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暴雨灾害 2020年第1期39卷 1-9页

作者：沈新勇张弛高焕妍王林李小凡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 浙江大学地球科学学院杭州310027

结合地理分布将中国北方高空冷涡划分为东北冷涡(120°—145°E,35°—60°N),华北冷涡(100°—130°E,30°—45°N)以及东蒙冷涡(100°—130°E,40°—55°N)三类,根据2000—2018年NC... 详细信息

结合地理分布将中国北方高空冷涡划分为东北冷涡(120°—145°E,35°—60°N),华北冷涡(100°—130°E,30°—45°N)以及东蒙冷涡(100°—130°E,40°—55°N)三类,根据2000—2018年NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料和日降水资料对19 a冷涡个例进行筛选对比,统计分析三类冷涡的活动规律,利用动态合成分析方法分析三类冷涡的结构和降水特征。结果表明:在490例高空冷涡个例中,遗漏的冷涡个例有2个,重复的个例有13个,剩下475例个例都能较好的被选出和归类,给出的三类冷涡定义较为合理。东北冷涡和东蒙冷涡在全年皆可生成,而华北冷涡在12月和2月没有发现。东北冷涡在4、5月生成最多,在3月和8月生成较少。华北冷涡在5月生成最多,冬季生成较少。东蒙冷涡在5、6、9三个月生成较多,在2、3和11月生成较少。对三类冷涡的动态合成分析表明:在结构方面,考察位势高度、温度、涡度、和等熵位涡分布,得到东北冷涡平均强度最强,东蒙冷涡次之,华北冷涡最弱;在降水方面,冷涡强度最强的时段,冷涡降水主要出现在高空急流出口区以北,对应有强的高层辐散。由于低层湿度分布以及水汽输送强度的不同,三类冷涡的降水大值中心位置有所差别,并且华北冷涡平均降水强度最大,东北冷涡次之,东蒙冷涡相对较小。

关键词：东北冷涡华北冷涡东蒙冷涡统计特征合成分析类型划分

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前期土壤湿度、海表面温度对中国夏季极端气温的预测能力评估

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大气科学学报 2019年第5期42卷 790-800页

作者：宋耀明邹永成王志福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

基于中国587站日最高、最低气温观测资料、月平均的ERA_interim土壤湿度(Soil Moisture,SM)再分析资料及扩展重建的海表面温度(Sea Surface Temperature,SST)资料(ERSST),对极端气温指数进行了定义,利用变形的典型相关分析和集合典型相... 详细信息

基于中国587站日最高、最低气温观测资料、月平均的ERA_interim土壤湿度(Soil Moisture,SM)再分析资料及扩展重建的海表面温度(Sea Surface Temperature,SST)资料(ERSST),对极端气温指数进行了定义,利用变形的典型相关分析和集合典型相关分析方法(Ensemble Canonical Correlation,ECC),分析了1979—2009年我国夏季极端气温与前期(春、前冬)SM、SST间的线性联系,建立了中国夏季极端气温预测模型,并对独立样本检验的效果进行了评估。结果表明:1)与中国夏季极端气温联系密切的前期SST异常的空间分布为类PDO(Pacific Decadal Oscillation)型,前期土壤湿度异常的区域为华南、青藏高原、东北和西北地区。2)交叉检验结果表明基于前冬预测因子的极端气温预测模型技巧高于春季,基于SM的极端气温预测模型技巧高于SST。3)独立样本检验表明基于前期SM、SST的ECC模型对中国东部夏季极端气温有一定的预测能力。因此,可以在夏季极端气温的预测业务中考虑前期SM、SST的影响。

关键词：夏季极端气温土壤湿度海表面温度典型相关分析

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基于CMIP6强迫模拟分析人为气溶胶的气候效应(一)——介绍NUIST模式评估结果

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大气科学学报 2020年第4期43卷 506-515页

作者：史湘军沈沛洁朱寿鹏吉璐莹张海鹏刘娇娇陈伯民李震坤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/东亚季风与区域气候变化科技创新团队/地球系统模拟中心江苏南京210044 美国夏威夷大学国际太平洋研究中心夏威夷檀香山96822 上海市气候中心上海200030

为减少不同气候模式评估气溶胶气候效应的差异,第六次耦合模式比较计划(Coupled Model Intercomparison Project Phase 6,CMIP6)直接给定了人为气溶胶强迫数据。因此,有必要基于此强迫数据重新评估气溶胶气候效应。本研究首先将CMIP6给... 详细信息

