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新型探测资料在2014年春节污染天气中的应用

气象与环境科学 2017年第1期40卷 78-86页

作者：戴竹君高辉李力王黎娟王宏斌陆晓波南京市气象局南京210019 南京军区空军气象中心南京210018 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 江苏省气象科学研究所南京210009 南京市环境监测中心南京210013

利用NCEP/NCAR再分析资料、南京市环保局监测数据,分析2014年春节污染天气背景,结合南京探空资料、常规观测资料、风廓线雷达及微波辐射计资料,分析这次春节期间的大气混合层高度、通风系数和逆温层特征。按照春节假期污染情况,可将其... 详细信息

利用NCEP/NCAR再分析资料、南京市环保局监测数据,分析2014年春节污染天气背景,结合南京探空资料、常规观测资料、风廓线雷达及微波辐射计资料,分析这次春节期间的大气混合层高度、通风系数和逆温层特征。按照春节假期污染情况,可将其分为两个阶段:前期是1月30日—2月2日,南京处于均压场里,空气污染扩散条件差,逆温层容易形成,污染较重。后期是2月3—6日,冷暖气流活跃,混合层厚度升高,通风系数增大,逆温层被破坏,逆温强度锐减,空气质量显著改善。结果显示,混合层高度越低、通风系数越小及逆温层结越厚、越强,污染越严重。针对不同级别污染程度为四要素设立了定量化指标:当混合层高度低于1.0 km、通风系数小于2500 m2/s、逆温层厚度大于500 m、逆温强度大于2.0℃/100m,易出现中度以上污染;当混合层高度高于1.8 km、通风系数大于7000 m2/s、逆温层厚度小于200 m、逆温强度小于0.5℃/100m,不易出现污染天气,可为预报提供更多参考依据。

关键词：污染新资料混合层高度通风系数逆温

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中国南海夏季风强、弱年多尺度相互作用能量学特征

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气象学报 2016年第4期74卷 556-571页

作者：杨悦徐邦琪何金海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

中国南海夏季风为东亚季风的主要系统之一,其具有多重尺度特征,除季节平均环流场外,低频(季节内振荡)和高频(天气尺度)扰动也十分活跃,各尺度系统存在明显的年际变化。该研究使用ERA-Interim和NCEP/NCAR两套再分析资料,从季风平均动能(M... 详细信息

中国南海夏季风为东亚季风的主要系统之一,其具有多重尺度特征,除季节平均环流场外,低频(季节内振荡)和高频(天气尺度)扰动也十分活跃,各尺度系统存在明显的年际变化。该研究使用ERA-Interim和NCEP/NCAR两套再分析资料,从季风平均动能(MKE)诊断的角度出发,探讨了1979—2010年中国南海夏季风环流年际变化的能量来源及其和扰动场的相互作用过程。结果表明:中国南海夏季风对流活跃年份,中国南海南部(12°N以南)及中南半岛一带为季风平均动能显著增强区,此与南亚季风区西风急流的增强并向东延伸有关;中国南海北部(12°N以北)及西太平洋为气旋性环流盘踞,季风槽加深。中国南海南部季风平均动能增强的能量源自于扰动动量通量与平均环流的相互作用,强季风年,平均环流失去较少的动能给扰动场(亦即平均环流保留较多的动能)。通过进一步探讨高频(<10d)及低频(10—90d)扰动场与平均环流不同分量的(散度、涡度、风垂直切变)相互作用过程,发现季风平均动能的增长主要来自于<10d扰动与季风平均散度和涡度的相互作用。中国南海北部季风槽区季风平均动能的维持来自于大气热源和平均上升运动的相互作用,但同时有较多的季风平均动能向扰动动能转换,有利于扰动的成长。因此,强季风年,中国南海北部热带气旋生成数目增多,夏季北传的季节内振荡也增强,导致中国南部沿海及华南地区出现较多的灾害天气。

关键词：中国南海夏季风尺度相互作用年际变化动能诊断

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西伯利亚高压的年际和年代际异常特征及其对中国冬季气温的影响

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高原气象 2016年第3期35卷 662-674页

作者：蓝柳茹李栋梁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

利用NCEP/NCAR再分析资料和中国160个气象站的气温资料,采用谐波分析、相关分析和奇异值分解等方法,研究了冬季西伯利亚高压(Siberian High,SH)的年际和年代际异常特征及其对中国冬季气温的影响。结果表明:(1)年代际尺度上SH在20世纪60... 详细信息

