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2013年5月华南强降水与中国南海夏季风爆发

气象学报 2015年第3期73卷 442-458页

作者：赵欢张人禾温敏中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 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

利用2013年"华南季风强降水外场试验与研究"的外场试验数据、美国NCEP FNL资料和卫星云顶黑体辐射温度资料,对2013年5月7—17日华南地区出现的两次强降水过程(7—12日和14—17日)中的高低空环流以及相关气象要素场的变化进行... 详细信息

利用2013年"华南季风强降水外场试验与研究"的外场试验数据、美国NCEP FNL资料和卫星云顶黑体辐射温度资料,对2013年5月7—17日华南地区出现的两次强降水过程(7—12日和14—17日)中的高低空环流以及相关气象要素场的变化进行了对比分析。中国南海夏季风于5月第3候建立,两次过程分处于夏季风爆发前后。通过对比影响两次强降水过程的主要环流系统如南亚高压、高空副热带西风急流、500 hPa环流型、水汽来源等,指出影响两次强降水过程大尺度环流场之间的显著区别,说明南海季风爆发前后大尺度环流场对暴雨影响的典型差异。7—12日过程主要受北方锋面影响和南方暖湿气流辐合作用,导致华南地区出现南北两条雨带。14—17日过程则由于季风爆发后强的暖湿空气活动致使华南地区对流活跃,从而形成一条位于广东北部的雨带,此次过程强降水比第1次过程集中且对流性更强。两次降水过程的内在物理机制是一个准平衡态的热力适应过程,由于第2次过程降水更强,导致热源作用明显增强,动力向热力的适应过程也更显著。利用探空资料揭示出两次过程暖区暴雨大气热力和动力条件存在显著区别,7—12日南海季风爆发前的暖区暴雨主要受低层强垂直风切变导致的大气斜压不稳定影响;14—17日南海季风爆发后的暖区暴雨主要受高低空急流的强耦合作用影响。

关键词：华南强降水南海夏季风锋面探空资料

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华北地区气溶胶垂直分布的观测与分析

华北地区气溶胶垂直分布的观测与分析

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第33届中国气象学会年会

作者：孙强范学花夏祥鳌江苏省徐州市气象局中国科学院大气物理研究所中层大气和全球环境探测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

利用2006～2013年CALIOP激光雷达Level 1B数据的衰减后向散射系数、退偏比和色比观测,分析了华北地区大气气溶胶光学特性的垂直分布特征。统计结果显示:2010～2013年,华北地区4～8 km高度范围内衰减后向散射系数均值呈减小的趋势,而0～4... 详细信息

利用2006～2013年CALIOP激光雷达Level 1B数据的衰减后向散射系数、退偏比和色比观测,分析了华北地区大气气溶胶光学特性的垂直分布特征。统计结果显示:2010～2013年,华北地区4～8 km高度范围内衰减后向散射系数均值呈减小的趋势,而0～4 km高度范围内衰减后向散射系数均值呈增长趋势。说明2010年以后近地面层(0～2km)气溶胶散射作用逐渐增强,高层(4～8 km)气溶胶散射作用逐渐降低,这与近些年华北地区霾天气(颗粒物主要聚集在近地层)日趋增加,沙尘天气(沙尘气溶胶层经常存在于4～8 km的范围)有所减少相吻合。2006～2013年,华北地区冬季0～4 km高度范围内衰减后向散射系数均值最大,近地面层气溶胶散射作用最大,这与该地区冬季取暖燃烧排放增加有关。春、秋两季4～8 km高度范围内衰减后向散射系数均值较大;夏季0～8 km各高度范围内衰减后向散射系数均最小。说明春、秋季节的气溶胶散射贡献主要来自4～8 km的对流层上部大气。春季对流层上部的高衰减后向散射系数与华北地区春季频发的沙尘天气有关;秋季对流层上部的高衰减后向散射系数与华北收获季节的生物质燃烧有关。2008年以后,华北地区2～8 km范围内各高度层的退偏比均值逐年减小,这说明规则的球形气溶胶粒子在近几年有所增加。0～4 km范围的低层大气,2009年后色比均值缓慢增加。而6～8 km范围内的色比均值从2008年后一直都是减小的。说明2008年后对流层上部大气(4～8 km)气溶胶粒子的尺度在减小,这也与近几年沙尘天气减少,霾天增加的现象是一致的。0～8 km各个高度范围内的退偏比和色比均值春季最大,且退偏比随着高度的增加而增加。再次说明春季华北受沙尘天气影响,不规则的粗粒子气溶胶最多。夏、冬季节近地面层(0～2 km)退偏比和色比均值略大于2～4 km高度层,夏、冬两季近地面主要以人为活动排放的气溶胶为主,冬季除了汽车尾气排放和工业排放外,还有取暖增加的排放。近地面层易受人为活动影响混合一些不规则气溶胶。

