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第35届中国气象学会年会

作者：刘明竑任宏利张文君任鹏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中国气象局国家气候中心气候研究开放实验室中国气象局-南京大学气候预测研究联合实验室中国气象科学研究院

利用中国国家气象信息中心提供的中国地面逐日降水0.5°×0.5°格点数据集,研究了超强厄尔尼诺事件衰减年春、夏季中国东部极端降水发生概率的变化,并通过诊断超强厄尔尼诺自身及其衍生模态各自的水汽输送和垂直运动特征,... 详细信息

利用中国国家气象信息中心提供的中国地面逐日降水0.5°×0.5°格点数据集,研究了超强厄尔尼诺事件衰减年春、夏季中国东部极端降水发生概率的变化,并通过诊断超强厄尔尼诺自身及其衍生模态各自的水汽输送和垂直运动特征,探讨了超强厄尔尼诺事件对中国东部极端降水的影响机制。结果表明,超强厄尔尼诺事件衰减年春季,整个中国东部尤其是江淮以北地区,极端降水事件发生概率显著增加。同年夏季,长江流域极端降水发生概率比常规年份高出近1倍,而在华南和华北地区则相对减小。诊断分析显示,春季超强厄尔尼诺自身及其与热带太平洋地区年循环相互作用衍生出的组合模态(C-mode)均对降水的环流背景影响显著,热带太平洋西北部低空存在强盛的反气旋性异常环流,导致大量水汽在中国东部汇聚并上升,有利于该地区极端降水事件的发生。夏季,厄尔尼诺事件已经消亡,但与C-mode影响相关联的西北太平洋异常反气旋环流仍然存在,长江流域维持极端降水事件发生的有利条件。此外,研究也显示,超强厄尔尼诺事件衰减年春、夏季中国东部对流层中上层持续有异常经向风活动,频繁的南北冷暖气流交汇可能导致强对流事件发生次数增多,这也为该区域极端降水的频发提供了支持。

关键词：超强厄尔尼诺极端降水 ENSO衍生模态 C-mode 中国东部

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京津冀一次重度雾霾天气能见度及边界层关键气象要素的模拟研究

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大气科学 2017年第6期41卷 1177-1190页

作者：侯梦玲王宏赵天良车慧正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 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室/中国气象局大气化学重点开放实验室北京100081

本文利用GRAPES_CUACE大气化学模式对京津冀地区2015年12月重度雾霾过程进行了模拟和评估。京津冀地区能见度和PM2.5模拟值与观测值的对比表明:该模式能较好地模拟京津冀地区能见度和PM2.5的逐日变化情况,但模式存在对伴随着重污染发生... 详细信息

本文利用GRAPES_CUACE大气化学模式对京津冀地区2015年12月重度雾霾过程进行了模拟和评估。京津冀地区能见度和PM2.5模拟值与观测值的对比表明:该模式能较好地模拟京津冀地区能见度和PM2.5的逐日变化情况,但模式存在对伴随着重污染发生的低能见度模拟偏高的问题。以12月5~10日的重度雾霾过程为重点,针对地面风速、边界层高度、相对湿度、PM2.5及其对能见度的影响进行了详细分析,研究结果表明:污染过程中大部分地区过程平均风速低于2 m s-1,边界层平均高度低于600 m,相对湿度较高。模式低能见度模拟偏高可能因为:(1)模式模拟重雾霾时段的PM2.5极大值浓度偏低。(2)模拟相对湿度存在系统性偏低的误差,这一误差对能见度的影响表现为两方面,一是相对湿度会通过影响可溶性气溶胶的吸湿增长过程影响气溶胶质量浓度,导致气溶胶消光系数的计算偏低;二是目前模式中采用的能见度的参数化公式考虑了相对湿度对气溶胶吸湿增长的影响,没有考虑雾滴的直接消光作用。

关键词：雾霾 PM2.5 能见度相对湿度 GRAPES_CUACE模式

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青藏高原和北美夏季臭氧谷垂直结构和形成机制的比较

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大气科学学报 2017年第3期40卷 412-417页

作者：郭栋徐建军苏昱丞施春华刘煜李维亮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 广东海洋大学海洋与气象学院广东湛江524088 中国气象科学研究院北京10081

利用MLS卫星资料和ERA-Interim再分析资料,比较了青藏高原和北美夏季臭氧谷的垂直结构和形成机制。结果如下:青藏高原夏季臭氧谷在垂直方向上存在两个低值中心,一个中心位于对流层顶附近,强度约为-15 DU,形成原因主要为水平幅散,另一个... 详细信息

