检索结果-内蒙古大学图书馆

激光与光电子学进展 2025年第7期 122-131页

作者：邹依珂吴莹马靖雯黄媛媛宁景辉付琪嘉南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室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

基于极轨卫星FY-3E搭载的红外高光谱大气垂直探测仪（HIRAS）的观测值，采用反向传播神经网络法，在华东区域开展大气温度、相对湿度垂直廓线反演研究，构建大气温湿度反演模型，并进行参数优化，得到反演精度较高的网络模型配置，以及... 详细信息

基于极轨卫星FY-3E搭载的红外高光谱大气垂直探测仪（HIRAS）的观测值，采用反向传播神经网络法，在华东区域开展大气温度、相对湿度垂直廓线反演研究，构建大气温湿度反演模型，并进行参数优化，得到反演精度较高的网络模型配置，以及全天候、高精度的大气温湿廓线产品。结果表明：1）使用ERA5数据的验证结果中，除云天低层平均误差（ME）绝对值大于1.00 K外，其余各气压层的温度ME范围为-1.00～1.00 K，均方根误差（RMSE）除了在云天的925～950 hPa高度层为～2.50 K，在其余高度层处均为0～2.00 K，最小值通常出现在200～500 hPa的高度层，即高层大气的温度反演精度更高；2）对于大气相对湿度的反演结果，其在低层和高层大气的ME较大，中层则较小，RMSE在中层较大，低层和高层较小；3）相较于晴空状态，云天状态下温湿度反演模型的精度略低；4）温湿度反演结果与探空数据之间的偏差稍大于其与ERA5数据之间的偏差，而误差随高度变化的趋势相似。HIRAS资料在反演晴空和云天大气温湿度性能方面总体上表现较好，反演精度较高。研究在大气温度和相对湿度的反演方法和技术方面具有重要的参考价值，可为未来的相关研究提供有益的启示。

关键词：红外高光谱大气垂直探测仪大气温湿廓线反向传播神经网络反演

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上升气流对雷暴云中电荷结构复杂程度影响的模拟

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大气科学 2025年第1期49卷 153-172页

作者：吴泽怡郭凤霞鲁鲜刘舟邓洁陈可王清源南京信息工程大学应急管理学院/气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044

为了进一步认识上升气流对雷暴云内复杂电荷结构特征的影响,利用加入起放电参数化方案的WRF模式对DC3试验中2012年6月6日一次出现反极性电荷结构的强雷暴过程进行模拟。结果表明,起电区对应强回波区,主要发生在上升气流区中心云水混合... 详细信息

为了进一步认识上升气流对雷暴云内复杂电荷结构特征的影响,利用加入起放电参数化方案的WRF模式对DC3试验中2012年6月6日一次出现反极性电荷结构的强雷暴过程进行模拟。结果表明,起电区对应强回波区,主要发生在上升气流区中心云水混合比大于0.2 g kg^(-1)的冰水混合区,非感应起电机制主导着雷暴云内的起电过程。上升气流区外围区域存在可观的电荷,主要是由气流将起电区域的荷电粒子向后水平输送形成的。同类粒子带电极性在较大范围内变化少,但由于各类粒子的含量和荷电量不同,导致净电荷密度分布呈现较复杂的结构。达到一定强度的上升气流可以破坏电荷区的连续性,导致对流区出现高密度的、正负极性交错分布的、范围更小的电荷区。层云区由于没有上升气流,荷电粒子主要源自上升气流区的水平输送,所以其电荷区分布较连续且范围较大,但电荷密度相对弱。处于不同生命期的单体由于上升气流强度和倾斜程度不同,单体间的水成物粒子分布特征会存在一定差异,使得反转温度和起电率出现较大不同,因此单体合并时上升气流区之间的电荷区更破碎,电荷结构更复杂。