关键词：气溶胶 CALIOP激光雷达衰减后向散射系数垂直分布光学特性

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建筑物上侧击雷的数值模拟

建筑物上侧击雷的数值模拟

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第33届中国气象学会年会

作者：张鑫谭涌波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

受电场畸变影响,闪电可能击中建筑物顶面、边缘、拐角处,而相关观测结果显示闪电也能够击中建筑物的侧面。目前针对建筑物侧击雷的雷电防护技术薄弱,侧击雷形成的巨大冲击波与强电磁辐射,对建筑物和人类的安全造成了极大的威胁。而由于... 详细信息

受电场畸变影响,闪电可能击中建筑物顶面、边缘、拐角处,而相关观测结果显示闪电也能够击中建筑物的侧面。目前针对建筑物侧击雷的雷电防护技术薄弱,侧击雷形成的巨大冲击波与强电磁辐射,对建筑物和人类的安全造成了极大的威胁。而由于观测手段的限制,现阶段还无法深入了解侧击雷的表现形式及其内在物理机理,因此有必要利用模式进行理论研究。本文基于三维闪电放电随机模式,设置模拟域为500m×500m×500m,将闪电先导发展起始点固定在模拟域顶边界中心位置,进行闪电三维空间发展形态的模拟试验,通过改变雷暴强度和建筑物高度,分析闪击点的位置和建筑物尖端处电场值的变化特征,探讨建筑物上侧击雷发生的可能性和影响因素。结果显示:（1）闪电能够击中建筑物拐点、侧边、顶面、侧面以及地面。其中侧击雷出现的概率低,与实际观测结果相似。（2）侧击雷的发生与雷暴强度及建筑物高度密切相关。在建筑物尺寸不变的情况下,随着雷暴强度的减小,在下行负先导减小到‐8MV时,首次出现闪电击中建筑物侧面。侧击雷随着雷暴强度的减小呈递增趋势。在雷暴强度较弱时,随着建筑物的增高,侧击雷的出现呈递减趋势。

关键词：雷暴强度建筑物高度侧击雷

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南京北郊夏季大气光化学污染特征研究

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环境科学与技术 2015年第3期38卷 102-107,130页

作者：陆玉霞邵平安俊琳南京信息工程大学经济管理学院江苏南京210044 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中国气象局气溶胶-云-降水重点开放实验室江苏南京210044

为了研究南京夏季光化学污染特征,于2013-05-18~2015-08-31连续观测了臭氧及其前体物的浓度及气象要素。结果表明：臭氧（O3）、氮氧化物（NOx）和挥发性有机物（VOCs）平均体积分数分别为（32.01±15.20）×10-9、（21.50±... 详细信息

