检索结果-内蒙古大学图书馆

大气科学学报 2023年第3期46卷 431-440页

作者：刘艺朦魏江峰赵景文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江苏南京210044 海南省气象探测中心海南省南海气象防灾减灾重点实验室海南海口570203

模式的不同参数化方案会对模拟的天气和气候产生影响,但如何影响陆气耦合还不是很清楚。利用WRF 4.0模式设计了一组16种不同参数化方案组合的集合试验,对华北地区2013年夏季气候进行模拟。结果表明,不同积云对流参数化方案对模拟的降水... 详细信息

模式的不同参数化方案会对模拟的天气和气候产生影响,但如何影响陆气耦合还不是很清楚。利用WRF 4.0模式设计了一组16种不同参数化方案组合的集合试验,对华北地区2013年夏季气候进行模拟。结果表明,不同积云对流参数化方案对模拟的降水平均态影响较大,其次是短波辐射方案,而微物理方案影响较小。进一步利用潜热通量(LH,Latent Heat flux)和土壤湿度(SM,Soil Moisture)、抬升凝结高度(LCL,Lifting Condensation Level)的相关系数R(SM,LH)和R(LH,LCL)表征陆气耦合过程,评估了陆气耦合对不同参数化方案的敏感性。模式模拟的R(SM,LH)在不同区域随着平均降水、相对湿度的增加以及平均短波辐射的减少而减小,而R(LH,LCL)的变化正好相反。它们内在的物理机制类似,与气候态的干湿变化密切相关,即随着土壤湿度趋于饱和,蒸散发过程逐渐受太阳辐射的限制,陆面对大气的影响减弱。另外,陆气耦合强度受积云对流方案、微物理方案和短波辐射方案的影响而产生差别,这与不同参数化方案模拟的气候态的不同密切相关,因此本研究对于WRF 4.0模式中参数化方案特别是积云对流方案的选择同样有着重要的指导意义。

关键词：陆气耦合 WRF 4.0 参数化方案抬升凝结高度

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臭氧含量变化对星载红外高光谱探测仪亮度温度模拟的影响

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地球物理学进展 2022年第5期37卷 1818-1824页

作者：官莉刘薇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

本文以搭载在风云三号D星上的红外高光谱探测仪(High-Spectral Infrared Atmospheric Sounder,简称HIRAS)为例,评估了通用快速辐射传输模式RTTOV(版本12)中臭氧含量空间和季节变化对模拟的红外高光谱探测仪亮度温度的影响.分析2019—202... 详细信息

本文以搭载在风云三号D星上的红外高光谱探测仪(High-Spectral Infrared Atmospheric Sounder,简称HIRAS)为例,评估了通用快速辐射传输模式RTTOV(版本12)中臭氧含量空间和季节变化对模拟的红外高光谱探测仪亮度温度的影响.分析2019—2020年AIRS反演的全球臭氧浓度分布发现:臭氧主要集中在平流层1~50 hPa的高度,有明显的纬度带分布和季节变化;赤道地区臭氧浓度高,两极地区臭氧浓度低,变化范围约8 mg/m^(3).同一地点臭氧浓度有较明显的季节变化,变化幅度在±3 mg/m^(3)之间.用RTTOV模拟的HIRAS亮度温度对臭氧浓度变化的强敏感区主要在中心波长9.8μm的臭氧强吸收带波段,引起的亮温差可以达到几K的量级,其余通道(尤其是窗区)对臭氧浓度变化不敏感.RTTOV中给出的臭氧浓度缺省值在中低纬度地区偏低,而在极区赋值则偏高,使得模拟的HIRAS臭氧吸收通道亮温值在极区偏高、赤道地区偏低.贴近真实分布的臭氧浓度反演值模拟的9.8μm的亮温比用缺省值模拟的亮温更接近观测值,观测O与模拟B差(O-B)的平均值在0 K附近,概率密度函数分布从偏度和峰度参数的角度都更符合正态分布,而臭氧浓度用缺省值模拟的亮温有明显的正偏差.建立了全球逐月臭氧浓度廓线数据库,垂直101层、水平分辨率1°×1°,提供给资料同化时作为臭氧廓线的输入.

