检索结果-内蒙古大学图书馆

净零排放对中国大气二氧化碳浓度的影响——基于GEOS-Chem模型的理想模拟

中国科学:地球科学 2025年第3期55卷 892-907页

作者：谭景烨王军毛慧琴王恒茂刘志强王美蓉阎然王训梅江飞南京大学地球关键物质循环前沿科学中心国际地球系统科学研究所南京210023 南京大学地理与海洋科学学院江苏省地理信息科学与技术重点实验室自然资源部陆地卫星遥感应用重点实验室南京210023 生态环境部卫星环境应用中心北京100094 重庆市气象科学研究所中国气象局气候资源经济转化重点开放实验室重庆401147 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 西藏自治区气象局墨脱大气水分循环西藏自治区野外科学观测研究站日喀则和墨脱国家气象观测台拉萨850000

大气中二氧化碳(CO_(2))浓度的升高已引起全球气候变化,例如全球变暖及更频繁的极端气候事件.为控制CO_(2)浓度的持续上升,各国相继提出“碳中和”目标.为了研究中国“碳中和”目标对大气中CO_(2)浓度的影响,本文利用三维化学传输模型GE... 详细信息

大气中二氧化碳(CO_(2))浓度的升高已引起全球气候变化,例如全球变暖及更频繁的极端气候事件.为控制CO_(2)浓度的持续上升,各国相继提出“碳中和”目标.为了研究中国“碳中和”目标对大气中CO_(2)浓度的影响,本文利用三维化学传输模型GEOS-Chem进行了2015~2019年的一系列理想模拟.与碳观测卫星(OCO-2)的CO_(2)柱浓度(XCO_(2))及ObsPack地面CO测量数据对比发现,GEOS-Chem模型能有效再现CO_(2)的时空变化,模型在中国区域内对OCO-2 XCO_(2)的均方根误差(RMSE)为1.51ppm(R^(2)=0.89),对WLG站地面CO_(2)浓度的RMSE为2.65ppm(R^(2)=0.75)此外,与中国XCO_(2)在正常排放情况下2.83ppm a^(-1)的上升趋势相比,中国的净零CO_(2)排放使XCO_(2)的上升趋势减缓至1.81ppm a^(-1),下降幅度约为35.89%.同时,XCO_(2)的季节循环振幅(SCA)从(7.39±0.81)ppm降至(6.75±0.70)ppm,相对下降9.91%.从空间分布上,净零CO_(2)排放在华北和华南地区引起了XCO_(2)趋势的显著下降,而对SCA的影响则主要在华北和东北地区.此外,理想试验显示,化石燃料CO_(2)零排放使XCO_(2)的线性趋势降低了40.81%,而缺少陆地CO_(2)汇则使SCA显著减少16.61%.地面CO_(2)浓度的趋势和SCA对净零CO_(2)排放的响应与XCO_(2)相似,但表现出更高的敏感性.总体而言,本研究强调了中国“碳中和”目标在缓解全球变暖中的潜力,并指出全球各国需加强合作,共同应对气候变化.

关键词： XCO_(2) GEOS-Chem 碳中和净零排放地表CO_(2)浓度

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2017年秋季长春市PM2.5中多环芳烃的污染来源及健康风险评价

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环境科学 2020年第2期41卷 564-573页

作者：张艺璇曹芳郑涵张东东翟晓瑶范美益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

本研究采集了长春市2017年秋季大气中的PM2.5样品共30个,采用气相色谱质谱仪(GC-MS)分析了样品中17种多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)的浓度和组成特征,运用比值法和主成分分析法确定PAHs的污染来源,并通过计算苯并(a... 详细信息