为了研究南京夏季光化学污染特征,于2013-05-18~2015-08-31连续观测了臭氧及其前体物的浓度及气象要素。结果表明：臭氧（O3）、氮氧化物（NOx）和挥发性有机物（VOCs）平均体积分数分别为（32.01±15.20）×10-9、（21.50±14.02）×10-9、（33.16±25.20）×10-9,一氧化碳（CO）为（0.66±0.44）×10-6;O3体积分数小时均值最大值可达146.42×10-9;O3超过国家环境空气质量标准14.1%;有11 d出现霾现象,占整个观测时段的11.1%。观测点受周边源排放影响较大。在风速为2~3 m/s的西南风作用下,VOCs中的活性物种体积分数较高,O3体积分数易累积出现高值;偏东风主导下主要来自周围工业源和交通源排放的NOx、CO和VOCs等体积浓度易出现高值。臭氧产生效率（OPE）值比较低约为2.17±0.12。

关键词：工业区 O3 NOx VOCs OPE

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中国东北极端低温事件与阻塞环流、北极涛动的联系

中国东北极端低温事件与阻塞环流、北极涛动的联系

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第33届中国气象学会年会

作者：孙玉婷高庆九余汶樯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/大气科学学院气候动力学研究中心

本研究利用JRA-55逐日再分析资料和中国824测站逐日最低气温数据,分析了1961-2013年冬季中国东北地区极端低温事件的年代际变化和长期趋势及其与中高纬阻塞高压活动和北极涛动的关系。分析结果表明了在过去50余年,东北地区冬季极端低温... 详细信息

本研究利用JRA-55逐日再分析资料和中国824测站逐日最低气温数据,分析了1961-2013年冬季中国东北地区极端低温事件的年代际变化和长期趋势及其与中高纬阻塞高压活动和北极涛动的关系。分析结果表明了在过去50余年,东北地区冬季极端低温发生频率(TN10P)总体呈显著减少趋势,但最近10多年有所增加。对东北地区连续低温事件发生期间(冷期)环流的合成分析表明,贝加尔湖阻塞高压(贝湖阻高)通过影响其下游冷气团的积累而成为东北地区极端低温事件发生的关键天气尺度系统。从年际尺度上看,贝湖阻高活动强(弱)通过欧亚遥相关型(EU型)波列影响蒙古国到中国东北地区位势高度降低(升高),加强(减弱)冷空气输送,从而使TN10P趋于增加(减少)。在年代际尺度上,贝湖阻高指数(BBI)经历了1961/62-1994/95年的持续减弱和1995/96-2013/14年的恢复增强,受其影响,TN10P呈先减少后增多的变化特征,但其增长不明显。分析还表明,无论从年际还是年代际尺度上,北极涛动(AO)与TN10P均呈显著负相关关系。而且本研究利用波一流相互作用的动力理论分析了AO影响TN10P变化的内在机理,结果表明:1980s中期后,中高纬平流层下层西风风速偏强,准定常行星波活动通过极地波导进入平流层的传播会减弱,而通过低纬度波导向赤道的传播会增强。这造成了E-P通量在高纬度地区对流层上层值至平流层辐散加强,而在副热带地区对流层上层辐合加强,因而导致了北半球高纬度地区从对流层到平流层纬向平均纬向流和极夜急流加强,而副热带急流减弱,这造成了AO由负位相转为正位相状态,使得对流层阻塞不易发展和冬季风减弱,从而引起极端低温事件显著减少。总之,BBI和AO作为TN10P的关键影响因子,它们对TN10P的解释方差达57.3%,这对东北地区极端低温事件预测具有参考价值。

关键词：极端低温阻塞高压北极涛动准定常行星波

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河北省小麦白粉病发生气象等级动态预警

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生态学杂志 2015年第9期34卷 2489-2497页

作者：张蕾霍治国王丽吴立张桂香中国气象科学研究院北京100081 国家气象中心北京100081 南京信息工程大学气象灾害预警预报与评估协同创新中心南京210044 西安市人工影响天气办公室西安710016

根据河北省4县2001—2010年小麦白粉病病情和逐日气象资料,采用因子膨化、秩相关分析、通径分析、Bayes准则、模糊数学(Fuzzy)和广义回归神经网络(GRNN)等方法,筛选影响小麦白粉病发生的关键期和关键因子,建立了小麦白粉病发生气象等级... 详细信息