为减少不同气候模式评估气溶胶气候效应的差异,第六次耦合模式比较计划(Coupled Model Intercomparison Project Phase 6,CMIP6)直接给定了人为气溶胶强迫数据。因此,有必要基于此强迫数据重新评估气溶胶气候效应。本研究首先将CMIP6给出的描述人为气溶胶强迫的模块引入南京信息工程大学(Nanjing University of Information Science and Technology,NUIST)的地球系统模式(The NUIST Earth System Model,NESM)。之后,利用NESM模式评估地球辐射收支平衡对此人为气溶胶强迫的响应,并分析模式模拟结果的不确定性。评估给出的人为气溶胶有效辐射强迫为-0.45(±0.28)W·m^-2。其中,气溶胶直接辐射效应为-0.34(±0.01)W·m^-2,与第二次气溶胶比较计划(The second phase of Aerosol Comparisons between Observations and Models,AeroComⅡ)的评估结果基本一致;气溶胶对云辐射强迫的影响(包括半直接效应和间接效应)为-0.10(±0.30)W·m^-2,明显受到模式内部变率的干扰,具有较大的不确定性。

关键词： CMIP6 NESM 人为气溶胶有效辐射强迫不确定性

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基于地基遥感资料的厦门市污染边界层特征分析

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环境科学学报 2020年第2期40卷 450-458页

作者：蒋永成张晗昀张伟张玲陈德花郑辉谢祖欣陈进生厦门市气象局海峡气象开放实验室厦门市气象台厦门361012 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 福建省气象科学研究所福州350003 中国科学院城市环境研究所厦门361021

城市大气边界层是影响城市环境气象的重要研究对象,本研究利用新型地基遥感数据针对城市颗粒物污染过程开展边界层特征分析,旨在利用风廓线雷达和微波辐射计等高时空分辨率的遥感数据探讨边界层内大气运动、温湿条件的变化与近地面污染... 详细信息

城市大气边界层是影响城市环境气象的重要研究对象,本研究利用新型地基遥感数据针对城市颗粒物污染过程开展边界层特征分析,旨在利用风廓线雷达和微波辐射计等高时空分辨率的遥感数据探讨边界层内大气运动、温湿条件的变化与近地面污染累积的关系.结果表明:厦门地区颗粒物污染过程中,边界层内弱风层厚度较地面风速而言更能够代表边界层内扩散条件的变化,可以更好地表征和预测近地面污染的变化;在局地累积的污染过程中,边界层内存在较厚的弱风层,同时2 km以下的风场有明显的风向转变特征,导致边界层内不存在有效的传输和扩散,另外,污染时边界层垂直温差可以在一定程度上反映干季的垂直扩散条件,0~3 km温差与PM2.5浓度有着密切的联系;冷空气过程有将上游污染物向本地区输送的可能,城市边界层在东北大风的条件下伴随着显著的垂直下沉运动,有利于上空污染向下扩散.多源地基遥感数据联合分析能够进一步解释城市边界层内气象条件对于城市大气污染变化的影响,集合各设备的探测优势开展城市宜居和污染气象条件研究具有较高的科学性和可行性.

关键词：城市边界层风廓线雷达微波辐射计颗粒物污染海峡西岸

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长江三角洲霾天气PM_(2.5)中水溶性离子特征及来源解析

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中国环境科学 2019年第3期39卷 928-938页

作者：郭振东朱彬王红磊施双双井安康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

于2016年12月13日～2017年1月5日采集了徐州、东山、南京、寿县4个站点的PM_(2.5)样品,分析了水溶性离子的组成及其来源,并结合天气形势分析了长江三角洲地区大范围霾天气的形成消散及水溶性离子的时间变化特征.结果表明:观测期间徐州站... 详细信息

于2016年12月13日～2017年1月5日采集了徐州、东山、南京、寿县4个站点的PM_(2.5)样品,分析了水溶性离子的组成及其来源,并结合天气形势分析了长江三角洲地区大范围霾天气的形成消散及水溶性离子的时间变化特征.结果表明:观测期间徐州站PM_(2.5)平均质量浓度171.5μg/m^3,远高于其他3个站点,4个站点最主要的离子成分均为NO_3^-,SO_4^(2–),NH_4^+,Cl^-和Ca^(2+).在同一天气系统影响下,长江三角洲大范围区域污染物浓度变化基本一致,在没有大的区域输送的静稳天气下,各站点离子浓度容易受局地源影响,徐州站受燃煤影响,南京站受化学工业源影响为主,2个站点以SO_4^(2–)为主,东山站三面环湖,Cl^-在静稳天气有大幅上升,达到了6.12μg/m^3,寿县站受当地农业活动氨排放影响,NH_4^+有大幅上升,达到了25.09μg/m^3.4个站点PM_(2.5)和水溶性离子质量浓度随时间的变化趋势一致.弱高压的均压场形势下,并伴随有逆温层出现时有利于污染物的累积.主成分分析发现4个站点二次转化对PM_(2.5)有着最大的贡献率,4个站点贡献率分别为39.83%、42.27%、50.56%和38.40%.

