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大气科学学报 2020年第1期43卷 201-211页

作者：余波陈海山孙悦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/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害教育部重点实验室

利用1979—2015年ERA-Interim再分析土壤湿度、云量资料,NCEP/NCAR再分析环流资料和CPC土壤湿度资料,分析了东亚中纬度夏季陆面热力异常的时空分布特征及其与前期春季土壤湿度异常的联系,探讨了前期春季土壤湿度影响东亚中纬度夏季陆面... 详细信息

利用1979—2015年ERA-Interim再分析土壤湿度、云量资料,NCEP/NCAR再分析环流资料和CPC土壤湿度资料,分析了东亚中纬度夏季陆面热力异常的时空分布特征及其与前期春季土壤湿度异常的联系,探讨了前期春季土壤湿度影响东亚中纬度夏季陆面增暖的可能途径。结果表明,东亚中纬度夏季土壤表层温度呈全区一致增暖趋势,其中贝加尔湖及以南地区温度变化最剧烈、增暖最迅速,且1990年代中期前后存在一个明显由冷向暖的年代际转变。进一步分析发现,春、夏季西西伯利亚到贝加尔湖北部地区的土壤湿度与夏季贝加尔湖及以南地区的土壤表层温度在年代际和年际尺度上均存在紧密联系:西西伯利亚到贝加尔湖北部地区土壤湿度异常偏高,通常对应贝加尔湖及南部地区夏季土壤表层温度偏高。西西伯利亚到贝加尔湖北部地区春、夏土壤湿度异常可以引起夏季大气环流异常,从而对东亚夏季中纬度陆面热力异常产生影响:春、夏土壤湿度偏高时,贝加尔湖及其南部地区上空位势高度为正异常,对应为反气旋性异常环流,云量减少,有利于东亚中纬度陆面增暖;反之,则对应为气旋性异常环流,不利于陆面增暖。

关键词：东亚中纬度土壤表层温度陆面增暖土壤湿度

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基于WRF模式的对流尺度边界层方案参数随机扰动方法研究

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气象学报 2020年第4期78卷 636-647页

作者：王璐璐闵锦忠刘畅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 广东省气候中心广州510640

边界层参数化方案的准确性会影响模式对近地面变量和大气低层热动力结构的模拟,对雷暴等强对流天气的预报非常重要,但边界层方案内在的不确定性使得单一预报具有局限性。为了提高对流尺度数值模式中边界层方案的预报效果,基于WRF(The We... 详细信息

边界层参数化方案的准确性会影响模式对近地面变量和大气低层热动力结构的模拟,对雷暴等强对流天气的预报非常重要,但边界层方案内在的不确定性使得单一预报具有局限性。为了提高对流尺度数值模式中边界层方案的预报效果,基于WRF(The Weather Research and Forecasting Model)模式,应用随机参数扰动(SPP)方法对Mellor-Yamada-Nakanishi-Niino(MYNN)边界层方案中重要的3个不确定参数进行扰动,探究了该方法对北京地区一次雷暴过程模拟的影响。同时考虑了对流尺度集合预报系统的特点,调整随机参数扰动方法的3个参量(去相关时间尺度、空间尺度和格点标准差)探究了对流尺度中对MYNN方案参数进行扰动的最优设置。结果显示:随机扰动MYNN边界层方案参数(SPPM)方法可以有效提高近地面变量和700 hPa以下低层变量的离散度,同时提高了短时强降水位置和强度的预报技巧。3个参量的试验说明,去相关时间尺度增大到12 h集合离散度有明显提高;格点标准差增大到0.20,预报技巧也略有提高;去相关空间尺度维持在默认值700 km较好,尺度过小(150 km)预报技巧明显降低。上述结果表明,在对流尺度中SPPM方法可以有效表达边界层参数化方案的不确定性,提高集合预报系统的预报技巧。

关键词：对流尺度集合预报随机参数扰动边界层参数化方案雷暴

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高空槽对两类热带气旋变性阶段强度变化影响的数值模拟研究

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气象科学 2021年第4期41卷 452-462页

作者：王晶晶王咏青廖玥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/大气科学学院南京210044 南京大气科学联合研究中心南京210019 福建省气象宣传科普教育中心福州350001

选取9711号台风“Winnie”和0713号台风“Wipha”分别作为变性加强和变性减弱类台风个例进行数值模拟,而后利用模式结果对大尺度场及涡度收支场进行诊断分析。结果表明:台风“Winnie”变性过程中,其西北侧高空槽呈西北-东南走向,南亚高... 详细信息