关键词：红外高光谱探测辐射传输模式RTTOV 臭氧

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2022年夏季长江流域干旱的水循环模拟和分析

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大气科学学报 2023年第6期46卷 813-824页

作者：程浩秋魏江峰宋媛媛单昱峰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/大气科学学院江苏南京210044

基于WRF-WVT水汽追踪模式,对2022年6—8月长江流域极端干旱情况下的水循环进行模拟研究,分析了长江流域蒸散发对长江流域局地和非局地降水的影响。结果表明,2022年夏季干旱导致长江中下游陆地水储量在5—8月期间减少100~150 mm。6—8月... 详细信息

基于WRF-WVT水汽追踪模式,对2022年6—8月长江流域极端干旱情况下的水循环进行模拟研究,分析了长江流域蒸散发对长江流域局地和非局地降水的影响。结果表明,2022年夏季干旱导致长江中下游陆地水储量在5—8月期间减少100~150 mm。6—8月长江流域约45%的蒸散发在当地和华北形成降水,其中6月长江流域蒸散发主要贡献当地降水,而7、8月对当地和华北降水的贡献大致相等。6—8月长江流域蒸散发贡献的当地降水逐月减少,总量为8.2×10^(7) m^(3)(长江流域平均91.2 mm),并且降水强度越高当地蒸散发贡献率越小,对当地降水贡献最大的区域为四川盆地附近(最大超过40%)。长江流域蒸散发为华北提供的降水在6—8月先增多后小幅度减少,总量为5.3×10^(7) m^(3)(华北平均58.4 mm),并且降水强度越高长江流域蒸散发贡献率越大。2022年夏季长江流域蒸散发对当地和华北地区暴雨的贡献率都为12%左右。

关键词：长江流域干旱降水水循环水汽追踪

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平流层温度异常对夏季北极气旋发展与维持的影响分析

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大气科学学报 2024年

作者：白亚雯卢楚翰孔阳陶玮丁留贯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无锡学院中国气象局生态系统碳源汇重点开放实验室安徽省气象台

北极气旋是影响北极的重要天气系统，与温带气旋不同，一些气旋发展与维持过程受到对流层顶极涡（Tropopause Polar Vortex，TPV）作用，其增强、维持以及垂直结构存在明显差异。本文选取不同气旋过程，利用WRF数值模拟方法，设计模拟... 详细信息

北极气旋是影响北极的重要天气系统，与温带气旋不同，一些气旋发展与维持过程受到对流层顶极涡（Tropopause Polar Vortex，TPV）作用，其增强、维持以及垂直结构存在明显差异。本文选取不同气旋过程，利用WRF数值模拟方法，设计模拟试验分析对照平流层热力异常对夏季不同类别北极气旋及对应降水的影响。通过研究分析发现，与TPV联系紧密的气旋个例，其发展和维持受平流层高位涡向下侵入到对流层的影响，具有明显的准正压以及上暖下冷结构。敏感性试验中，减弱对流层上部及以上水平热力差异后，对流层顶的折叠特征明显减弱，与之对应气旋中心区域的平流层下侵位涡以及绝对涡度明显减弱，导致气旋中心强度及对应降水均发生显著的降低。与之相反，在另一个与TPV活动无关的北极气旋过程中，其形成发展主要受到斜压不稳定的作用，平流层的水平热力差异对气旋强度、降水量均未表现出显著的变化特征。

关键词：北极气旋平流层温度异常位涡斜压不稳定北极降水

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CMIP6-WACCM模式对北半球反气旋型Rossby波破碎趋势的预估

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气象科学 2023年第6期43卷 723-735页

作者：李瑶瑶施春华郭栋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 泰安市气象局山东泰安271000

