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热带海洋学报 2021年第1期40卷 31-43页

作者：缪予晴徐海明刘佳伟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江苏南京210044

全球增暖背景下更加频繁和持续的海洋热浪事件已经对生态和人类社会经济造成了严重影响。但对于海洋热浪的海气相互关系和对区域气候制作用的研究还十分有限。本文基于1982-2017年美国国家海洋和大气管理局逐日最佳插值海表温度和美国... 详细信息

全球增暖背景下更加频繁和持续的海洋热浪事件已经对生态和人类社会经济造成了严重影响。但对于海洋热浪的海气相互关系和对区域气候制作用的研究还十分有限。本文基于1982-2017年美国国家海洋和大气管理局逐日最佳插值海表温度和美国国家环境预测中心再分析资料,采用经验正交函数展开等统计方法,系统地分析了西北太平洋夏季海洋热浪的时空分布特征及与之相联系的海气关系。结果表明,西北太平洋夏季海洋热浪日数和次数EOF(Empirical orthogonal function)第一模态在除黑潮和黑潮延伸区外的区域呈线性增加趋势,第二模态则呈南北反向分布,并具有明显的年代际变化特征。海洋热浪的最大强度、持续时间、累积强度第一模态也呈线性上升趋势,最大强度和累积强度在高纬地区上升最多,持续时间在黑潮和黑潮延伸区变化最明显。从海气关系的角度来看,中低纬地区出现海洋热浪事件时,海气之间主要表现为海洋对大气潜热感热通量的增加,从而对周边区域大气环流产生影响;而高纬度地区出现海洋热浪事件时,海气之间则主要表现为大气对海洋的影响,以长波辐射和感热通量变化为主。

关键词：夏季海洋热浪西北太平洋变化特征海气关系

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2015-2020年萍乡市城区冬季空气质量日差异性的气象条件分析

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气象与环境科学 2024年第3期47卷 62-71页

作者：李侃马静叶小峰萍乡市气象局江西萍乡337002 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南京210044

利用2015-2020年萍乡市城区冬季空气质量(AQI)数据、地面气象观测资料和欧洲中期天气预报中心再分析资料,结合天气形势与大气垂直运动特点,针对空气质量明显改善、空气质量轻度改善、空气污染轻度加剧或无变化和空气污染明显加剧4类空... 详细信息

利用2015-2020年萍乡市城区冬季空气质量(AQI)数据、地面气象观测资料和欧洲中期天气预报中心再分析资料,结合天气形势与大气垂直运动特点,针对空气质量明显改善、空气质量轻度改善、空气污染轻度加剧或无变化和空气污染明显加剧4类空气质量日差异性变化过程进行了天气分型研究。结果表明,冬季高压底部型出现次数最多,占比高达28.57%;其次为高压后部中层上升型和冷切变型,占比分别为20.94%和19.96%;低压倒槽中层下沉型和低压倒槽中层上升型出现次数比较接近,占比分别为11.74%和10.96%;高压后部中层下沉型出现次数最少,占比仅为7.83%。高压底部型、高压后部中层下沉型、高压后部中层上升型和低压倒槽中层下沉型的大部分过程均不利于大气污染扩散,下沉运动或弱上升运动伴有强逆温易导致空气污染明显加剧,强(弱)上升运动伴有逆温则空气质量轻度改善(空气污染轻度加剧);中层强上升运动且低层弱下沉运动、无逆温(或弱逆温)和较明显降水的条件下,极少数高压后部中层上升型的空气质量明显改善;下沉中心伸展较高的强下沉运动伴有晴好无逆温天气,近地面湍流活动加剧,中高层的干洁空气向下输送,极少数高压底部型的空气质量明显改善。低压倒槽中层上升型和冷切变型绝大部分过程利于大气污染扩散,强上升运动伴有明显降水且无逆温(或弱逆温)的条件下,空气质量明显改善;上升运动伴有较明显降水且有逆温的条件下,空气质量可能轻度改善;弱上升运动伴有强逆温的条件下,空气污染轻度加剧。

关键词：空气质量日差异性变化大气垂直运动天气分型

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东亚气温前冬与后冬反相的变化特征及可能影响因子

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大气科学 2021年第5期45卷 1039-1056页

作者：祁莉泮琬楠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

东亚冬季气温除了季节平均外,其显著的季内起伏也对国民生活及经济活动有着深远影响。本文利用1959~2018年台站及再分析资料,使用S-EOF(Season-reliant Empirical Orthogonal Function)方法提取东亚冬季气温季内起伏的主要年际变化模态... 详细信息