利用NCEP/NCAR再分析资料和中国160个气象站的气温资料,采用谐波分析、相关分析和奇异值分解等方法,研究了冬季西伯利亚高压(Siberian High,SH)的年际和年代际异常特征及其对中国冬季气温的影响。结果表明:(1)年代际尺度上SH在20世纪60年代末后减弱、收缩、东界西撤、南界北退,21世纪以来SH面积扩张。年际尺度上SH面积的年际方差最大。(2)SH强度、面积和东界经度的年际变率在21世纪以来都增大,SH特征量的年代际变率均在1975年前后由大转小。(3)中国冬季偏冷年的SH较为强大且东扩南伸,同期500 hPa高度类似遥相关欧亚型(EU)正位相的异常分布和增强的欧亚脊对SH发展起主要作用,反之亦然。年际尺度上当SH加强扩张并东扩南伸时,强度的影响最大,中国大部为冷冬,尤其是南方。年代际尺度上面积的影响最强,SH加强扩张(减弱收缩)并东伸(西撤)时,黄河以北气温偏低(高)。(4)年际尺度上当SH强度和面积的变率偏大(小),东界和南界的变率偏小(大)时,中国大部冬季气温的年际波动剧烈(平缓)。年代际尺度上当SH特征量的变率均偏大(小)时,华北和东北冬季气温的年代际波动加大(减小),而南方冬季气温的年代际波动减弱(增大)。

关键词：年际年代际西伯利亚高压异常变率协同变化中国冬季气温

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东中国海黑潮海洋锋的季节变化特征及其成因

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气象科学 2016年第2期36卷 203-211页

作者：张然徐海明张百超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 南京信息工程大学大气科学学院南京210044

利用高分辨率海洋和大气再分析资料研究了东中国海黑潮海洋锋的季节变化特征及其成因。研究表明,东海黑潮海洋锋存在明显的季节变化,从冬季到次年春季逐渐增强,并在春季达到最强,初夏以后强度逐渐减弱,9—10月达到全年最弱。通过诊断混... 详细信息

利用高分辨率海洋和大气再分析资料研究了东中国海黑潮海洋锋的季节变化特征及其成因。研究表明,东海黑潮海洋锋存在明显的季节变化,从冬季到次年春季逐渐增强,并在春季达到最强,初夏以后强度逐渐减弱,9—10月达到全年最弱。通过诊断混合层热流量方程发现,东海黑潮区一年四季均表现为暖的温度平流,有利于海洋锋的形成和维持,该暖平流也存在季节变化并在春季达到最大,对海洋锋在春季达到最强起了重要作用。海气界面净热通量在秋冬季对海洋锋的形成有促进作用,有利于海洋锋增强,而在春夏季则起抑制作用,促进海洋锋消亡。温度垂直输送全年对海洋锋起一定程度的抑制作用。总之,在海温水平平流和海表净热通量的共同作用下导致海洋锋春季达到最强,而夏秋季海表净热通量和温度垂直输送作用的共同作用致使海洋锋减弱并最后消失。因此,海洋的动力和热力共同作用导致了东海黑潮海洋锋的季节变化,其中海温水平平流和海表净热通量对海洋锋的季节变化起主要作用,而温度垂直输送项对海洋锋的发展起抑制作用,但影响相对较小。

关键词：海洋锋季节变化东海黑潮

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中高纬度与热带大气的共同作用对江南4-6月低频降水的影响

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气象学报 2016年第3期74卷 335-351页

作者：谭桂容王一舒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

基于中国国家气象观测站的逐日降水资料、NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration)提供的逐日向外长波辐射资料和NCEP(National Centers for Environmental Prediction)/NCAR(National Center for Atmospheric Research)逐日全球再分析资料,采用非滤波法提取10—30 d低频降水及低频环流因子,分析了1979—2013年江南地区4—6月低频降水及其关联的大气环流特征,着重讨论了中高纬度与热带共同作用对低频降水的影响及可能机理。结果表明:(1)江南4—6月降水的第1模态呈现全区一致的变化趋势,其10—30 d低频降水方差贡献率在江南南部较大,部分区域可达20%。(2)降水的低频异常不仅与热带对流有关,还与中高纬度大气环流的变化显著相关。当东印度洋及印度尼西亚一带对流旺盛,中国上游欧洲至西伯利亚地区高纬度位势高度表现为显著的正异常,江南上空为负异常时,有利于江南低频降水。(3)中高纬度大气环流与热带对流共同作用影响江南4—6月低频降水:当热带对流旺盛区(抑制区)位于东印度洋及印度尼西亚海洋性大陆一带时,热带热源的非绝热加热引起显著的上升(下沉)运动,并激发经向罗斯贝波北传;同时高纬度欧洲至西伯利亚地区的位势高度负异常(正异常)向东向南传播,两者在江南上游叠加,低压(高压)底前部的西南风(东北风)有利于孟加拉湾对江南的水汽输送加强(减弱),对应江南地区整层水汽通量辐合(辐散),低频降水偏多(偏少)。