利用CMIP6中的CESM2-WACCM模式逐日资料,预估未来2020—2099年SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5三种不同排放情景下北半球对流层顶附近反气旋型Rossby波破碎(Anticyclonic Rossby Wave Breaking,AWB)的空间分布、发生频率、水平尺度、对称结构及其长期趋势。总体而言,未来四个季节AWB都在北太平洋和北大西洋有高频区。夏季北太平洋高频区发生频数显著多于北大西洋高频区,其他三季相反。两高频区在三种不同情景下,AWB物质经向输送通常以对称输送为主,但北太平洋区内冬、春、秋三季在SSP2-4.5情景下AWB物质向极净输送,北大西洋区内夏季在SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下AWB物质向赤道净输送。未来的长期趋势显示,两高频区内各季节的AWB发生频数、水平尺度和物质向极输送主要呈减小(减少)趋势,且温室气体排放量越大,减小趋势越显著。在SSP5-8.5情景下,北太平洋夏季AWB总面积变化趋势为-365.5个1°×1°标准经纬度网格/10 a,该变化由区域内AWB平均尺度减小(-2.7个标准化网格/10 a)和发生频率减少(-1.9个/10 a)共同导致;该区域的向极输送率变化率为-0.0165/10 a。北大西洋秋季AWB发生频数变化率为-2.3个/10 a,导致其总面积则以-440.4个标准化网格/10 a的速度减小。

关键词：反气旋型Rossby波破碎 CMIP6 WACCM模式预估

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2016与2020年江淮流域梅雨期降水准双周振荡特征的对比分析

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气象学报 2023年第2期81卷 235-257页

作者：钟倩媚马静王璐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 南京信息工程大学大气科学学院南京210044

利用海温和多种大气环流再分析资料以及中国逐日降水站点观测数据,通过滤波、合成等方法对2016和2020年江淮流域梅雨期降水的准双周振荡特征进行了对比分析。结果表明,这两年江淮流域准双周振荡降水均异常偏多,但2016年的降水准双周振... 详细信息

利用海温和多种大气环流再分析资料以及中国逐日降水站点观测数据,通过滤波、合成等方法对2016和2020年江淮流域梅雨期降水的准双周振荡特征进行了对比分析。结果表明,这两年江淮流域准双周振荡降水均异常偏多,但2016年的降水准双周振荡强度及低频异常降水较2020年更为显著。中国南海和西太平洋对流层低层向西北方向移动的低频反气旋以及中高纬度对流层中高层随西风急流向东南方向传播的低频气旋是引起2016年江淮流域降水准双周振荡的主要原因。2020年江淮流域降水的准双周振荡受到日本南部向西南方向移动的低频气旋、菲律宾海向西北方向移动的低频反气旋以及中高纬度地区随极涡西向旋转而西移的低频气旋的共同影响。中国南海和热带西太平洋以及热带印度洋的持续海温正异常通过海-气相互作用激发并维持了2016年中国南海与西太平洋上空异常对流活动以及大气环流系统的准双周振荡。2020年黑潮及其延伸区和西北太平洋海温正异常通过海-气相互作用激发了该区域异常低频气旋反气旋交替生成和移出,调控西北太平洋副热带高压的进退,进而影响江淮流域降水的准双周振荡。在2016和2020年,对流层低层异常反气旋有利于海温的升高,海温正异常进一步激发大气低层异常气旋性环流,而异常气旋性环流会导致洋面变冷出现海温负异常,海温负异常又会促进异常反气旋环流的发展,通过这种准双周尺度上的海-气相互作用,对流层低层的大气准双周振荡信号可持续地向江淮地区传播,从而影响江淮流域梅雨期降水的准双周振荡。

关键词：准双周振荡梅雨西太平洋低频反气旋中高纬度低频气旋

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梅雨降水季节预测的多方法比较

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大气科学学报 2024年第2期47卷 313-329页

作者：李琳菲杨颖朱志伟王蔚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 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100086 上海市闵行区气象局上海201199

基于1961—2000年逐月降水观测资料和全球大气再分析资料,分析了6—7月长江中下游(108°~123°E,27°~33°N)梅雨的时空分布特征。通过观测诊断和数值试验确定了影响梅雨异常偏多的3个前期因子:4—5月平均的西北太平洋... 详细信息