本研究采集了长春市2017年秋季大气中的PM2.5样品共30个,采用气相色谱质谱仪(GC-MS)分析了样品中17种多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)的浓度和组成特征,运用比值法和主成分分析法确定PAHs的污染来源,并通过计算苯并(a)芘等效致癌浓度和终身致癌超额危险度进行健康风险评估.结果表明,长春市秋季PM2.5平均质量浓度为(50.84±12.23)μg·m^-3,有机碳(OC)和元素碳(EC)含量分别为(17.07±5.64)μg·m^-3和(1.33±0.75)μg·m^-3,占PM2.5总量的37%;PAHs总浓度为(15.69±5.93)ng·m^-3,以中高环数的PAHs为主,占总PAHs的84.26%;长春市秋季大气中PAHs主要来源于机动车尾气排放(44.48%)>煤燃烧(29.16%)>生物质燃烧(26.36%),本地交通(汽油车)排放是主要污染源;苯并(a)芘等效致癌平均浓度在1.55~5.38 ng·m^-3之间,总致癌等效平均浓度为(6.44±1.53)ng·m^-3,总体处于轻微污染水平;通过呼吸摄入PAHs对成年女性健康危害最大,其次是成年男性和儿童,但所有人群的终身致癌风险值均未超过1×10-6,其健康风险处于可接受水平.

关键词：长春市 PM2.5 多环芳烃来源解析健康风险

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FY-4A卫星云导风观测误差优化及同化效果影响研究

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大气科学学报 2021年第3期44卷 418-427页

作者：陈耀登沈洁范水勇王程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 中国气象局北京城市气象研究所北京10089

为了推进FY-4A卫星资料在数值模式中的实际应用,本研究选择云导风产品作为研究对象,首先统计了FY-4A高层水汽通道和红外通道云导风的观测误差,进一步基于WRFDA(Weather Research and Forecasting model Data Assimilation system)系统,... 详细信息

为了推进FY-4A卫星资料在数值模式中的实际应用,本研究选择云导风产品作为研究对象,首先统计了FY-4A高层水汽通道和红外通道云导风的观测误差,进一步基于WRFDA(Weather Research and Forecasting model Data Assimilation system)系统,利用默认观测误差和新观测误差进行了为期一个月的循环同化及预报试验,并分析了试验期间的台风预报效果。结果表明:相较于默认观测误差,FY-4A云导风产品的新观测误差垂直结构特征更加明显;采用本研究统计的FY-4A云导风观测误差,能够在默认观测误差的基础上改善风场的分析和预报效果;试验期间的两个台风个例分析表明,新观测误差也能够减小台风路径的预报误差。

关键词：资料同化 FY-4A 云导风观测误差

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苗期短时高温条件下草莓干物质积累模型的修订

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中国农业气象 2021年第7期42卷 572-582页

作者：徐超申梦吟王明田杨再强韩玮郑盛华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 南京信息工程大学滨江学院无锡214000 四川省气象台成都610091 农业农村部西南山区农业环境重点实验室开放项目成都610091

以草莓品种“红颜”为试验材料,分别于2018年和2019年对温室草莓苗期进行不同高温(日最高温/日最低温分别为32/22℃、35/25℃、38/28℃和41/31℃)和不同胁迫天数(2d、5d、8d和11d)处理,以28/18℃为对照(CK),处理结束后将草莓移植到Venl... 详细信息

以草莓品种“红颜”为试验材料,分别于2018年和2019年对温室草莓苗期进行不同高温(日最高温/日最低温分别为32/22℃、35/25℃、38/28℃和41/31℃)和不同胁迫天数(2d、5d、8d和11d)处理,以28/18℃为对照(CK),处理结束后将草莓移植到Venlo型玻璃温室进行正常栽培试验。以2018年数据定量分析高温和胁迫天数对温室草莓叶面积指数的影响,构建以生理发育时间为尺度的苗期高温对温室草莓叶面积指数影响模型,并结合已有的光合作用生产模型,构建光合驱动的草莓干物质生产的机理模型。以2019年试验数据对模型进行拟合验证。结果显示,构建的高温影响模型对温室草莓叶面积指数、最大光合速率和干物质生产的模拟值与实测值之间的决定系数(R2)分别为0.98、0.83和0.91,均方根误差(RMSE)分别为0.04、1.50μmol·m^(−2)·s^(−1)和1.38g·m^(−2),相对误差(RE)分别为6.43%、13.17%和11.49%,说明所建模型较好地模拟了苗期高温对温室草莓叶面积变化和干物质生产的影响,可为温室草莓的高温环境管理和调控提供理论依据。