关键词：长江三角洲水溶性离子来源解析

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基于支持向量机回归和小波变换的O3预报方法

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中国环境科学 2019年第9期39卷 3719-3726页

作者：苏筱倩安俊琳张玉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 青海省人工影响天气办公室青海西宁810001

使用南京工业区2016年6月1日~8月15日的臭氧(O3)、O3前体物及常规气象数据,结合多元线性回归(MLR)方法和小波变换(WT)改进支持向量机回归(SVR)对O3小时浓度的预报精度.结果表明,通过WT方法将一个高变异性的序列转化为多个低变异性的序... 详细信息

使用南京工业区2016年6月1日~8月15日的臭氧(O3)、O3前体物及常规气象数据,结合多元线性回归(MLR)方法和小波变换(WT)改进支持向量机回归(SVR)对O3小时浓度的预报精度.结果表明,通过WT方法将一个高变异性的序列转化为多个低变异性的序列后再处理可提高预报精度,M-WT-SVR预报的决定系数(R^2)达到0.90,平均绝对误差(MAE)、平均绝对百分误差(MAPE)和均方根误差(RMSE)分别为3.86×10^-9、28.26%和5.57×10^-9,优于M-SVR和SVR.低层细节序列主要与NO、NO2和芳香烃有关,而更高层的近似序列受到气象条件、前体物和O3前期浓度共同影响.与经典的MLR方法相比,M-WT-SVR对O3小时浓度的预报有明显优势.

关键词：支持向量机回归小波变换多元线性回归臭氧预报臭氧小时浓度

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支持向量机回归在臭氧预报中的应用

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环境科学 2019年第4期40卷 1697-1704页

作者：苏筱倩安俊琳张玉欣梁静舒刘静达王鑫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 青海省人工影响天气办公室西宁810001 中国气象局气象探测中心北京100081

采用南京工业区2016年5月20日～8月15日这一高臭氧(O_3)期的O_3、O_3前体物和常规气象资料数据,利用支持向量机回归(SVMr)方法分别预报O_3的小时值、日最大值和最大8 h滑动平均值.结果表明,O_3小时值预报的相关系数(R^2)为0. 84,平均绝... 详细信息

采用南京工业区2016年5月20日～8月15日这一高臭氧(O_3)期的O_3、O_3前体物和常规气象资料数据,利用支持向量机回归(SVMr)方法分别预报O_3的小时值、日最大值和最大8 h滑动平均值.结果表明,O_3小时值预报的相关系数(R^2)为0. 84,平均绝对误差(MAE)和平均绝对百分误差(MAPE)分别为3. 44×10-9和24. 48,O_3前期浓度、紫外B波段辐射(UVB)和NO_2浓度是关键因子. O_3日最大值预报的主要因子是NO_x在07:00的浓度和UVB.预报O_38 h时UVB和气温起重要作用.加入前体物项能够使O_3的预报精度提升10%～28%.与多元线性回归方法相比,SVMr对O_3浓度的预报有明显优势.

关键词：支持向量机回归臭氧预报臭氧小时值臭氧日最大值臭氧日最大8 h滑动平均

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区域气候模式CWRF对东亚冬季风气候特征的模拟

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地球科学进展 2020年第3期35卷 319-330页

作者：王冰笛李清泉沈新勇董李丽汪方王涛梁信忠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 国家气候中心/中国气象局气候研究开放实验室北京100081 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 广东珠海519082 沈阳区域气候中心辽宁沈阳110166 Earth System Science Interdisciplinary Center University of MarylandMDUSA20742

利用1979-2016年欧洲中期天气预报中心的ERA-Interim大气再分析资料及美国国家海洋和大气管理局的ERSSTv4海表面温度资料驱动区域气候模式CWRF,对东亚冬季风气候特征进行模拟和评估。结果表明:CWRF模式能够较好地再现东亚冬季风环流的... 详细信息