关键词：雷暴电荷结构水成物粒子起电上升气流

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夏玉米高温热害的演变及其对环流指数的响应

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应用生态学报 2025年第1期36卷 178-186页

作者：黄进张方敏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/生态与应用气象学院南京210044

辨析高温热害与大尺度环流指数(LSCI)的可能联系有利于应对气候异常对夏玉米种植的影响。基于1980—2019年间河北、河南、山东、安徽、江苏的逐日最高气温数据及省级夏玉米单产记录,通过一阶差分处理、相关分析、回归分析评估了9种极端... 详细信息

辨析高温热害与大尺度环流指数(LSCI)的可能联系有利于应对气候异常对夏玉米种植的影响。基于1980—2019年间河北、河南、山东、安徽、江苏的逐日最高气温数据及省级夏玉米单产记录,通过一阶差分处理、相关分析、回归分析评估了9种极端温度指数刻画生育期高温热害的适用性;基于主成分分析识别了关键致灾因子的时空模态,进一步通过时滞相关性分析了其对环流指数的响应特征。结果表明:当高温阈值设置为32℃时,高温期的最大累积高温度日作为关键致灾因子能够更好地评估研究区高温热害的时空特征;高温热害的致灾强度呈现出明显的由南向北减少的空间分布格局;相比于其他子区域,研究区中部高温热害的增强趋势更显著;前期LSCI构建的线性回归模型对高温热害有一定模拟能力;太平洋暖池指数被识别为多个子区域高温热害的首要前兆信号。

关键词：高温热害大尺度环流指数夏玉米主成分分析

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一种地基云图分类算法及硬件加速实现

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电子测量与仪器学报 2025年第2期39卷 21-31页

作者：冯琳宋文强徐伟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 南京信息工程大学江苏省气象探测与信息处理重点实验室南京210044

地基云的自动观测和识别对分析大气运动趋势和天气预测具有指导意义。针对目前地基云图分类算法准确率不高、在嵌入式终端部署困难的问题,提出了一种基于残差网络结构的地基云图分类网络模型GBcNet及基于ZYNQ的硬件实现架构,PS端用于加... 详细信息

地基云的自动观测和识别对分析大气运动趋势和天气预测具有指导意义。针对目前地基云图分类算法准确率不高、在嵌入式终端部署困难的问题,提出了一种基于残差网络结构的地基云图分类网络模型GBcNet及基于ZYNQ的硬件实现架构,PS端用于加载模型的权重参数和云图数据,PL端实现DDR3读写控制和GBcNet的硬件加速。设计了滑窗、卷积层、池化层、批量归一化层和全连接层等模块的加速IP核。实验在CCSN数据集上进行,结果表明,提出的模型在PC端的准确率达到96.02%。采用现场可编程门阵列(FPGA)硬件加速后,准确率仍然保持在94.5%。与PC端模型的识别率相比,各云类的识别精度损失均不超过3%,整体精度损失小于1.5%;FPGA的最大资源占用不超过48%,单张地基云图推理时间为0.13 s。相较于现有地基云的识别方法,识别准确率高且推理时间较短。提出的识别模型和硬件加速方法为便携式地基云观测设备的研制提供了一种参考方案。

关键词：图像分类地基云图硬件加速 FPGA 残差网络

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1961—2023年中国降雨侵蚀力变化特征及未来趋势预估

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农业工程学报 2025年第4期41卷 50-58页

作者：高歌陈涛徐沅鑫国家气候中心北京100081 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 西藏自治区气候中心拉萨850000 四川省气候中心成都610072

为水土流失预防和科学治理提供参考,基于1961—2023年中国均一化逐日降水资料对降雨侵蚀力进行估算,并结合侵蚀性降雨特征开展降雨侵蚀力变化趋势和成因分析,并探讨降雨侵蚀力的极端变化,在此基础上,摸清中国及十大流域降雨侵蚀力变化... 详细信息