关键词：江南低频降水非滤波法低频热带-中高纬度共同作用

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1960～2012年长江三角洲地区雾日与霾日的气候特征及其影响因素

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中国环境科学 2016年第4期36卷 961-969页

作者：郭婷朱彬康志明桂海林康汉青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 江苏省气象局江苏南京210008 国家气象中心北京100081

利用1960～2012年长江三角洲地区气象观测资料,对长江三角洲区域雾和霾的时空分布及其影响因素进行了分析.结果表明：长江三角洲地区雾、霾分布不均匀,雾日大值区主要分布在江苏省盐城中部沿海地区、安徽省黄山地区、浙江东部沿海地区,... 详细信息

利用1960～2012年长江三角洲地区气象观测资料,对长江三角洲区域雾和霾的时空分布及其影响因素进行了分析.结果表明：长江三角洲地区雾、霾分布不均匀,雾日大值区主要分布在江苏省盐城中部沿海地区、安徽省黄山地区、浙江东部沿海地区,霾日大值区主要分布在以南京、杭州、合肥、衢州为中心的周边城市.时间变化上,城市化水平高的大城市年雾日数在20世纪80年代之前呈增加趋势,之后呈减少趋势;城市化水平低的小城市年雾日数也呈先升后降的趋势,但下降时间滞后于大城市.大城市雾日月平均分布冬季最多,春秋季次之,夏季最少,小城市雾日月平均分布呈双峰型特征,即春季和冬季较多.大城市和小城市年平均霾日数一直呈增加趋势且20世纪90年代之后差距变大.区域气候变化和城市化导致的温度上升,空气污染加剧导致的气溶胶增加,是造成长江三角洲雾日、霾日不同变化特征的原因,但它们之间的相互作用效应复杂,值得深入研究.

关键词：雾霾气候变化城市化空气污染

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基于均一化资料的中国极端地面气温变化分析

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高原气象 2016年第5期35卷 1352-1363页

作者：王岱游庆龙江志红武文博焦洋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

利用经过质量控制和均一化处理的中国693个气象站点1961-2014年逐日最高气温、最低气温和平均气温资料,对极端气温的空间变化进行了分区划分,并分析了11个极端气温指数的变化特征。结果表明:极端高温指数(极端最高气温、夏季日数、暖夜... 详细信息

利用经过质量控制和均一化处理的中国693个气象站点1961-2014年逐日最高气温、最低气温和平均气温资料,对极端气温的空间变化进行了分区划分,并分析了11个极端气温指数的变化特征。结果表明:极端高温指数(极端最高气温、夏季日数、暖夜日数、暖昼日数、持续暖期和生长日)在各区呈增加趋势,而极端低温指数(极端最低气温、霜冻日数、冷夜日数、冷昼日数、持续冷期)在各区呈减小趋势(极端最低气温除外,呈增加趋势),其中夜间极端气温指数变化程度最大(暖夜日数增加和冷夜日数减小最显著);每个指数在大部分区域均有明显的趋势转折,极端高温指数的转折时间基本在1995-1998年之间,而极端低温指数的转折时间在1985-1986年和1995年前后。极端高温指数转折前/后有减小/增加趋势,而极端低温指数正好相反(但极端最低气温除外,转折前/后有减小/增加趋势)。几乎所有区域的极端气温指数均与平均气温呈显著的相关,其中阈值指数与平均气温的相关性最好。

关键词：中国区域均一化极端气温指数趋势

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非齐次隐马尔可夫降尺度方法对江淮流域夏季逐日降水的模拟及其评估

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气象学报 2016年第5期74卷 757-771页

作者：丁梅江志红陈威霖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

引入非齐次隐马尔可夫模型(Nonhomogeneous hidden Markov model,NHMM)统计降尺度方法,利用1961—2002年江淮流域夏季逐日降水资料、欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的ERA-40再分析资料建立模型,检验其对东部季风区(以江淮流域为代表)夏季... 详细信息

