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夏季厄尔尼诺-Modoki和东部型ENSO海表温度异常分布型特征及其与海洋性大陆区域气候异常的联系

气象学报 2018年第1期76卷 1-14页

作者：汪婉婷管兆勇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/气候与环境变化国际合作联合实验室南京210044 海南省气象服务中心海口570203

2007年,Ashok等揭示了赤道太平洋区域存在一种三极型分布海表温度异常并称之为厄尔尼诺-Modoki,同时定义了相应的海表温度异常指数EMI(记为I_(EM))。在此基础上,利用英国哈得来中心逐月海表温度资料、美国NCEP/NCAR月平均再分析数据集... 详细信息

2007年,Ashok等揭示了赤道太平洋区域存在一种三极型分布海表温度异常并称之为厄尔尼诺-Modoki,同时定义了相应的海表温度异常指数EMI(记为I_(EM))。在此基础上,利用英国哈得来中心逐月海表温度资料、美国NCEP/NCAR月平均再分析数据集、美国国家海洋和大气管理局(NOAA)逐月降水资料(CMAP),通过在太平洋海表温度异常中扣除厄尔尼诺-Modoki信号后,在Nino1+2区域上定义了东太平洋型海表温度异常指数EPNI(I_(EPN))。据此,由I_(EPN)和I_(EM)可构成描述热带太平洋海表温度异常变化的一对指数。分析了两个指数相应的海气状态及对海洋性大陆区域气候异常的影响。结果表明,厄尔尼诺-Modoki和东太平洋型海表温度异常及其影响存在显著差异。在北半球夏季,当I_(EM)处于正位相时,热带太平洋海表温度异常呈现"负-正-负"的结构,海洋性大陆大部分区域海表温度异常为负,此时对流层低层太平洋地区辐合,海洋性大陆地区辐散,对流层高层太平洋地区辐散,海洋性大陆地区辐合。对应于辐合辐散中心,存在着自赤道中太平洋分别向赤道东太平洋和海洋性大陆中东部地区的异常垂直环流圈,同时也存在自海洋性大陆西部向印度洋西部的垂直环流。大气在海洋性大陆区域北部加热,南部冷却;在太平洋地区西部加热而东部冷却;在海洋性大陆区域10°N以南降水偏少,而10°N以北降水偏多。当I_(EPN)处于正位相时,热带太平洋海表温度异常呈现"西负东正"分布型,海洋性大陆区域海表温度异常呈现"西正东负"分布,对流层低层海洋性大陆地区辐散中心范围偏大、位置偏东、强度偏强,太平洋地区辐合中心范围偏小、位置偏东,热带环流异常在垂直方向上呈斜压结构,海洋性大陆区域北部大气加热而南部冷却,太平洋地区大气均呈加热正异常,海洋性大陆大部分区域降水均偏少,赤道太平洋降水偏多。以上这些结果有利于深刻理解热带太平洋海表温度异常的特征及其对海洋性大陆区域气候的影响。

关键词：北半球夏季太平洋海表温度异常海洋性大陆地区气候异常

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东亚夏季风指数的分类及物理特征分析

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大气科学学报 2017年第3期40卷 299-309页

作者：陈海山陈健康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

利用1961—2010年NCEP再分析资料,分析了较有代表性的16个东亚夏季风指数,讨论了不同季风指数反映的环流及降水之间的异同,探讨了不同季风指数与东亚夏季风不同空间模态之间的可能关联。结果表明,东亚夏季风指数大致分为两类:1)第一类... 详细信息