为水土流失预防和科学治理提供参考,基于1961—2023年中国均一化逐日降水资料对降雨侵蚀力进行估算,并结合侵蚀性降雨特征开展降雨侵蚀力变化趋势和成因分析,并探讨降雨侵蚀力的极端变化,在此基础上,摸清中国及十大流域降雨侵蚀力变化危险状况,并基于Hurst方法预估未来变化趋势。结果表明:1)1961—2023年,中国及东南诸河、西北诸河流域年降雨侵蚀力呈现显著增加趋势,西南诸河流域则呈现显著减少趋势,其余大多数流域增加趋势不明显;2)中国及十大流域大多年侵蚀性降雨量、雨日、平均降雨强度增加,其中平均降雨强度和/或降雨量的变化为大多数流域年降雨侵蚀力变化的主要成因;3)中国大部地区年最大日降雨侵蚀力增加,10年一遇次降雨侵蚀力1961—2023年相比1961—1990年呈增加的站点比例多达64.3%;4)近60年来,中国大部地区降雨侵蚀力变化具有危险性,站点比例达80%,其中降雨侵蚀力总量及极端都呈增加变化的类型在各流域均最为突出、范围最大;5)除西南诸河流域外,预估大多数流域年降雨侵蚀力未来变化趋势将均以持续增加为主。目前和未来气候条件对中国水土流失治理不容乐观,需根据降雨侵蚀力变化特点,因地制宜制定长期规划和采取有效措施。

关键词：降雨侵蚀变化极端趋势预估

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夏季西北太平洋副热带高压主模态年际变化特征及其季节预报模型

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大气科学 2025年第1期49卷 67-92页

作者：刘菲菲陶丽张俊凯南京信息工程大学大气科学学院南京210044 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 云南省临沧市气象局临沧677099

作为东亚夏季风环流系统的重要成员,夏季西北太平洋副热带高压(简称副高)活动对我国降水和西北太平洋上热带气旋活动有重要影响,但副高季节预测仍然具有挑战性。本文采用1979~2022年月平均海气资料和海气指数,基于信息流方法特有的因果... 详细信息

作为东亚夏季风环流系统的重要成员,夏季西北太平洋副热带高压(简称副高)活动对我国降水和西北太平洋上热带气旋活动有重要影响,但副高季节预测仍然具有挑战性。本文采用1979~2022年月平均海气资料和海气指数,基于信息流方法特有的因果关系来挑选副高主模态变化的预报因子,并建立预报模型。本文首先利用经验正交函数(Empirical Orthogonal Function,EOF)分解,得到1979~2020年副高变化的前两个主模态及其对应的主成分(PCs),其分别与El Ni?o衰减和La Ni?a发展关系密切。然后利用信息流和多元逐步回归筛选1980~2015年建模期间PC1和PC2的预报因子。PC1、PC2的预报因子均为7个,PC1的预报因子主要包括了Ni?o 4指数、赤道中太平洋北部海表温度(SST)等。PC2的预报因子主要包括了热带中太平洋北部SST、大西洋多年代际振荡(AMO)指数等,表明由春季PMM(Pacific meridional mode)发展起来的夏季La Ni?a和北大西洋SST对接下来夏季EOF2模态的形成有重要影响。1980~2015年期间预报PCs和实际PCs序列的相关系数达到0.91和0.88,并用该预报模型预报2016~2020年PCs序列,相关系数分别达到0.74和0.85。1980~2022年的预报重构场与实际观测场的区域平均时间相关系数、多年平均的空间相关系数分别为0.63、0.48,均通过99%的信度检验,且预报的效果很大程度上依赖于预报上限。我们还通过PCs值进行相似年份预报,以弥补重构场异常较弱的缺陷。

关键词：西北太平洋副热带高压信息流预报模型相似年预报

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夏玉米主产区月尺度极端气候的时空特征及其对产量影响

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灾害学 2025年第2期40卷 77-83页

作者：赵丽平黄进宫燕张彩林李旸张方敏山西省气象服务中心山西太原030002 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/生态与应用气象学院南京210044