利用1979-2016年欧洲中期天气预报中心的ERA-Interim大气再分析资料及美国国家海洋和大气管理局的ERSSTv4海表面温度资料驱动区域气候模式CWRF,对东亚冬季风气候特征进行模拟和评估。结果表明:CWRF模式能够较好地再现东亚冬季风环流的平均特征,包括低层大陆冷高压的位置、中心强度以及高低层风场的变化特征,对北风出现区域和频率的模拟也与再分析资料的结果相符。该模式模拟的中国地区的气温、降水分布与观测基本一致,水汽输送也与再分析资料吻合,来自孟加拉湾的水汽为华南降水所需的水分起着至关重要的作用。对视热源和视水汽汇的模拟结果表明,模式较好地模拟出了东亚大陆与邻近海域的热力差异。分析结果均表明,区域气候模式CWRF具备模拟东亚冬季风主要特征的能力。

关键词：区域气候模式东亚冬季风数值模拟 CWRF 冬季风指数

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海宁市近地面臭氧污染特征及气象影响因素

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科技通报 2021年第2期37卷 7-13页

作者：秦亚兰何斌李可凌佳瑶朱情逸丁晓敏海宁市气象局浙江海宁314400 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/资料同化研究与应用中心南京210044 嘉兴市气象局浙江嘉兴314050 泗洪县气象局江苏泗洪223900

基于2015-2018年逐小时的臭氧(O3)浓度、逐日最大8 h滑动平均浓度数据,分析了海宁市近地面O3浓度、超标的主要特征,并结合气象资料初步讨论了气象因素对O3浓度的影响。结果表明:(1)海宁市O3污染季节特征明显,春季最重、夏季、秋季次之... 详细信息

基于2015-2018年逐小时的臭氧(O3)浓度、逐日最大8 h滑动平均浓度数据,分析了海宁市近地面O3浓度、超标的主要特征,并结合气象资料初步讨论了气象因素对O3浓度的影响。结果表明:(1)海宁市O3污染季节特征明显,春季最重、夏季、秋季次之、冬季最轻,主要污染时段是3~10月;2015-2018年O3浓度和各级超标日数总体上呈现出不明显地下降趋势,其中春、秋季保持平稳,夏季下降不明显,冬季下降趋势明显;(2)O3浓度呈现"单峰"型日变化特征,最低浓度出现在06时左右,最高浓度出现在14时前后,主要超标时段是12时~17时;(3)O3浓度与气温、日照时数表现为显著的正相关,与相对湿度、风速则表现为显著的负相关,表明较高的气温、较长的日照对于高O3浓度的出现具有正作用,而较高的相对湿度、较大的风速均不利于高浓度O3的出现。

关键词：臭氧浓度超标率气象因素相关关系

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利用次溴酸盐氧化结合盐酸羟胺还原法测定大气气溶胶样品铵态氮同位素

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应用生态学报 2019年第6期30卷 1847-1853页

作者：项妍琨曹芳杨笑影翟晓瑶章炎麟南京信息工程大学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

硝酸铵、硫酸铵和硫酸氢铵等铵盐作为PM2.5中主要的二次无机气溶胶污染物,在灰霾形成过程中发挥了重要作用.关于其来源及转化过程的研究备受关注.本文在前人研究基础上,基于稳定同位素分析技术改进了样品进样量,增加了调节浸提液pH的步... 详细信息

硝酸铵、硫酸铵和硫酸氢铵等铵盐作为PM2.5中主要的二次无机气溶胶污染物,在灰霾形成过程中发挥了重要作用.关于其来源及转化过程的研究备受关注.本文在前人研究基础上,基于稳定同位素分析技术改进了样品进样量,增加了调节浸提液pH的步骤,给出了一种能够快速、准确测量大气样品中铵态氮同位素的化学转化方法.即向含有0.25μg·mL-1铵态氮的4 mL大气气溶胶滤膜样品浸提液中加入碱性次溴酸盐溶液,使铵盐(NH4+)氧化为亚硝酸盐(NO2-);然后通过调节pH值,在pH<0.3的条件下,使用盐酸羟胺将亚硝酸盐(NO2-)还原为氧化亚氮气体(N2O),最终通过Precon-GasBench-IRMS系统的连用实现大气气溶胶样品中的铵态氮同位素的测定.该方法所需进样含量低,避免了剧毒易制爆试剂的使用,重复测试精确度可达到0.2‰(n=10).通过调节大气气溶胶滤膜样品浸提液的pH可提高还原效率(约100%).测量精确度和准确度满足了大气气溶胶中颗粒态铵的测定,有助于进一步开展大气铵盐的来源、化学转化过程、传输沉降等研究.

关键词：化学转化法铵态氮同位素比值 PM2.5 大气气溶胶

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