基于1961—2000年逐月降水观测资料和全球大气再分析资料,分析了6—7月长江中下游(108°~123°E,27°~33°N)梅雨的时空分布特征。通过观测诊断和数值试验确定了影响梅雨异常偏多的3个前期因子:4—5月平均的西北太平洋海平面气压正异常;3月至5月北大西洋海平面气压负变压倾向;1月至4月西伯利亚的2 m温度负倾向。利用这3个具有物理意义的影响因子构建了梅雨季节预测模型,该模型在训练期(1961—2000年)和独立预测期(2001—2022年)均具有显著的预测技巧(相关系数分别为0.79和0.77,均方根误差分别为0.59和0.68)。同时,基于相似的潜在预测因子,对比了利用偏最小二乘回归方法和5种机器学习方法(随机森林、轻量级梯度提升机、自适应提升、类别型特征提升、极端梯度提升)建立的预测模型的技巧。虽然训练期(1961—2000年)偏最小二乘回归和机器学习建模拟合效果更高,但在独立预测期(2001—2022年)上述模型的预测技巧显著降低(相关系数均低于0.44,均方根误差均大于0.93),出现了明显的过拟合问题。本研究强调梅雨的短期气候预测应建立在物理机制基础之上,而使用机器学习方法需谨慎。

关键词：梅雨季节预测物理经验预测模型机器学习

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区域性极端骤发干旱与传统干旱事件形成过程的对比

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气候变化研究进展 2022年第3期18卷 319-327页

作者：叶天余锦华施欣池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 宁波市鄞州区气象局宁波315194

2009/2010年云贵地区(YGR)和2013年夏季中南地区(CSC)发生了近几十年以来最严重的干旱事件。文中对比了两次干旱事件的发展速度,基于水分收支原理,诊断影响干旱发展的物理过程。结果显示,CSC干旱发展前,温度升高,蒸散发增加,土壤湿度减... 详细信息

2009/2010年云贵地区(YGR)和2013年夏季中南地区(CSC)发生了近几十年以来最严重的干旱事件。文中对比了两次干旱事件的发展速度,基于水分收支原理,诊断影响干旱发展的物理过程。结果显示,CSC干旱发展前,温度升高,蒸散发增加,土壤湿度减少,高温和降水减少对干旱有触发作用;而YGR的降水减少使干旱开始发展。CSC干旱事件发展迅速,YGR干旱事件发展缓慢,同时前者干旱的维持和恢复时间也短于后者,这些差异与蒸散发过程强弱有关。CSC干旱事件发展阶段,蒸散发过程强,平均为4.7 mm/d,8 d时间,土壤湿度从45%减少到20%,促使干旱快速形成(典型骤发干旱)。YGR干旱发展阶段,蒸散发过程弱,平均为1.7 mm/d,土壤湿度从45%减少到20%历时2个多月(传统干旱)。蒸散发的强弱主要与区域大气柱的水汽净辐散有关。CSC干旱发展阶段,其大气柱水汽净辐散达每天3.1 kg/m^(2),增强了陆气水分交换,使蒸散发远大于降水,土壤湿度快速下降,加快干旱发展速度。YGR的区域大气柱水汽净辐散为每天1.1 kg/m^(2),只有CSC的1/3,使干旱发展缓慢。两个干旱事件的大气柱水汽净辐散主要发生在经向方向,即由区域北界相对较强的经向水汽输送引起。

关键词：骤发干旱传统干旱土壤湿度蒸散发大气柱水汽净辐散

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双低空急流对“21·7”河南极端暴雨的影响

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大气科学 2023年第5期47卷 1611-1625页

作者：马长健李艳徐邦琪南京信息工程大学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 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081

利用全国自动气象站降水观测资料和欧洲中期预报中心(ECMWF)的ERA-5再分析资料,分析了2021年7月19~22日河南极端暴雨过程中双低空急流对降水的影响。结果表明,此次降水过程中,天气尺度低空急流(SLLJ)随低涡的发展自西南向东北移动,风向... 详细信息