利用1961—2010年NCEP再分析资料,分析了较有代表性的16个东亚夏季风指数,讨论了不同季风指数反映的环流及降水之间的异同,探讨了不同季风指数与东亚夏季风不同空间模态之间的可能关联。结果表明,东亚夏季风指数大致分为两类:1)第一类季风指数存在明显的年代际变化,反映了东亚夏季风强弱的整体一致型变化,与东亚夏季风环流第一模态具有很好的对应关系。高指数年,整个东亚区域夏季风活动整体偏强;贝加尔湖地区为深厚气旋性环流控制,副高位置略偏北;华北、东北地区降水显著偏多,长江流域及其以南降水偏少,降水异常型与我国夏季偶极型季风降水相似,这类指数对我国华北地区降水有较好的指示作用。2)第二类季风指数具有明显的年际变化特征,反映的是东亚夏季风强弱的南北反相变化,与东亚夏季风环流第二模态相对应。高指数年,我国东南地区夏季风偏弱,东北部夏季风偏强;西北太平洋为深厚的气旋性距平环流控制,副高偏北,该分布型与东亚—太平洋(EAP)遥相关十分相似;我国东北、内蒙古地区,华南地区降水增多,长江流域降水显著减少,降水异常型与我国夏季三极型季风降水异常型相似,这类指数对我国长江流域降水有较好的指示作用。

关键词：东亚夏季风指数空间多模态大气环流异常夏季降水分类讨论

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稻纵卷叶螟危害下水稻叶片光谱特征及产量估测

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中国农业气象 2023年第2期44卷 154-164页

作者：黄璐包云轩郭铭淇朱凤杨荣明南京信息工程大学气象灾害预报和评估协同创新中心/南京信息工程大学江苏省农业气象重点实验室/气象灾害教育部重点实验室/南京信息工程大学气候与环境变化国际合作联合实验室南京210044 江苏省植物保护站南京210013

2020年在南京市浦口区桥林街道对稻纵卷叶螟[Cnaphalocrocis medinalis Güenée(C. medinalis)]自然发生的水稻农田进行高光谱观测试验,以探明不同稻纵卷叶螟危害程度下水稻叶片光谱特征与产量的关系,并对水稻产量进行预测。... 详细信息

2020年在南京市浦口区桥林街道对稻纵卷叶螟[Cnaphalocrocis medinalis Güenée(C. medinalis)]自然发生的水稻农田进行高光谱观测试验,以探明不同稻纵卷叶螟危害程度下水稻叶片光谱特征与产量的关系,并对水稻产量进行预测。试验共选取80个样点,各样点虫害等级根据稻株的受害叶片数量占叶片总数的比例进行划分,利用SOC710VP便携式高光谱成像仪,采集水稻主要生育期(拔节期、孕穗期、灌浆期和成熟期)各样点水稻叶片的高光谱数据,调查收获后各样点的水稻产量数据,分析不同虫害等级下水稻叶片原始光谱、一阶导数光谱特征和产量参数的变化规律,并利用观测光谱与产量相关性较强的特征波段计算植被指数,建立基于植被指数的水稻产量估算模型。结果表明:(1)同一生育期内,水稻叶片近红外波段和红边波段的反射率随着虫害等级的升高而降低,而红光波段则相反。(2)同一生育期内,一阶导数光谱的峰值、红边幅值和红边面积随着虫害等级的增大而降低,红边位置的“蓝移”现象加重。(3)水稻的有效穗数、千粒重、结实率以及产量总体上随着虫害等级的上升而降低;但虫害等级较低时,有效穗数、千粒重以及结实率均出现“回升”现象。(4)利用各生育期DVI、RVI和CARI构建水稻产量估测模型,其中RVI的二项式模型模拟效果最佳。研究表明利用水稻叶片成像光谱特征可对稻纵卷叶螟危害进行长期、动态的监测,由其敏感波段构建的植被指数能够有效估测稻纵卷叶螟为害下的水稻产量。

关键词：稻纵卷叶螟高光谱遥感水稻产量植被指数估算模型

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我国秋季连阴雨的气候特征及大气环流特征

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大气科学学报 2016年第4期39卷 480-489页

作者：孙照渤黄艳艳倪东鸿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

采用1961—2010年全国753站逐日降水资料,给出了我国秋季连阴雨的定义,分析我国秋季连阴雨和不同级别（5～7 d、8～10 d和11 d及以上）秋季连阴雨的气候特征;将我国秋季连阴雨划分为华北、西南、江淮和华南地区4区,并分析华北地区秋季... 详细信息