量化夏玉米单产与极端气候的关系,有利于应对气候异常对玉米种植的影响。该文基于1980—2019年夏玉米主产省份94个站点的逐日降水、最高气温和最大风速数据,运用主成分分析和Mann-Kendall趋势检验,识别了夏玉米生育期内各月份极端气候... 详细信息

量化夏玉米单产与极端气候的关系,有利于应对气候异常对玉米种植的影响。该文基于1980—2019年夏玉米主产省份94个站点的逐日降水、最高气温和最大风速数据,运用主成分分析和Mann-Kendall趋势检验,识别了夏玉米生育期内各月份极端气候指数的时空特征,并通过一阶差分模型评估了夏玉米单产对极端气候的响应。结果显示:①强降水与极端高温的空间格局呈南高北低;②7、8月份,近60%的站点持续高温胁迫呈显著增强;③河北、山东、安徽的单产对极端高温的负效应更敏感,而河南与江苏则对强降水的负效应更敏感;④近40年极端气候波动,特别是7月高温加剧,导致各省份减产。该研究明确了多种极端气候事件的产量负效应,为夏玉米气象灾害的识别与防御提供科学依据。

关键词：夏玉米单产极端气候时空特征

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2022年长江中下游夏季极端高温干旱复合事件及陆面反馈的可能贡献

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大气科学 2025年第1期49卷 229-244页

作者：郭祎陈海山董寅硕南京信息工程大学气候系统预测与变化应对全国重点实验室/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 南京信息工程大学大气科学学院南京210044

2022年夏季长江中下游地区发生异常极端高温干旱复合事件,对社会经济造成严重影响。为了解此次极端复合事件的发生机理,本文基于观测和再分析资料,分析了此次极端复合事件的基本特征和异常环流特征,并结合陆气耦合指数,探讨与土壤湿度... 详细信息

2022年夏季长江中下游地区发生异常极端高温干旱复合事件,对社会经济造成严重影响。为了解此次极端复合事件的发生机理,本文基于观测和再分析资料,分析了此次极端复合事件的基本特征和异常环流特征,并结合陆气耦合指数,探讨与土壤湿度相关的陆面反馈对此次复合事件的影响及可能机理。结果表明,2022年8月长江中下游地区极端高温干旱复合天数高达20天,为1979年以来最高;西太副高异常西伸,南亚高压异常东伸,导致长江中下游地区为深厚的异常高压控制,局地表现为强烈的辐合下沉运动,下沉绝热增温是导致近地面温度变化的直接原因。同时西风急流北移增强,阻挡北方冷空气南下,不利于水汽在长江流域辐合,导致长江中下游降水异常偏少,进而形成此次极端高温干旱复合事件。此外,同期局地土壤湿度异常偏低,陆气耦合指数异常偏高,说明此时温度异常受到与土壤干燥有关的蒸发和感热加热的影响。合成分析结果表明,土壤湿度偏干会导致感热通量增加,有利于对流层中上层反气旋环流发展,异常高压在局地形成下沉运动,造成云量减少,入射短波辐射增加,进而导致地表增温且不利于降水的形成。回归分析的结果也进一步量化了长江中下游局地土壤湿度对温度的贡献为65.6%。陆气耦合及陆面反馈的作用对长江中下游地区温度的升高和降水的减少具有不可忽视的贡献。

关键词：长江流域极端高温干旱复合事件土壤湿度陆面反馈

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陆—气耦合对中国东部夏季高温事件影响的区域性差异及其可能机制

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大气科学 2025年第1期49卷 107-122页

作者：陈泠羽陈海山齐雅静南京信息工程大学气候系统预测与变化应对全国重点实验室/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 南京信息工程大学大气科学学院南京210044