引入非齐次隐马尔可夫模型(Nonhomogeneous hidden Markov model,NHMM)统计降尺度方法,利用1961—2002年江淮流域夏季逐日降水资料、欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的ERA-40再分析资料建立模型,检验其对东部季风区(以江淮流域为代表)夏季日降水的模拟能力,并对比BCC-CSM1.1(m)模式NHMM降尺度前后的模拟效果。结果表明,NHMM降尺度方法通过建立降水概率分布态间转移参数与大尺度环流变量的联系,对江淮流域逐日降水量具有较好的降尺度效果。模拟的各站日降水量概率分布函数(PDF)曲线与观测非常接近,布赖尔评分(Brier Score,S_B)均小于0.11%,显著性评分(Significance Score,Ss)均大于0.84;夏季总降水量、降水日数、中雨日数、降水强度和95%分位降水量指数的多年平均场偏差百分率绝对值低于10%,前3个指数的空间相关系数高于0.9;该方法对各降水指数的年际变率也有一定的模拟能力,模拟得到的各指数的区域平均年际序列与观测序列的相关系数为0.62—0.87。对BCC-CSM1.1(m)模式的模拟结果进行降尺度后,SB较降尺度前平均减小0.57%,Ss平均增大0.23,皆表明降尺度后的概率分布函数曲线更接近于观测;各降水指数在多数台站的偏差百分率绝对值由大于40%降至10%以内,空间相关系数普遍提高至0.8以上。NHMM降尺度方法能够有效提高BCC-CSM1.1(m)模式对江淮流域夏季日降水的模拟能力,相对气候模式具有显著的"增值",未来可进一步利用该方法进行气候变暖背景下的日降水变化预估。

关键词：非齐次隐马尔可夫模型(NHMM) 统计降尺度逐日降水模拟

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夏季热带北大西洋海温异常对西北太平洋热带气旋生成的影响

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大气科学学报 2016年第1期39卷 55-63页

作者：霍利微郭品文张福颖气象灾害教育部重点实验室(南京信息工程大学) 江苏南京210044 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江苏南京210044

利用1979—2012年西北太平洋热带气旋最佳路径资料,Hadley中心的海温资料和NCEP/NCAR再分析资料等,研究了夏季(6—10月)热带北大西洋海温异常与西北太平洋热带气旋(Tropical Cyclone,TC)生成的关系及其可能机制。结果表明,夏季热带北大... 详细信息

利用1979—2012年西北太平洋热带气旋最佳路径资料,Hadley中心的海温资料和NCEP/NCAR再分析资料等,研究了夏季(6—10月)热带北大西洋海温异常与西北太平洋热带气旋(Tropical Cyclone,TC)生成的关系及其可能机制。结果表明,夏季热带北大西洋海温异常与同期西北太平洋TC生成频次之间存在显著的负相关关系。热带北大西洋海温的异常增暖可产生一对东—西向分布的偶极型低层异常环流,其中气旋性异常环流位于北大西洋/东太平洋地区,反气旋异常环流位于西北太平洋地区。该反气旋环流异常使得TC主要生成区的对流活动受到抑制、低层涡度正异常、中低层相对湿度负异常、中层下沉气流异常,这些动力/热力条件均不利于TC生成。此外,西北太平洋地区低层涡旋动能负异常,同时来自大尺度环流的涡旋动能的正压转换也受到抑制,不能为TC的生成和发展提供额外能量源。反之亦然。

关键词：热带北大西洋海温异常西北太平洋热带气旋生成动力条件热力条件

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北印度夏季风与中国河套及邻近地区盛夏降水的联系

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高原气象 2016年第6期35卷 1512-1523页

作者：李栋梁张茜姚慧茹李潇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

利用印度热带气象研究所和中国气象局分别提供的1951-2006年印度各分区和中国160个站点的逐月降水资料,NCEP/NCAR逐月再分析资料以及NOAA提供的逐月海表温度资料,对印度各分区降水与中国区域降水之间的联系进行了分析。结果发现盛夏7-8... 详细信息

利用印度热带气象研究所和中国气象局分别提供的1951-2006年印度各分区和中国160个站点的逐月降水资料,NCEP/NCAR逐月再分析资料以及NOAA提供的逐月海表温度资料,对印度各分区降水与中国区域降水之间的联系进行了分析。结果发现盛夏7-8月印度西北部和北部山区降水与中国河套及邻近地区降水呈显著的正相关关系,由此将7-8月印度西北部与北部山区降水定义为北印度夏季风指数。进一步通过遥相关和水汽输送揭示了北印度夏季风强弱与中国河套盛夏降水的联系途径。当北印度夏季风偏强时,中国河套受异常低压系统前部气流控制,系统从低层到高层向西倾斜,低压前部、高压后部的偏南气流带来南方暖湿气流,有助于河套降水的产生。北印度夏季风强盛年亦有助于输送到中国河套地区的三条水汽通道的加强。北印度夏季风偏弱时,情况相反。北印度夏季风异常偏强/弱,若从前期冬季开始伴随有一次La Nia/El Nio过程,赤道东太平洋SST异常通过与北印度夏季风相联系引起的水汽异常输送对中国河套降水产生更显著影响,而北印度夏季风即使不受到赤道东太平洋SST异常影响,对河套降水的影响仍然是显著的。

关键词：北印度夏季风中国河套大气环流水汽输送海温异常

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