消光系数来源解析

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无机离子对左旋葡聚糖光降解的影响

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环境化学 2021年第2期40卷 624-631页

作者：黄通杨池张春燕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

左旋葡聚糖(LG)被广泛作为生物质燃烧的示踪剂.然而,近年来研究表明左旋葡聚糖在大气中不稳定而会发生光降解.此外,对于大气中含量较高的SO_(4)^(2-)、NO_(3)-、NO_(2)-无机离子对LG光解的影响罕有报到.为此,本文模拟了液相中SO_(4)^(2-... 详细信息

左旋葡聚糖(LG)被广泛作为生物质燃烧的示踪剂.然而,近年来研究表明左旋葡聚糖在大气中不稳定而会发生光降解.此外,对于大气中含量较高的SO_(4)^(2-)、NO_(3)-、NO_(2)-无机离子对LG光解的影响罕有报到.为此,本文模拟了液相中SO_(4)^(2-)、NO_(3)-、NO_(2)-对LG光氧化行为的影响.结果表明,Na2SO_(4)、NaNO_(3)、NaNO_(2)条件下LG光解速率常数分别为0.208、0.182、0.165 min^(-1),均低于对照组(0.266 min-1),这表明无机离子的存在会减缓LG光降解速率.此外,这3种无机离子对LG光解产物中的低分子脂肪酸分布,甲酸/乙酸(C1/C2)比率均有重要的影响.其中,SO_(4)^(2-)存在下产物中戊二酸较多、NO_(3)-存在下产物中甲酸较多、NO_(2)-存在下产物中乙酸较多;NO_(2)-存在下产物中的C1/C2比率小于1与一般二次源中的C1/C2比率不一致,这表明由单一反应引起的C1/C2并不总是大于1.这些结果对于我们深刻理解大气液相中的有机物转化具有重要的参考价值.

关键词：无机离子左旋葡聚糖光降解脂肪酸

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