关键词：草莓苗期短时高温生理发育时间叶面积最大光合速率干物质生产模拟模型

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基于游程理论和CWDI_(a)的农业干旱时空特征分析

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江苏农业学报 2021年第2期37卷 362-372页

作者：徐敏孔维财徐经纬高苹徐萌江苏省气候中心江苏南京210008 南京市高淳区气象局江苏南京211300 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

选用1960-2019年江苏省69个基本气象站逐日观测资料和全省旱灾资料,通过计算逐日作物水分亏缺距平指数,基于游程理论和小波分析等统计方法,分析农业干旱历时、频率、强度、范围的时空变化特征及其与干旱实际发生面积的关联度。结果表明:... 详细信息

选用1960-2019年江苏省69个基本气象站逐日观测资料和全省旱灾资料,通过计算逐日作物水分亏缺距平指数,基于游程理论和小波分析等统计方法,分析农业干旱历时、频率、强度、范围的时空变化特征及其与干旱实际发生面积的关联度。结果表明:近60年全省平均年干旱日数变化范围是26~146 d,苏北、苏中、苏南年平均干旱日数分别为106 d、78 d、58 d,冬季干旱日数占年干旱总日数的比例最高,为32.3%,其次是夏季,中度干旱、重度干旱、特别干旱日数占近60年干旱总日数的比例分别为34%、29%、20%,苏北中度干旱、重度干旱、特别干旱60年平均发生频率分别为8.35%、6.50%、6.66%;干旱强度北强南弱,呈纬向分布,西北部旱情最重,也是最易发生极端干旱事件的地方;近60年中度干旱、重度干旱、特别干旱平均覆盖率分别为94.4%、83.0%、54.7%,21世纪10年代中度干旱及以上等级干旱发生范围最大;年干旱日数和干旱强度年际波动明显,无明显线性变化趋势,总体存在13~17年振荡周期;干旱历时长短和强度大小对实际受灾面积、成灾面积的影响不同,受灾面积与干旱日数的相关性更强,成灾面积与干旱强度的相关性更强。

关键词：农业干旱时空变化特征游程理论作物水分亏缺距平指数

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夏季北大西洋三极型海温异常与中国西南地区气温年际变化的联系

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大气科学学报 2022年第5期45卷 745-754页

作者：于怡秋李忠贤杨宝钢魏麟骁陈晨中国气象局沈阳大气环境研究所辽宁沈阳110166 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 沈阳区域气候中心辽宁沈阳110166 重庆市气候中心重庆401147 齐齐哈尔市气象局黑龙江齐齐哈尔161006

利用1951—2016年Hadley中心海温资料、NCEP/NCAR再分析资料和全国160站气温资料,研究了夏季北大西洋三极型海温异常与中国气温年际变化的联系及可能机制。结果表明,夏季北大西洋三极型海温异常与同期中国西南地区气温年际变化存在显著... 详细信息

利用1951—2016年Hadley中心海温资料、NCEP/NCAR再分析资料和全国160站气温资料,研究了夏季北大西洋三极型海温异常与中国气温年际变化的联系及可能机制。结果表明,夏季北大西洋三极型海温异常与同期中国西南地区气温年际变化存在显著的负相关关系。夏季北大西洋“-+-”三极型海温异常激发的北半球中高纬欧亚遥相关波列,引起贝加尔湖地区位势高度升高,产生反气旋性环流异常,并引起东亚地区位势高度降低,产生气旋性环流异常。西南地区在对流层中下层位于贝加尔湖异常反气旋性环流的东部和东亚异常气旋性环流的西部,在两者的共同作用下,受异常偏北气流影响,有利于冷空气南下和堆积。与此同时,对流层高层的东亚副热带西风急流位置偏南,西南地区位于急流南侧的异常上升气流中。此种环流形势配置导致中国西南地区气温降低,反之亦然。