利用全国自动气象站降水观测资料和欧洲中期预报中心(ECMWF)的ERA-5再分析资料,分析了2021年7月19~22日河南极端暴雨过程中双低空急流对降水的影响。结果表明,此次降水过程中,天气尺度低空急流(SLLJ)随低涡的发展自西南向东北移动,风向由东南风转为偏南风;边界层急流(BLJ)存在偏东向东南风的偏转,且其强度具有夜间强白天弱的日变化特征。降水过程存在两类耦合方式,第一阶段[19日20时(北京时,下同)至20日18时]为偏东风BLJ(E-BLJ)与东南风SLLJ(SE-SLLJ)的耦合形势,第二阶段(20日18时至22日08时)为东南风BLJ(SE-BLJ)与偏南风SLLJ(S-SLLJ)的耦合形势,降水均发生在BLJ的出口区和SLLJ的入口区。E-BLJ与SE-SLLJ耦合时,E-BLJ出口处的强辐合叠加山脉的动力抬升作用使降水区域对流层低层大气辐合,SLLJ入口区和天气尺度低涡系统使对流层中层大气辐散,为中尺度对流的发展提供了强有力的抬升触发机制。由于E-BLJ的范围较小、强度较弱,因此E-BLJ和SE-SLLJ的耦合作用相对较弱,降水主要受SLLJ的显著影响。SE-BLJ与S-SLLJ耦合时,SE-BLJ出口区的辐合与SLLJ入口区的辐散增强了对流层低层的上升运动,对流层中层的中尺度辐合与高空急流入口区右侧的辐散进一步增强了对流层中高层的上升运动。受双低空急流的共同影响,中尺度对流系统的强度和高度强烈发展,促进了强降水的发生。两种耦合方式下,双低空急流的水汽输送对强降水均具有重要作用,第一阶段SLLJ的水汽输送作用明显,而第二阶段BLJ的作用更加显著。

关键词：极端暴雨天气尺度低空急流边界层急流双低空急流耦合

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长江中下游极端高温日数的季节预测

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中国科学：地球科学 2024年第7期54卷 2167-2177页

作者：潘石凤尹志聪段明铿韩婷婷范怡黄艳艳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

夏季中国人口密集的长江中下游地区极端高温频发,严重影响了当地经济发展和生态系统.然而,当前对该地区极端高温日数的准确预测仍然是一个挑战.例如,美国国家海洋和大气管理局第二代气候预测系统(CFSv2)在这方面表现不佳.因此,基于年际... 详细信息

夏季中国人口密集的长江中下游地区极端高温频发,严重影响了当地经济发展和生态系统.然而,当前对该地区极端高温日数的准确预测仍然是一个挑战.例如,美国国家海洋和大气管理局第二代气候预测系统(CFSv2)在这方面表现不佳.因此,基于年际增量方法,本文建立了长江中下游地区混合季节性预测模型(HMYRB),以提高对夏季极端高温日数的预测能力.该模型基于以下4个预测因子:观测的前期4到5月欧洲西北部融雪;3月中西伯利亚高原积雪深度;CFSv2预测夏季海洋性大陆周围海温及青藏高原上空200hPa位势高度.结果显示,HMYRB在预测极端高温日数的年际变化和趋势方面显示出良好的能力,在1983~2015年留一法交叉验证中,相关系数达到0.58,同号率为76%.此外, HM_(YRB)在独立预测期间(2016~2022年)也保持了较高的同号率(86%)预测技巧和稳健性.此外, HM_(YRB)对于极端高温日数高频发的年份表现良好,命中率为40%.虽然在强度上存在偏差,但HM_(YRB)中使用的预测因子对于预测长江中下游地区夏季平均日最高气温具有较好的预测技巧.因此,本研究为预测类似2022年的极端高温事件提供了新思路.

关键词：极端高温长江中下游 CFSv2 季节预测留一法交叉验证

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