选取9711号台风“Winnie”和0713号台风“Wipha”分别作为变性加强和变性减弱类台风个例进行数值模拟,而后利用模式结果对大尺度场及涡度收支场进行诊断分析。结果表明:台风“Winnie”变性过程中,其西北侧高空槽呈西北-东南走向,南亚高压强度弱,对高空槽东移阻塞作用小。变性前期阶段主要是锋面系统和斜压性起关键作用,变性完成后,“Winnie”在斜压、高层辐散及涡度平流的共同作用下再次加强。台风“Wipha”变性过程受强大的南亚高压和副高影响,其西北侧高空槽稳定少动且呈东北-西南走向,冷空气入侵不明显,斜压区面积和强度都受到了限制。另外高层辐散场和涡度平流场均未能为“Wipha”提供有利的环境使其再加强。

关键词：变性高空槽数值模拟斜压性

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两次不同季风强度背景下的西行台风登陆过程降水特征对比分析

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大气科学 2021年第6期45卷 1173-1186页

作者：吴天贻周玉淑王咏青梁亮韩芙蓉鹿翔金华市气象局浙江金华321000 中国科学院大气物理研究所云降水物理与强风暴院重点实验室(LACS) 北京100029 中国科学院大学北京100049 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

本文使用CMORPH卫星反演降水资料、日本再分析资料JRA-55和FY-2E卫星的云顶亮温(TBB)资料等,选取了登陆前后季风强度差异很大、路径形似且登陆后均在湘南地区引发强降水的0604号强热带风暴"碧利斯"和0708号台风"圣帕&quo... 详细信息

本文使用CMORPH卫星反演降水资料、日本再分析资料JRA-55和FY-2E卫星的云顶亮温(TBB)资料等,选取了登陆前后季风强度差异很大、路径形似且登陆后均在湘南地区引发强降水的0604号强热带风暴"碧利斯"和0708号台风"圣帕",从对流发展的不稳定能量来源、抬升机制和环境风垂直切变方面进行对比,研究季风气流如何影响台风降水强度和分布。分析表明,在下垫面和地形基本一致的情况下,两台风导致强降水的主要成因不同,主要体现在引发对流并使对流维持的主要影响因子不同。与强季风背景密切相关的低层强烈辐合抬升和对流不稳定层结是导致"碧利斯"暴雨形成的主要因素,而弱季风背景下"圣帕"的暴雨则主要是局地地形抬升和斜压不稳定导致的。而且与"圣帕"降水相比,"碧利斯"降水存在明显的非对称性,季风气流可间接通过改变环境风垂直切变导致这种降水分布特征。

关键词：台风季风降水分布对流

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上新世热带海道变化影响东亚气候的模拟研究

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地学前缘 2022年第5期29卷 310-321页

作者：谭宁张仲石郭正堂王会军中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国地质大学(武汉) 湖北武汉430074 中国气象局-中国地质大学(武汉)极端天气气候与水文地质灾害研究中心湖北武汉430074 中国科学院大气物理研究所竺可桢-南森国际研究中心北京100029 中国科学院大学北京100049 中国科学院生物演化与环境卓越创新中心北京100044 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 中国科学院气候变化研究中心北京100029

上新世早—中期是巴拿马海道关闭及印度尼西亚海道收缩的关键时期。目前,针对这两个海道关闭的气候效应已有不少研究,但多数研究关注巴拿马海道、洋流变化及其与北半球高纬冰盖发育的联系,缺乏两大热带海道关闭/收缩对东亚气候影响及机... 详细信息

上新世早—中期是巴拿马海道关闭及印度尼西亚海道收缩的关键时期。目前,针对这两个海道关闭的气候效应已有不少研究,但多数研究关注巴拿马海道、洋流变化及其与北半球高纬冰盖发育的联系,缺乏两大热带海道关闭/收缩对东亚气候影响及机理的研究。我们基于挪威地球系统模型(NorESM-L)探讨了印尼海道收缩及巴拿马海道的浅关闭对东亚气候的影响。结果表明,热带海道的关闭/收缩加强了北太平洋的经向梯度,进一步导致夏季近地表气温在东亚北部降低,东亚南部升高;降水在长江流域至中国东海一线显著增加,但在东亚南部至西南部显著减少。冬季,近地表气温在东亚大陆地区升高,降水减少。上述变化主要由印尼海道的收缩导致,除冬季温度外,巴拿马海道浅关闭对东亚气候的影响较弱。此外,结合定性的记录-模拟对比,我们进一步揭示出热带海道的关闭/收缩可在一定程度上影响东亚气候在中上新世的转型,但不是主要驱动力。

关键词：上新世热带海道东亚气候太平洋海表温度

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基于深度学习的中国地面气温的多模式集成预报研究

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大气科学学报 2020年第3期43卷 435-446页

作者：智协飞王田季焱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/大气科学学院江苏南京210044

基于TIGGE资料中的欧洲中期天气预报中心、英国气象局、美国国家环境预报中心、韩国气象厅和日本气象厅2015年1月1日—9月30日中国及周边地区地面2 m气温24~168 h集合预报资料,利用长短期记忆神经网络(Long Short-Term Memory,LSTM)、... 详细信息