东亚冬季气温除了季节平均外,其显著的季内起伏也对国民生活及经济活动有着深远影响。本文利用1959~2018年台站及再分析资料,使用S-EOF(Season-reliant Empirical Orthogonal Function)方法提取东亚冬季气温季内起伏的主要年际变化模态,其主要模态表现为前冬暖(冷)、后冬冷(暖),即为前、后冬反相,其方差贡献达到31.1%。这种前后冬反相的特征并非局地现象,在北半球大尺度均存在。环流场上它表现为欧亚遥相关型波列(Eurasian teleconnection,EU)从前冬12月的负位相(正位相)向后冬2月正位相(负位相)的转变,相伴随的是低层西伯利亚高压与阿留申低压的强度在前、后冬转折,高层副热带急流的变化也与之匹配。分析发现,欧亚遥相关型的季内转向可能与北大西洋涛动(North Atlantic oscillation,NAO)在前冬12月与后冬2月的转向有关,后者通过北大西洋热通量作用进而影响下游EU波列的转向。此外,宽窄厄尔尼诺—南方涛动(El Nino-Southern Oscillation,ENSO)事件也有一定贡献,当厄尔尼诺(El Nino)发生时,经向上更宽(窄)的海温异常利于前冬气温偏高(低)向后冬气温偏低(高)的转向;而当拉尼娜(La Nina)事件发生时,情况与厄尔尼诺年相反。

关键词：冬季气温季内起伏欧亚遥相关型湍流热通量 ENSO 经向宽度

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2019年南海夏季风爆发特征及其与10~25 d ISO的关系

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气象科学 2022年第3期42卷 324-333页

作者：张颖王黎娟赵小芳邓顺芷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 成都信息工程大学大气科学学院成都610225

使用NCEP/NCAR再分析资料对2019年高度场、OLR场和风场进行了环流分析,计算假相当位温、西南风和垂直风切变等物理量,并且使用Lanczos滤波器滤波后进行分位相讨论了ISO与2019年南海夏季风爆发的关系。结果表明,2019年南海夏季风爆发的... 详细信息

使用NCEP/NCAR再分析资料对2019年高度场、OLR场和风场进行了环流分析,计算假相当位温、西南风和垂直风切变等物理量,并且使用Lanczos滤波器滤波后进行分位相讨论了ISO与2019年南海夏季风爆发的关系。结果表明,2019年南海夏季风爆发的日期为5月6日,其爆发偏早。在5月6日后具体特征表现为:200 hPa高空急流范围扩大,强度增强;副热带高压不断东撤,南海地区不再盛行西南风;850 hPa上南海地区盛行西南风且对流大面积爆发;假相当位温随高度变化的特征显示出对流增强的趋势。为了探讨2019年南海夏季风爆发与ISO的关系,进一步研究发现2019年存在10~25 d大气季节内振荡。一方面,ISO有利于2019年爆发时间偏早,另一方面,南海夏季风爆发后从孟加拉湾—印度洋东部低频对流多次随时间向东北传播,经历发展—最强—减弱—抑制—最弱—恢复的6个阶段,有利于南海地区偏西风增强以及对流活动的爆发维持,使得其爆发强度增强。

关键词：南海夏季风爆发特征大气季节内振荡

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民航气象观测的中国中东部大气边界层廓线数据的评估与应用

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地球物理学报 2022年第11期65卷 4174-4193页

作者：徐孝泽张元杰宋树刚杨云帆李想高志球气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京信息工程大学大气物理学院南京210044 93110部队北京100843 中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室北京100029

本文从民航气象报告(AMDAR)数据库中提取了2008—2019年期间我国中东部18个机场飞机起飞和降落期间的大气边界层(ABL)廓线数据,并利用常规探空数据评估了不同季节和高度范围的AMDAR数据准确性及其随探空站与机场距离和飞行状态的变化.... 详细信息