根据河北省4县2001—2010年小麦白粉病病情和逐日气象资料,采用因子膨化、秩相关分析、通径分析、Bayes准则、模糊数学(Fuzzy)和广义回归神经网络(GRNN)等方法,筛选影响小麦白粉病发生的关键期和关键因子,建立了小麦白粉病发生气象等级指标模型、基于Bayes准则的Fuzzy模型和基于Fuzzy模型的GRNN模型。结果表明:影响河北4县小麦白粉病发生气象等级的关键因子是前三候至当候的平均温度、前三候至当候的降水量、前三候至当候的降雨系数和前一候的小麦白粉病实际发生等级;3种预警模型具有层层递进的关系,预报准确率基于Fuzzy模型的GRNN模型>基于Bayes准则的Fuzzy模型>指标模型,并均超过了85%,可以用于对候尺度小麦白粉病发生等级进行中短期预报。

关键词：小麦白粉病 Bayes准则 Fuzzy模型广义回归神经网络预警

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利用地基多通道微波辐射计遥感反演华北持续性大雾天气温、湿度廓线的检验研究

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气象学报 2015年第2期73卷 368-381页

作者：郭丽君郭学良中国气象科学研究院云雾物理环境重点实验室北京100081 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

地基多通道微波辐射计可提供高时间分辨率的大气温、湿度和液态水含量廓线遥感探测数据,为大气层结及云雾形成和演变特征研究提供了重要手段,但对其观测数据的可靠性检验研究很少。本研究在对比晴空MonoRTM模拟亮温和微波辐射计观测亮... 详细信息

地基多通道微波辐射计可提供高时间分辨率的大气温、湿度和液态水含量廓线遥感探测数据,为大气层结及云雾形成和演变特征研究提供了重要手段,但对其观测数据的可靠性检验研究很少。本研究在对比晴空MonoRTM模拟亮温和微波辐射计观测亮温的基础上,利用华北地区2009—2013年11个雾天气过程的170个时次(其中30个为雾发生时次)的探空数据,检验了美国Radiometrics 35通道MP-3000A型微波辐射计(Microwave Radiometer Profiles,MWRP)探测的温度、水汽密度和相对湿度数据,并结合系留气艇和CloudSat云雷达等观测资料,检验了典型雾个例的MWRP反演的温、湿度廓线数据。与探空数据的比较表明,两者的温度(T)数据的相关系数超过0.98,水汽密度(ρ)的相关系数超过0.95,但相对湿度(RH)的相关系数只有0.67左右。总样本误差分析中MWRP反演的T比探空偏低约3℃,ρ的均方根误差(E)在1 g/m^3以内,RH在1—7 km高度偏大,总样本RH垂直平均E在18%左右,雾天时的RH垂直平均E在23%左右。与系留气艇观测数据比较表明,MWRP反演的T也偏低,但两种探测方式的T和RH在指示雾的发展演变过程中具有很好的一致性。CloudSat云雷达数据验证了MWRP反演显示中高层出现高RH区与云的存在有关。

关键词：地基多通道微波辐射计可靠性检验雾天气华北地区

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基于大尺度因子的小麦白粉病长期预测模型

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生态学杂志 2015年第3期34卷 703-711页

作者：于彩霞霍治国黄大鹏姜燕吴立中国气象科学研究院北京100081 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 国家气候中心北京100081 中国气象局应急减灾与公共服务司北京100081

根据1971—2008年全国小麦白粉病发生面积资料、1970—2008年大气环流特征量逐月资料及1970—2008年太平洋海温逐月资料,通过因子膨化、空间拓扑分析组合大气环流、海温因子,采用最优化处理、相关分析、相关稳定性检验、因子独立性检验... 详细信息