基于TIGGE资料中的欧洲中期天气预报中心、英国气象局、美国国家环境预报中心、韩国气象厅和日本气象厅2015年1月1日—9月30日中国及周边地区地面2 m气温24~168 h集合预报资料,利用长短期记忆神经网络(Long Short-Term Memory,LSTM)、浅层神经网络(Neural Networks,NN)、滑动训练期消除偏差集合平均(BREM)和滑动训练期多模式超级集合(SUP)方法对2015年9月5—30日26 d预报期进行集成预报试验。结果表明,BREM对5个单模式进行等权集成,预报结果易受预报效果较差模式的影响,整体预报技巧略低于单个最优模式ECMWF的预报技巧。其中在新疆南部,等权集成后的预报技巧更低。SUP的预报结果比所有单个模式预报更为准确。在144 h之前,SUP的误差明显小于ECMWF的预报误差,但随预报时效增加,误差增长幅度增大。NN对地面气温的预报效果与SUP的预报效果相当。LSTM整体预报效果最好,特别是在预报时效较长(超过72 h)时,比其他方法预报准确率明显提高。LSTM神经网络方法明显改进了我国西北、华北、东北、西南和华南大部分地区的气温预报,但在南疆部分地区误差较大。

关键词：深度学习人工智能多模式集成预报 LSTM神经网络地面气温

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ENSO发展年与衰减年夏季环境要素对热带气旋生成频数变化的贡献

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热带气象学报 2020年第2期36卷 244-253页

作者：杜新观余锦华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

利用中国气象局上海台风研究所整编的热带气旋(Tropical Cyclone,TC)最佳路径数据集和欧洲中期天气预报中心的ERA再分析资料,分析了El Niño-South Oscillation(ENSO)发展年与衰减年西北太平洋(Western North Pacific,WNP)夏季(6—8... 详细信息

利用中国气象局上海台风研究所整编的热带气旋(Tropical Cyclone,TC)最佳路径数据集和欧洲中期天气预报中心的ERA再分析资料,分析了El Niño-South Oscillation(ENSO)发展年与衰减年西北太平洋(Western North Pacific,WNP)夏季(6—8月)总TC生成频数(Tropical Cyclone Genesis Frequency,TCGF)及其区域性特征,通过潜在生成指数(Genesis Potential Index,GPI)定量诊断各环境要素对TCGF变化的贡献。结果表明,西北太平洋TCGF总数异常在ENSO各位相并不显著,但其东南象限和西部的TCGF异常存在明显差异。在ENSO各位相,GPI异常的空间分布与TCGF异常的空间型相似。同一区域,各环境要素对TCGF异常的贡献不同,反映了ENSO不同位相影响TC生成变化的机理存在差异。WNP东南部(SEWNP)是对ENSO较敏感的区域,El Niño发展年,中东太平洋异常增暖激发的Rossby波西传导致SEWNP受异常正涡度环流控制,涡度对TCGF增加的贡献最大;El Niño衰减年,西北太平洋出现低层异常反气旋,其东侧异常东北气流将湿度相对较低的水汽输送至SEWNP,相对湿度降低导致TCGF显著减少。La Niña发展年,绝对涡度减小和垂直风切变增加对TCGF减少都有影响。WNP西部仅在La Niña衰减年出现TCGF显著负异常,低层绝对涡度减小的贡献最大,因为季风槽减弱,抑制了南海附近的TC生成。

关键词：热带气旋生成频数 ENSO 环境要素潜在生成指数

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南京北郊地区黑碳气溶胶对光解系数的影响

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中国环境科学 2020年第4期40卷 1421-1428页

作者：吕欢安俊琳苏筱倩朱彬施双双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 中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室江苏南京210044

采用2018年6月以及2017年10月南京黑碳气溶胶(BC)垂直观测数据和Mie散射理论计算BC光学厚度(AODBC),并将结果输入TUV辐射传输模型,探讨BC对光解系数J[O1D]和J[NO2]日变化及垂直变化的影响.结果表明,在地面,J[O1D]和J[NO2]日变化均呈单... 详细信息

采用2018年6月以及2017年10月南京黑碳气溶胶(BC)垂直观测数据和Mie散射理论计算BC光学厚度(AODBC),并将结果输入TUV辐射传输模型,探讨BC对光解系数J[O1D]和J[NO2]日变化及垂直变化的影响.结果表明,在地面,J[O1D]和J[NO2]日变化均呈单峰型分布,峰值在正午12:00,但BC对J[O1D]和J[NO2]的衰减作用正午时最小,在6:00和18:00左右较大,最大分别可达?13.7%和?19.0%.AODBC与光解系数呈非线性负相关,BC对光解系数的衰减能力随着AODBC增大而下降.当天顶角为0?时,光解系数对AODBC的变化最敏感.在边界层0~1km内,光解系数与高度呈线性正相关,这与紫外辐射密切相关,J[O1D]和J[NO2]在垂直高度上与紫外辐射的相关系数R均高达***对光解系数的衰减程度随高度下降而增大,但幅度较小,距平的最大值仅0.1%.