关键词：北大西洋海温异常中国西南地区气温年际变化

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西太平洋暖池对夏季华东海面日最大风速变化的影响

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大气科学学报 2021年第5期44卷 727-736页

作者：韩雪徐经纬刘杨珂江苏省海涂研究中心江苏南京210036 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 天气在线科技有限公司江苏无锡214000

利用1979—2018年ERA Interim地面10 m风场、位势高度场、温度场和风场,Hadley中心HadISST再分析海温资料,采用SVD分析、合成分析等方法,研究了夏季(6—8月)西太平洋暖池关键海域海表面温度(Sea Surface Temperature,简称SST)对华东海... 详细信息

利用1979—2018年ERA Interim地面10 m风场、位势高度场、温度场和风场,Hadley中心HadISST再分析海温资料,采用SVD分析、合成分析等方法,研究了夏季(6—8月)西太平洋暖池关键海域海表面温度(Sea Surface Temperature,简称SST)对华东海域夏季10 m日最大风速变化的影响关系。SVD分析结果表明,夏季华东近海风速变化与菲律宾以东海域SST有明显负相关,第一模态左、右空间向量的时间系数相关达0.58,通过了置信度为95%的显著性检验。当西太平洋暖池SST正异常时,暖池海域SST增高,西北太平洋副热带高压(以下简称副高)加强,副高脊线北进(西北太平洋副高脊线纬度位置与暖池SST相关系数达到0.46,通过置信度为95%显著性检验)。此时华东近海正处于副高控制,近海下沉运动增强,大气温度垂直剖面有普遍增温现象,10 m风场有偏北风异常,海面风速减小约占40 a平均风速的约30%;当暖池SST负异常时,副高东撤南退,华东近海冷空气活动加强,温度垂直剖面存在显著降温现象,华东近海风速增加占40 a平均风速的20%以上。本研究进一步说明了暖池SST异常是一个有效的预报因子,可用于华东近海海面风速预测预报。

关键词：西太平洋暖池海温异常华东海面风速物理联系

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1961—2018年西南地区夏季干旱变化特征及其与环流异常的联系

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大气科学学报 2021年第4期44卷 573-584页

作者：吕纯月管兆勇黄垭飞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 四川省气象探测数据中心四川成都610071

利用1961—2018年中国西南地区312站降水观测资料、NCEP/NCAR再分析资料及海表温度资料,采用夏季SPI(Standardized Precipitation Index)指数作为干旱指数,研究了西南地区夏季干旱变化特征及其与环流异常的联系。结果表明:西南地区夏季... 详细信息

利用1961—2018年中国西南地区312站降水观测资料、NCEP/NCAR再分析资料及海表温度资料,采用夏季SPI(Standardized Precipitation Index)指数作为干旱指数,研究了西南地区夏季干旱变化特征及其与环流异常的联系。结果表明:西南地区夏季总体呈现变干趋势,尤其在云南、四川东南部干旱化趋势显著。当西南地区夏季显著干旱时,该地区对流层低层辐散、上层辐合,且向该地区的水汽输送偏少。造成西南地区干旱维持的原因可归结为大气波动活动异常和海温异常强迫。前者通过西风带扰动向下游的能量频散,为西南地区低层辐散、上层辐合的环流异常的形成和维持提供了必要的扰动能量积聚;后者通过热带西北太平洋异常热源对大气的强迫,使得该地区对流层低层(上层)形成异常辐合(辐散),在西南地区和热带西北太平洋形成了斜向垂直环流,使西南地区受下沉气流控制,从而形成了利于降水显著偏少和干旱发生并维持的条件。

关键词： SPI指数夏季干旱环流异常西南地区

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湖南省主汛期5—8月降水过程延伸期智能预报

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大气科学学报 2025年第3期48卷 486-498页

作者：曾玲玲谭桂容赵辉张祎黄超费麒铭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 湖南省气候中心湖南长沙410119 洞庭湖国家气候观象台湖南岳阳414000