采用1961—2010年全国753站逐日降水资料,给出了我国秋季连阴雨的定义,分析我国秋季连阴雨和不同级别（5～7 d、8～10 d和11 d及以上）秋季连阴雨的气候特征;将我国秋季连阴雨划分为华北、西南、江淮和华南地区4区,并分析华北地区秋季连阴雨期间和不同级别秋季连阴雨期间的大气环流特征。结果表明：1）我国秋季连阴雨及不同级别秋季连阴雨50 a累计频次在长江中上游地区较大,黄河以北地区较小;随着连阴雨级别的增加,连阴雨频次大值区由东南地区移向西南地区;频次标准差与频次的分布特征类似。2）华北地区连阴雨及不同级别连阴雨期间,巴尔喀什湖与贝加尔湖间的阻塞高压增强,850 h Pa上增强的偏北和偏南气流交汇于华北地区,500 h Pa上东亚大槽槽后偏北气流引导北方冷空气南下,副热带高压西侧偏南气流引导南方暖空气北上,冷、暖空气在华北地区交汇,易形成连阴雨天气。

关键词：秋季连阴雨气候特征大气环流

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夏季青藏高原大气热源准双周振荡及其传播途径

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大气科学学报 2020年第3期43卷 495-505页

作者：钟珊珊贾巧王美蓉赵丹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/气候与环境变化国际合作联合实验室江苏南京210044 93117部队江苏南京210018

采用1979—2017年NCEP/NCAR逐日再分析资料估算大气热源,研究夏季青藏高原大气热源准双周振荡(Quasi-BiWeekly Oscillation,QBWO)的特征及传播途径。结果表明:青藏高原及其周边的大气热源QBWO的前两个主模态,即荷载中心在高原东南部的... 详细信息

采用1979—2017年NCEP/NCAR逐日再分析资料估算大气热源,研究夏季青藏高原大气热源准双周振荡(Quasi-BiWeekly Oscillation,QBWO)的特征及传播途径。结果表明:青藏高原及其周边的大气热源QBWO的前两个主模态,即荷载中心在高原东南部的全区一致型和高原东南-西北反位相变化的偶极型,呈现了高原夏季大气热源QBWO自东向西传播过程中所处的两种不同状态。这主要是由于在中纬度地区对流层中上层,低频大气环流的活动表现为大的异常气旋和反气旋环流从我国东北经青藏高原至西亚的自东向西的传播,当移近高原时迅速增强,当西移离开高原时明显减弱。在此过程中,青藏高原及其周边、孟加拉湾以及印度半岛等地区的降水都发生了异常变化。

关键词：青藏高原大气热源准双周振荡传播途径

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四套土壤湿度再分析数据在中国西北东部—华北—江淮地区的适用性研究

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气候与环境研究 2017年第5期22卷 538-550页

作者：邹永成宋耀明王志福南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室南京210044 南京信息工程大学气候与环境变化国际合作联合实验室南京210044 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南京210044

基于1992~2010年全国778个农业气象站土壤湿度观测资料、ERA-Interim、JRA55、NCEP-DOE R2和20CR土壤湿度再分析资料,通过平均差值、相关系数、差值标准差、标准差比四个参数,利用Brunke排名方法和EOF(Empirical Orthogonal Function)分... 详细信息

基于1992~2010年全国778个农业气象站土壤湿度观测资料、ERA-Interim、JRA55、NCEP-DOE R2和20CR土壤湿度再分析资料,通过平均差值、相关系数、差值标准差、标准差比四个参数,利用Brunke排名方法和EOF(Empirical Orthogonal Function)分析,对四套土壤湿度再分析资料在中国西北东部—华北—江淮区域的适用性进行了分析。主要结论如下:不同季节的平均偏差空间分布上,JRA55资料同观测数据的平均偏差在±0.08m^3 m^(-3)之间,春、夏季西北东部JRA55土壤湿度偏小,ERA-Interim、NCEP-DOE R2、20CR资料较观测数据偏湿,华北南部、江淮地区平均偏差小于西北东部、华北北部。在年际变化上,各个季节ERA-Interim资料同观测资料最为接近,能稳定地再现西北东部、华北、江淮地区土壤湿度干湿变化趋势,反映出重要的旱涝年。整体而言,四套再分析资料中ERA-Interim资料同观测资料接近,JRA55、NCEP-DOE R2资料次之,20CR资料最差。