针对陆—气耦合对中国东部夏季高温事件影响的区域性差异及可能的机制,利用ERA5-Land/GLDASNOAH再分析资料,基于“两步法”陆—气耦合指数,分析了中国东部陆—气耦合强度的空间分布特征,并探究了其对高温事件影响的区域差异及可能机制... 详细信息

针对陆—气耦合对中国东部夏季高温事件影响的区域性差异及可能的机制,利用ERA5-Land/GLDASNOAH再分析资料,基于“两步法”陆—气耦合指数,分析了中国东部陆—气耦合强度的空间分布特征,并探究了其对高温事件影响的区域差异及可能机制。结果表明,中国东部极端高温事件的发生与土壤湿度关系密切,表现为明显的负相关关系。其中,东北地区及长江中下游地区最为显著,且极端高温频次与土壤湿度异常变化的主模态均为南北反位相变化的偶极型分布。进一步分析发现陆—气耦合存在明显的空间差异,土壤湿度通过陆—气耦合对高温事件的影响也存在显著差异。东北地区的高温事件更易受土壤变干导致的感热增加影响,当土壤偏干时,蒸散减弱,伴随着潜热通量减少、感热通量增加,有利于地表增温;同时该地区阻塞高压发展,存在陆面热力异常加热,最终导致东北地区高温事件频发。而在长江中下游,高温事件主要受环流演变伴随的地表能量变化影响,发生高温事件时,西太平洋副热带高压西伸发展,云量偏少且短波辐射增强,伴随着下沉运动产生的绝热加热,陆面存在异常增暖,地表温度升高,有利于蒸散增强,使得土壤湿度降低,进而维持了地表增温的正反馈,为该地区高温事件发生提供了有利的环流形势。

关键词：中国东部地区陆—气耦合区域性差异土壤湿度极端高温

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城市洪涝风险的组合赋重方法研究与应用: 以淮安市为例

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水利水电技术(中英文) 2025年

作者：王金虎张东晖王钰尧南京信息工程大学应急管理学院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信息工程大学管理工程学院南京信息工程大学大气物理学院

城市洪涝灾害对人民的生命和财产安全造成了巨大的损失，客观、准确的对该灾害进行定量风险评估，对提高城市韧性发挥至关重要的作用。以淮安市为研究对象，从IPCC采纳的城市洪涝风险评估框架“危险性（Hazard）-暴露性（Exposure）-脆... 详细信息

城市洪涝灾害对人民的生命和财产安全造成了巨大的损失，客观、准确的对该灾害进行定量风险评估，对提高城市韧性发挥至关重要的作用。以淮安市为研究对象，从IPCC采纳的城市洪涝风险评估框架“危险性（Hazard）-暴露性（Exposure）-脆弱性（Vulnerability）”即“H-E-V”的框架出发，建立城市洪涝灾害风险的指标体系，基于随机森林算法计算洪涝因子对洪涝灾害的相对重要性，并以此作为客观权重，融合层次分析法确定各洪涝因子的主观权重。最后利用Kendall系数进行一致性检验并计算最优组合权重。使用优化后的新型指标赋权对淮安市的洪涝灾害风险进行精细化评估。结果表明：（1）利用Kendall法进行验证，协调系数W=0.1456，在0.05 显著性水平下，客、主观权重存在一定的一致性。（2）暴露性和脆弱性的影响显著高于危险性，尤其在主要河流水系和高人口密度区域，两者贡献更加突出。（3）淮安市中高风险区与洪泽湖、高邮湖、淮河及三河等主要河流水系分布关系密切，受人口密度、地均GDP等因素的影响清江浦区、涟水县西北、东部地区和淮安区的东南部也位于中高风险区。（4）利用网络爬取近年的极端灾害点进行验证，88%的极端灾害点位于较高及高等级规划的组合风险等级图中。对未来城市应对洪涝灾害起到借鉴作用。

关键词：城市洪涝灾害随机森林法层次分析法风险评估淮安市韧性城市极端天气降雨

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