关键词：黑碳光解系数 TUV模式日变化垂直变化

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“一带一路”区域未来气候变化预估

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大气科学学报 2020年第1期43卷 255-264页

作者：周波涛徐影韩振宇石英吴佳李柔珂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国家气候中心

利用耦合模式比较计划第5阶段(CMIP5)提供的18个全球气候模式的模拟结果,预估了3种典型浓度路径(RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5)下"一带一路"地区平均气候和极端气候的未来变化趋势。结果表明:在温室气体持续排放情景下,"一带... 详细信息

利用耦合模式比较计划第5阶段(CMIP5)提供的18个全球气候模式的模拟结果,预估了3种典型浓度路径(RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5)下"一带一路"地区平均气候和极端气候的未来变化趋势。结果表明:在温室气体持续排放情景下,"一带一路"地区年平均气温在未来将会持续上升,升温幅度随温室气体浓度的增加而加大。在高温室气体排放情景(RCP8.5)下,到21世纪末期,平均气温将普遍升高5℃以上,其中北亚地区升幅最大,南亚和东南亚地区升幅最小。对于降水的变化,预估该区域大部分地区的年降水量将增加,其中西亚和北亚增加最为明显,而且在21世纪中期,RCP2.6情景下的增幅要比RCP4.5和RCP8.5情景下的偏大,而在21世纪后期,RCP8.5情景下降水的增幅比RCP2.6和RCP4.5情景下的偏大。未来极端温度也将呈升高的趋势,增温幅度高纬度地区大于低纬度地区、高排放情景大于低排放情景。而且在高纬度区域,极端低温的增暖幅度要大于极端高温的增幅。连续干旱日数在北亚和东亚总体呈现减少趋势,而在其他地区则呈增加趋势。极端强降水在"一带一路"区域总体上将增强,增强最明显的地区位于南亚、东南亚和东亚。

关键词： “一带一路” 气候变化预估极端气候 CMIP5

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川西高原错季草莓种植的适宜度分析

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中国农业气象 2021年第2期42卷 102-111页

作者：张旭然王明田杨再强徐超郑盛华邹雨伽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 四川省气象台成都610091 农业农村部西南山地农业环境重点实验室成都610091 南京信息工程大学滨江学院无锡214000 四川省气象局农业气象中心成都610091

基于1986−2015年川西高原48个气象观测站点逐日气象数据,结合草莓的生物学特性和2018年分播期试验观测结果,根据气候生态适宜度理论和模糊数学方法,建立气温、水分以及综合适宜度评价模型,对川西高原草莓生长的逐旬适宜度进行分析,确定... 详细信息

基于1986−2015年川西高原48个气象观测站点逐日气象数据,结合草莓的生物学特性和2018年分播期试验观测结果,根据气候生态适宜度理论和模糊数学方法,建立气温、水分以及综合适宜度评价模型,对川西高原草莓生长的逐旬适宜度进行分析,确定适宜草莓生长的时间段,并分析草莓各生育期的生长适宜度,利用综合打分的方法完成草莓综合适宜种植区的区划,以探究川西高原气候条件错季大规模种植草莓的可行性。结果表明:(1)川西高原错季草莓生长气温较适宜期集中在4−10月,同期水分适宜度及综合适宜度均达到次适宜水平及以上,能够满足草莓种植的基本需求,同时也满足草莓鲜果在夏季错季上市的时令需求。(2)川西高原错季草莓的适宜种植区主要集中在凉山州的甘洛、越西、冕宁、喜德、西昌、布施、普格、宁南等地;次适宜区主要覆盖凉山州东部和中西部等海拔3000m以下地区,以及阿坝州中南部和甘孜州东部等海拔2000−5000m地区,并从中部向西侧的高海拔地区呈带状延伸;而石渠、色达、红原、若尔盖等高纬度地区和巴塘、理塘、得荣、乡城、稻城等高海拔地区则不适宜错季草莓的种植。因此,在适宜播期和覆膜等农业技术措施的补充下,川西高原大部分地区的气候条件适宜进行错季草莓的种植栽培。

关键词：错季草莓川西高原适宜度分析气候适宜期

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