利用MLS卫星资料和ERA-Interim再分析资料,比较了青藏高原和北美夏季臭氧谷的垂直结构和形成机制。结果如下:青藏高原夏季臭氧谷在垂直方向上存在两个低值中心,一个中心位于对流层顶附近,强度约为-15 DU,形成原因主要为水平幅散,另一个中心位于上平流层,强度约为-1 DU,形成原因可能为光化学反应参与的氯自由基的催化损耗。北美夏季臭氧谷仅存在一个低值中心,位于对流层顶附近,该中心强度约为-5 DU,其形成的主要原因是水平辐散。

关键词：臭氧谷青藏高原北美垂直结构形成机制

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不同季节气象条件对北京城区高黑碳浓度变化的影响

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环境科学学报 2017年第6期37卷 2255-2264页

作者：张宸赫程兴宏赵天良徐祥德武云飞张仁健蔡雯悦苏航王寅钧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 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 中国气象局大气化学重点开放实验室北京100081 中国科学院大气物理研究所北京100029 辽宁省气象台沈阳110166

利用2013年至2015年北京城区黑碳气溶胶(下文统称为"BC")和PM2.5观测资料,结合地面气象观测资料、ECMWF边界层高度再分析资料和FNL/NCEP不同高度风速再分析资料,讨论了BC质量浓度及其在PM_(2.5)质量浓度中所占比例(下文统称&q... 详细信息

利用2013年至2015年北京城区黑碳气溶胶(下文统称为"BC")和PM2.5观测资料,结合地面气象观测资料、ECMWF边界层高度再分析资料和FNL/NCEP不同高度风速再分析资料,讨论了BC质量浓度及其在PM_(2.5)质量浓度中所占比例(下文统称"黑碳占比")的季节、月、日变化特征,并通过计算北京城区BC浓度与不同高度风速的相关矢量,分析了气象条件和外来输送对北京城区BC浓度变化的影响.结果发现:研究时段内北京城区BC浓度平均值为(4.77±4.49)μg·m^(-3);黑碳占比为8.23%±5.47%.BC浓度和黑碳占比在春、夏季低,秋、冬季高,其日变化特征在4个季节均为"白天低夜间高"的单峰型特征.随着PM_(2.5)浓度的升高,BC浓度增大,黑碳占比减小.当北京地区风向为东北、东北偏东、东南和西南偏西(主风向)时,BC浓度与风速和边界层高度均呈反向变化,即随风速和边界层高度的增大而减小.另外不同季节BC浓度随风速变化的临界值及其变化速率不同.冬季高BC浓度时段,北京城区BC浓度在低层大气的关键影响区分别位于河北南部与山东交界地区以及河北西北部与山西内蒙交界地区;高空关键影响区主要位于北京以西的河北西部、山西北部和内蒙古地区.

关键词：黑碳气溶胶黑碳占比变化特征气象因子相关分析外来输送

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Chanchu台风(0601)流出层的低理查森数特征分析

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大气科学 2017年第5期41卷 1101-1112页

作者：吴天贻王咏青周玉淑南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室太平洋台风研究中心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 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室(LaSW) 北京100081 中国科学院大气物理研究所云降水物理与强风暴重点实验室(LACS) 北京100029 中国科学院大学地球科学学院北京100049

对流层高层存在流出层是台风环流结构的一个典型特征,但是关于台风流出层层结及不稳定特征的分析相对较少。本文利用了非静力中尺度WRF模式输出的0601号Chanchu台风的模式模拟资料,以Ri(理查森数)<1为判据,分析了存在于Chanchu台风... 详细信息

对流层高层存在流出层是台风环流结构的一个典型特征,但是关于台风流出层层结及不稳定特征的分析相对较少。本文利用了非静力中尺度WRF模式输出的0601号Chanchu台风的模式模拟资料,以Ri(理查森数)<1为判据,分析了存在于Chanchu台风流出层的低理查森数,以及它的分布特征与形成原因。分析表明,在Chanchu台风流出层10~16 km高度附近,低理查森数出现频率较大,甚至达到湍流标准,这与Emmanuel(2011)推测得出的结论一致。通过对比台风发展过程发生、发展、成熟和消亡阶段流出层低理查森数的状况,发现低理查森数的出现频率与Chanchu台风强度有较好的对应关系,即Chanchu台风强度越强,低理查森数出现的频率越高,范围也越大,同时,Chanchu流出层的低理查森数的存在及分布特征受到水平风的垂直切变和稳定度影响。在Chanchu台风强度缓变过程中,低理查森数的分布还存在日变化,这与太阳辐射日变化导致的辐射加热和冷却造成的稳定度变化有关。分析揭示出存在于Chanchu台风流出层的低理查森数层的结构特征,也验证了低理查森数层对Chanchu台风的强度和辐射日变化具有敏感性。