根据1971—2008年全国小麦白粉病发生面积资料、1970—2008年大气环流特征量逐月资料及1970—2008年太平洋海温逐月资料,通过因子膨化、空间拓扑分析组合大气环流、海温因子,采用最优化处理、相关分析、相关稳定性检验、因子独立性检验等方法,筛选对小麦白粉病影响稳定、显著、独立的大气、海温因子,分别构建基于大气环流及太平洋海温的全国小麦白粉病发生面积率预报预测模型。利用2009—2010年资料对模型进行预测检验,经回代及预测检验,大气环流模型回代检验等级正确率为81.6%,2009、2010年等级预测正确率为100%,模型总体评价正确率为82.5%。太平洋海温模型回代检验等级正确率为78.95%,2009、2010年预测检验正确率为100%,模型总体评价正确率为80%。大气环流模型较太平洋海温模型总体评价准确率略高。

关键词：小麦白粉病太平洋海温大气环流预测模型

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9个CMIP5模式模拟的大气质量海陆间迁移的季节循环

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大气科学学报 2015年第5期38卷 588-598页

作者：胡潮卢楚翰管兆勇常春辉气象灾害教育部重点实验室(南京信息工程大学) 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 天津市滨海新区气象局天津300457

选用CMIP5的9个模式的输出资料,分析了北半球海陆间大气质量的季节变化及其驱动因子。结果表明:模式模拟的北半球海陆间的大气质量存在显著的季节性迁移。太平洋和大西洋上的大气质量1月达全年最小,太平洋上的大气质量7月堆积达最大,而... 详细信息

选用CMIP5的9个模式的输出资料,分析了北半球海陆间大气质量的季节变化及其驱动因子。结果表明:模式模拟的北半球海陆间的大气质量存在显著的季节性迁移。太平洋和大西洋上的大气质量1月达全年最小,太平洋上的大气质量7月堆积达最大,而大西洋上的大气质量6月堆积达最大(比再分析资料揭示的结果晚1个月)。欧亚大陆上的大气质量12月堆积达全年最大,7月达全年最小。整层积分的大气质量流具有明显的季节变化特征,其中气柱上下层变化呈相反倾向,从而影响纬向垂直环流的季节反转和海陆间大气运动和质量输送。整层水汽质量的季节变化与大气质量的季节变化相反,它在北半球海陆间出现明显的纬向偏差,从而改变大气密度及纬向压力梯度,有利于推动海陆间大气质量的迁移。1月平均地面温度自西向东呈"负—正—负—正"交替分布,7月分布情形与之相反,表明季节变化过程中海陆间热力因素差异推动了大气质量在海陆间迁移。

关键词：大气质量季节循环海陆间重新分布海陆热力差异 CMIP5

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南京夏秋季大气干沉降水溶性离子特性及来源分析

南京夏秋季大气干沉降水溶性离子特性及来源分析

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第九届全国大气细及超细粒子技术研讨会暨第十四届海峡两岸气溶胶技术研讨会

作者：秦阳朱彬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

本研究利用采集的2014年7～10月南京地区84个有效干沉降样品,探讨了南京夏秋季大气干沉降中水溶性离子的化学成分及其来源.结果表明Ca2+和NH4+是主要的阳离子,日均浓度分别为115.7μeq·L-1和31.2μeq·L-1,分别占阳离子总量的6... 详细信息

本研究利用采集的2014年7～10月南京地区84个有效干沉降样品,探讨了南京夏秋季大气干沉降中水溶性离子的化学成分及其来源.结果表明Ca2+和NH4+是主要的阳离子,日均浓度分别为115.7μeq·L-1和31.2μeq·L-1,分别占阳离子总量的68.3％和18.6％.阴离子以SO42-、Cl-和NO32-为主,日均浓度为30.4、20.7和18.7μeq·L-1,共占总阴离子的89.2％,样品平均pH为6.2,干沉降偏中性.南京夏秋季节固定源(燃煤)对大气干沉降水溶性离子的贡献大于移动排放源(机动车),8月因举办青奥会而采取的环境管控措施对固定源的影响大于移动源.

关键词：干沉降水溶性离子化学特征来源南京

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