延伸期预报(提前10~30 d的天气预报)是目前尚未解决而又亟需解决的预报问题之一。本文利用2005—2022年湖南省97站逐日降水资料以及次季节至季节(subseasonal-to-seasonal,S2S)欧洲中期天气预报中心(ECMWF)和美国国家环境预报中心(NCEP... 详细信息

延伸期预报(提前10~30 d的天气预报)是目前尚未解决而又亟需解决的预报问题之一。本文利用2005—2022年湖南省97站逐日降水资料以及次季节至季节(subseasonal-to-seasonal,S2S)欧洲中期天气预报中心(ECMWF)和美国国家环境预报中心(NCEP)两种模式预报产品,并分别以2005—2018年和2019—2022年为训练验证和独立预测年。基于模式的降水与环流预报产品,首先采用分级累积概率匹配和低频阈值法,对模式降水预报进行订正;然后通过分析大尺度环流特征与降水场的耦合关系,结合卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)技术,分别构建基于ECMWF和NCEP动态预报产品的降水预测模型;最后对多种模型的预测结果进行集成,优化预测结果。试验结果表明,经过订正的两种模式延伸期降水预报的准确性均有显著提升,其中NCEP模式预报技巧的改进大于ECMWF模式。具体而言,订正后的NCEP模式单站降水预报TS评分提升38.5%,区域降水评分提升43.9%;ECMWF模式的TS评分提升14.0%,区域降水评分提升24.2%。独立预测表明,ECMWF模式预报的准确性要优于NCEP模式,特别是15 d预报时效前。CNN模型在15~30 d预报中展现出超越单一数值模式的预测能力,基于动力模式和CNN模型优势的集成预测在整个延伸期预报时效内均展现出较高的预报技巧。

关键词：偏差订正卷积神经网络延伸期预报最优集成方法降水预报

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不同水汽条件下气溶胶对雷暴云电过程影响的数值模拟研究

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气象学报 2021年第3期79卷 458-476页

作者：林晓彤师正谭涌波李璐滢汪海潮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

为全面了解水汽在气溶胶影响雷暴云电过程中的作用,本研究在已有的二维雷暴云起、放电模式基础上,通过改变相对湿度和气溶胶初始浓度(文中气溶胶浓度均指气溶胶数浓度)进行敏感性数值模拟试验。结果表明:(1)随着气溶胶浓度升高,雷暴云... 详细信息

为全面了解水汽在气溶胶影响雷暴云电过程中的作用,本研究在已有的二维雷暴云起、放电模式基础上,通过改变相对湿度和气溶胶初始浓度(文中气溶胶浓度均指气溶胶数浓度)进行敏感性数值模拟试验。结果表明:(1)随着气溶胶浓度升高,雷暴云产生更多的小云滴,降水过程受到抑制。而当水汽含量升高时,云滴数浓度的增长速度更快,雨滴数浓度升高,缓解了降水变弱的趋势。(2)水汽含量较低时,随着气溶胶浓度升高,更多小云滴被带入冻结层形成大量小冰晶,霰粒含量升高,雷暴云起电过程增强。气溶胶浓度升高至一定的量级(3000 cm^(−3))时,冰晶尺度减小和雨滴浓度降低抑制霰粒生长,雷暴云起电过程受到削弱。感应起电和非感应起电过程随气溶胶浓度升高呈先增强后减弱的趋势。水汽含量的升高促进了冰相粒子的增长,起电过程呈现持续增强的趋势,气溶胶浓度为3000 cm^(−3)时起电率达到极值,电荷密度的增幅扩大。(3)水汽含量较低时,雷暴云难以发展成深厚的系统,气溶胶浓度变化对其影响不明显,电荷结构由三极性发展,在消散期演变为偶极性电荷结构;水汽含量较高时,雷暴云迅速发展成深厚的系统,随着气溶胶浓度升高,在雷暴发展旺盛阶段电荷分布表现为多层复杂结构。研究显示水汽含量在气溶胶浓度变化对雷暴云微物理、起电过程及电荷结构的作用中扮演重要角色。

关键词：水汽含量气溶胶起电率电荷结构数值模拟

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