关键词：台风理查森数流出层静力不稳定

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中国东部陆海表面温差对夏季水汽输送及降水空间分布的影响

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热带气象学报 2017年第6期33卷 822-830页

作者：赵阳王宇虹黄武斌黄玉霞秦华中国气象科学研究院北京100081 南京信息工程大学江苏南京210044 中国气象局公共气象服务中心北京100081 兰州中心气象台甘肃兰州730020 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

基于1981—2010年ERA Interim再分析资料以及中国区域30年日降水量资料,采用相关关系计算方法,研究夏季中国东部陆海表面温差与夏季整层水汽输送以及春夏东亚温度高响应区的相关关系。研究结果表明:中国东部区域夏季各月(6、7、8月)陆... 详细信息

基于1981—2010年ERA Interim再分析资料以及中国区域30年日降水量资料,采用相关关系计算方法,研究夏季中国东部陆海表面温差与夏季整层水汽输送以及春夏东亚温度高响应区的相关关系。研究结果表明:中国东部区域夏季各月(6、7、8月)陆海表面温差与夏季各月降水量存在西北-华北与江南-华南两个高相关区域,且滑动相关系数在30年间一直处于显著状态;夏季中国东部陆海表面温差自1990年代开始呈现波动式上升趋势;陆海温差异常高低值年水汽通量距平场输送通道存在明显差异,陆海温差高值年,水汽主要来自中国东北地区向南的水汽输送以及中国东部海域水汽向西的水汽流,并且两股水汽距平场在华南地区汇合后继续向南输送,陆海温差低值年,水汽通量距平输送主要来自中国东部海域,向西传输到达中国中东部后分别向南北两个方向输送;夏季中国东部陆海表面温差与夏季整层水汽通量在中国华北区域存在负位相相关关系,证明了中国东部陆海温差越高,经向水汽通量向南输送就会越强,所对应的蒙古区域、孟加拉湾区域表面温度就会越高,形成一个"高-强-高"的温差-水汽通量-温度相互响应现象,夏季中国东部陆海表面温差与春季中国整个海岸沿线表面温度有明显的相关关系,春季海岸沿线表面温度对夏季中国大陆水汽输送有一定预测作用。

关键词：陆海表面温差相关关系整层水汽通量 “高-强-高”响应现象

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复杂建筑物尖端雷击概率的模拟研究

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电瓷避雷器 2017年第3期 14-20页

作者：王梦寒侯文豪张其林申元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 云南电网有限责任公司电力科学研究院昆明650217

在地闪连接过程中,正极性连接先导的始发和传播是决定建筑物是否遭受雷击的关键因素之一。但广泛应用于确定建筑物雷击点的滚球法并没有考虑上行正极性先导的始发过程。因此,基于充分考虑了闪电先导及其连接过程的物理先导模型,选取不... 详细信息

在地闪连接过程中,正极性连接先导的始发和传播是决定建筑物是否遭受雷击的关键因素之一。但广泛应用于确定建筑物雷击点的滚球法并没有考虑上行正极性先导的始发过程。因此,基于充分考虑了闪电先导及其连接过程的物理先导模型,选取不同形状的建筑物对建筑物的雷击点概率问题进行了研究,通过估计复杂建筑物拐角等尖端处始发稳定的上行先导所必需的背景电场来确定建筑物雷击点的概率。结果表明:下行先导接近地面建筑物时上行先导首先起始的位置成为雷击点的概率比较高;除此之外,判断建筑物雷击点时不仅仅依赖于滚球法中强调的雷击电流的大小,建筑物的几何形状及周围因素对雷击点的估测也是不可忽视的。基于本文的研究结果可为建筑物的雷击状况的分析和今后解决复杂建筑物的雷电防护等实际应用问题提供了较好的依据。

关键词：雷击点上行正极性先导复杂建筑物雷电防护

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华东高海拔地区夏季气溶胶数浓度及谱分布特征

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大气科学学报 2017年第3期40卷 379-389页

作者：杨素英张铁凝李艳伟赵秀勇余欣洋王启花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江苏南京210044 国家环境保护研究院国家环境保护大气物理模拟与污染控制重点实验室江苏南京210031

利用2014年7月黄山光明顶观测获得的气溶胶数浓度、气溶胶数谱数据,对黄山夏季气溶胶数浓度及谱分布特征进行分析,并在此基础上对气溶胶数谱进行了对数正态分布拟合。研究结果表明:黄山夏季气溶胶平均数浓度约为3 518.27 cm^(-3),主要... 详细信息