关键词：土壤湿度观测资料再分析资料时空分布

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近41年来江南地区暴雨洪涝灾害时空变化特征分析

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气象学报 2021年第4期79卷 582-597页

作者：黄垭飞管兆勇蔡倩吕纯月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 广东省气象公共服务中心广州510000

暴雨和防灾能力建设是影响洪涝灾害发生及其损失变化的重要因素。根据1978—2018年江南地区(沪、浙、闽、湘、赣五省、市)暴雨洪涝灾害数据、气象台站观测逐日降水量资料、社会经济数据,统计分析了近41年江南地区暴雨及其引发的洪涝灾... 详细信息

暴雨和防灾能力建设是影响洪涝灾害发生及其损失变化的重要因素。根据1978—2018年江南地区(沪、浙、闽、湘、赣五省、市)暴雨洪涝灾害数据、气象台站观测逐日降水量资料、社会经济数据,统计分析了近41年江南地区暴雨及其引发的洪涝灾害损失的变化特征及时、空差异,并从降水和社会防治两方面分析其成因。结果表明:近41年来江南地区因暴雨洪涝灾害农作物受灾面积、成灾面积、受灾率和成灾率呈先升后降的波动变化趋势,20世纪90年代为相对高值期,空间分布呈明显的西多东少特点。近41年来江南地区暴雨发生频次及强度呈波动增加趋势,且暴雨在时间、空间上的持续性和集中度呈增加趋势,空间上呈现为江南中东部较高、西部较低的特点,暴雨发生集中期为5—8月,尤以6月最多。暴雨日数、大暴雨日数、暴雨累计降水量与农作物受灾面积、成灾面积、受灾率均呈显著正相关关系,在一定范围内,暴雨强度增强,是农作物受灾面积、尤其是成灾面积增加的重要因素。持续性暴雨日数、每月暴雨日数标准差、每站暴雨日数标准差与农作物受灾面积、成灾面积、受灾率、成灾率均呈显著正相关关系,说明暴雨在时间和空间上的持续性、集中度越强,受灾损失就越大。降水与受灾损失的关系存在年代际差异,近年来它们之间的相关呈降低趋势。暴雨频次、强度与洪涝受灾损失在时间、空间上的分布并不完全一致。暴雨洪涝灾害发生及其影响既受气象因素影响,也受到承灾体和社会因素影响。尽管江南地区灾害防治能力逐渐增强,对减少灾害发生和减轻灾害损失发挥了重大作用,但江南地区防灾能力建设在空间上呈现为东强西弱的特点。因此,整个江南地区,尤其是江南西部,应当继续加强防灾能力建设。

关键词：暴雨洪涝灾害损失江南地区防灾能力建设

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太阳准周期变化对北半球夏季平流层加热率的影响

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大气科学学报 2017年第6期40卷 729-736页

作者：陆晏郭栋陶丽张峰刘仁强苏昱丞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

采用1979—2013年6—8月欧洲中期数值预报中心ERA-Interim逐月再分析资料和2004—2010年6—8月美国国家大气和海洋管理局太阳光谱辐照度资料,利用北京气候中心大气辐射模式,计算了北半球平流层夏季臭氧加热率(Ozone Heating Rate,OHR)... 详细信息