利用2014年7月黄山光明顶观测获得的气溶胶数浓度、气溶胶数谱数据,对黄山夏季气溶胶数浓度及谱分布特征进行分析,并在此基础上对气溶胶数谱进行了对数正态分布拟合。研究结果表明:黄山夏季气溶胶平均数浓度约为3 518.27 cm^(-3),主要集中在爱根核模态;气溶胶平均数浓度日变化呈双峰分布,峰值浓度的出现伴随着小粒子的增多。气溶胶数浓度与相对湿度和风速成负相关,高浓度的气溶胶多出现在较弱的东南风时;积聚模态气溶胶数浓度受风向影响显著。不同气团背景下气溶胶数谱差异集中在小于100 nm和500~1 000 nm粒径范围。爱根核模态气溶胶在高湿的西南气团影响下数浓度最低、谱较窄,而高温、低湿的东南气团对应的气溶胶数浓度最高、谱最宽,北方气团对应的气溶胶数浓度和谱宽居中;500~1 000 nm粒径范围气溶胶数谱分布特征与之相反。不同背景的气溶胶数谱和体积谱均可采用爱根模态、积聚模态1和积聚模态2三个模态进行对数正态分布拟合,但不同气团背景下的各模态谱型参数差异较大。

关键词：华东高海拔地区气溶胶数谱分布对数正态分布

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FY-4A星GIIRS大气温度廓线反演模拟试验研究

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上海航天 2017年第4期34卷 28-37页

作者：鲍艳松汪自军陈强周爱明董瑶海闵锦忠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/中国气象局气溶胶与云降水开放重点实验室江苏南京210044 南京信息工程大学大气物理学院江苏南京210044 上海卫星工程研究所上海201109 上海航天技术研究院上海201009

结合全球大气晴空训练样本(CIMSS)数据,利用辐射传输模式,模拟获得干涉式大气垂直探测仪(GIIRS)亮温资料,结合人工神经网络反演方法,研究了风云四号(FY-4)卫星高光谱红外载荷大气温度反演方法,并研制了全圆盘和中国区域两套大气温度反... 详细信息

结合全球大气晴空训练样本(CIMSS)数据,利用辐射传输模式,模拟获得干涉式大气垂直探测仪(GIIRS)亮温资料,结合人工神经网络反演方法,研究了风云四号(FY-4)卫星高光谱红外载荷大气温度反演方法,并研制了全圆盘和中国区域两套大气温度反演模型。反演试验结果表明:对流层大气温度反演精度明显高于平流层,以中国区域反演模型为例,对流层和平流层大气温度反演均方根误差(RMSE)分别为0.846,2.020K,平均误差分别为-0.003,0.024K;比较中国区域和全圆盘大气温度廓线反演精度,中国区域大气温度精度明显高于全圆盘,0~70km处大气温度反演的均方根误差分别为1.922,2.630K;与欧洲极轨卫星(Metop-A)IASI数据的温度廓线反演结果比较,FY-4A星GIIRS的温度反演精度在低层(>500hPa)(RMSE=0.790 K)优于IASI(RMSE=0.976K),在高层(<500hPa)(RMSE=1.803K)低于IASI(RMSE=0.899K)。研究对FY-4卫星GIIRS的大气温度廓线反演及其应用有重要的参考价值。

关键词： FY-4卫星干涉式大气垂直探测仪(GIIRS) 神经网络温度廓线反演对流层平流层中国区域全圆盘

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大气粒子散射相函数的参数化方案比较及其改进

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气象学报 2016年第5期74卷 784-795页

作者：刘琨张峰吴琨周秀骥张华刘仁强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 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 中国气象局国家气候中心气候研究开放实验室北京100081

大气粒子散射相函数的参数化是大气辐射传输参数化的重要组成部分。文中全面比较了大气粒子的HenyeyGreenstein(HG)方案和双Henyey-Greenstein(DHG)方案,并在四流球谐函数展开累加法中,应用这两种相函数参数化方案计算气溶胶、云、霾粒... 详细信息

大气粒子散射相函数的参数化是大气辐射传输参数化的重要组成部分。文中全面比较了大气粒子的HenyeyGreenstein(HG)方案和双Henyey-Greenstein(DHG)方案,并在四流球谐函数展开累加法中,应用这两种相函数参数化方案计算气溶胶、云、霾粒子的反射率、透射率或吸收率。该研究结果表明:HG方案无法表现相函数的后向峰值,因而其计算的大气粒子反射率和透射率精度较差;DHG方案能较好地表征相函数的整体特征,但是该方案计算的相函数易出现后向异常峰值或为负值,并导致计算得到的气溶胶、云、霾粒子的反射率和透射率精度甚至会低于HG方案。对DHG方案进行进一步研究,提出了改进的DHG方案(MDHG)。MDHG方案计算结果稳定,并能很好表征相函数的前向和后向峰值的特征,其计算的大气粒子的反射率和透射率精度也较高。因此,MDHG方案是一种理想的相函数参数化方案。

关键词：相函数参数化 Henyey-Greenstein(HG)方案双Henyey-Greenstein(DHG)方案改进的DHG(MDHG)方案四流球谐函数展开累加法

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