采用1979—2013年6—8月欧洲中期数值预报中心ERA-Interim逐月再分析资料和2004—2010年6—8月美国国家大气和海洋管理局太阳光谱辐照度资料,利用北京气候中心大气辐射模式,计算了北半球平流层夏季臭氧加热率(Ozone Heating Rate,OHR)和净加热率(Net Heating Rate,NHR),分析了太阳准11 a变化中太阳活动强年与弱年纬向平均OHR(NHR)的差异,并讨论了差异形成的原因。结果表明:太阳活动强年比弱年的紫外辐射明显要强,导致OHR、NHR整层增强,且随高度增加而增加;臭氧浓度在平流层下层较小,在平流层上层较大,该变化导致OHR、NHR有类似的变化型,且稍向高处偏移;OHR、NHR在平流层上层的变化,由紫外辐射和臭氧共同作用,其他地区均为臭氧起主要作用。

关键词：太阳循环紫外辐射臭氧加热率平流层

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欧亚冬季温带反气旋活动的气候特征

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气象学报 2016年第6期74卷 850-859页

作者：田笑智协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/东亚季风与区域气候变化科技创新团队南京210044

利用NCEP/NCAR再分析数据,通过判定和追踪温带反气旋的客观方法统计分析了1948—2013年欧亚地区冬季温带反气旋的生成、消亡、移动、生命史、强度等气候特征。结果表明,反气旋的主要源地位于蒙古高原、伊朗及其周边地区、地中海沿岸、... 详细信息

利用NCEP/NCAR再分析数据,通过判定和追踪温带反气旋的客观方法统计分析了1948—2013年欧亚地区冬季温带反气旋的生成、消亡、移动、生命史、强度等气候特征。结果表明,反气旋的主要源地位于蒙古高原、伊朗及其周边地区、地中海沿岸、中西伯利亚、波罗的海西北部、俄罗斯东北部等地,其中,蒙古高原和伊朗等地也是强反气旋最主要的源地。反气旋活动的大值分布区和反气旋生成的大值中心分布十分相似,主要活跃区对应低空平均经向温度梯度大值区和高空脊前。除源于蒙古高原和西伯利亚东北部的强、弱反气旋的移动距离差别不明显外,其他地区的反气旋移动距离与强度有密切关系。持续1—2d的反气旋占总数的44.2%,而只有3.2%的反气旋生命史超过一周,且强反气旋比弱反气旋更易持续较长时间。

关键词：反气旋生成消亡强度斜压性距离持续时间

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CMA全球混合四维变分同化系统的方法研究

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气象学报 2024年第5期82卷 709-720页

作者：王凡龚建东王瑞春陈耀登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 中国气象局地球系统数值预报中心北京100081

随流型演变的变量间背景误差协方差特征非常重要,而变分系统中传统气候背景误差很难描述这些信息。虽然四维变分同化(4DVar)能通过切线性和伴随模式隐式演变初始背景误差协方差,但其存在开发维护复杂、计算成本昂贵等问题,而且在高精度... 详细信息

随流型演变的变量间背景误差协方差特征非常重要,而变分系统中传统气候背景误差很难描述这些信息。虽然四维变分同化(4DVar)能通过切线性和伴随模式隐式演变初始背景误差协方差,但其存在开发维护复杂、计算成本昂贵等问题,而且在高精度可扩展全球大气模式中尤为突出。为规避切线性和伴随模式,将四维集合预报误差引入CMA全球资料同化系统,发展了H-4DEnVar同化方案,开展批量循环同化及其预报试验和台风预报试验,并与4DVar方案对比。批量预报试验表明,四维集合预报误差的引入改善了分析场,显著提高了同化系统的全球预报能力;台风预报试验表明,H-4DEnVar中随流型演变的背景误差是台风路径预报误差减小的主要原因;与4DVar对比发现,考虑集合预报误差IO成本情况下,H-4DEnVar以4DVar 26%计算成本表现出基本相当的预报能力。H-4DEnVar同化方案在规避切线性和伴随模式的同时表现出了良好的同化预报效果,为在不使用切线性和伴随模式情况下实现四维同化提供了参考。

关键词：切线性和伴随模式背景误差协方差 4DVar 集合预报误差 H-4DEnVar

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