本文从民航气象报告(AMDAR)数据库中提取了2008—2019年期间我国中东部18个机场飞机起飞和降落期间的大气边界层(ABL)廓线数据,并利用常规探空数据评估了不同季节和高度范围的AMDAR数据准确性及其随探空站与机场距离和飞行状态的变化.与常规探空数据相比,低层(P>850 hPa)的AMDAR温度和风分量的均方根误差(RMSE)均比较高层(850~500 hPa)小,且各高度层上的温度和风分量的RMSE都随间隔距离的增加而增大.相对而言,飞行状态对AMDAR数据准确性的影响很小.在间隔距离小于50 km且P>850 hPa高度层范围内,温度、纬向风和经向风的平均RMSE分别为0.68~0.83 K、1.48~1.62 m·s^(-1)和1.73~1.81 m·s^(-1).相比于RMSE,对应的平均偏差都显著更小,且随间隔距离无明显变化.数据应用示例表明,AMDAR廓线数据由于其较高的时间分辨率,不仅可以反映ABL结构的日变化特征,还可用于研究ABL局地环流特征.基于18个机场AMDAR廓线数据分析发现,我国远内陆、干燥地区大气边界层高度(ABLH)具有较强的日变化,尤其是在春夏两季,而沿海和近内陆地区ABLH的日变化强度和季节差异都较小.

关键词： AMDAR 大气边界层探空数据日变化大气边界层高度

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雷暴电荷分布对正极性云闪放电特征影响的数值模拟

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大气科学 2022年第6期46卷 1407-1424页

作者：郑天雪谭涌波罗林洁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

本研究将云闪随机放电参数化方案植入到偶极电荷结构中,固定主负电荷区的参数和位置,通过不断调整上部正电荷区的参数(电荷浓度和水平范围)和位置以此来模拟不同高度处起始的正极性云闪,进而探讨正云闪放电特征与雷暴电荷分布之间的关... 详细信息

本研究将云闪随机放电参数化方案植入到偶极电荷结构中,固定主负电荷区的参数和位置,通过不断调整上部正电荷区的参数(电荷浓度和水平范围)和位置以此来模拟不同高度处起始的正极性云闪,进而探讨正云闪放电特征与雷暴电荷分布之间的关系。模拟结果表明在偶极电荷结构中,抬升上部正电荷区的高度,能够产生如观测所示的高海拔正云闪,不同于普通正云闪起始于向上传播的负先导及水平或稍向下延伸的正先导,高海拔处起始的正云闪以大范围向下传播的正先导及水平或轻微向上延伸的负先导为主要特征。随着上部正电荷区位置的抬升,正云闪起始高度也随之升高,当上部正电荷区抬升到一定高度后(本研究中当上部正电荷区下边界超过12 km),云闪通常起始于主正电荷区内,且上部正电荷区的浓度以及水平半径对于云闪的起始高度没有显著影响。此外,云闪正、负先导通道的长度与电荷区的浓度、水平半径以及起始点和负、正电荷区之间的距离存在显著的正相关关系。

关键词：正极性云闪数值模拟雷暴电荷分布起始高度通道长度

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云微物理参数化的改进及其对川藏铁路沿线降水的模拟优势

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中国科学：地球科学 2024年第3期54卷 874-891页

作者：徐晓齐衡志炜李跃清王顺久李建王元陈景华张佩文陆春松南京气象科技创新研究院中国气象局交通气象重点开放实验室南京210041 中国气象局成都高原气象研究所高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室成都610072 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 兰州大学西部生态安全省部共建协同创新中心兰州730000 南京信息工程大学中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044

川藏铁路是我国铁路网的重要组成部分,该区域山洪、滑坡等地质灾害多发,而降水是诱发这些灾害的重要原因,因此该区域降水的准确模拟是至关重要的.本文改进了西南区域业务预报模式云微物理方案中不确定性较大的物理过程,包括云滴活化、... 详细信息

川藏铁路是我国铁路网的重要组成部分,该区域山洪、滑坡等地质灾害多发,而降水是诱发这些灾害的重要原因,因此该区域降水的准确模拟是至关重要的.本文改进了西南区域业务预报模式云微物理方案中不确定性较大的物理过程,包括云滴活化、云水自动转化、云雨碰并和混合蒸发过程.原方案中,不同大小的云水含量对应着相同的云滴浓度,与实际不符,造成云滴尺度过大,相关物理过程速率(比如云水自动转化率)过快,导致降水高估.新方案克服了云滴尺度过大的问题,云水自动转化和云雨碰并过程均与随机收集方程更为接近,云滴蒸发机制更符合云中实际物理过程.基于新旧方案,模拟了川藏铁路沿线2021年汛期的多次降水过程,利用地面观测和卫星反演资料,评估了模拟结果.新方案对云物理量的模拟变得更为合理,使原方案对液水路径和液滴半径的模拟偏差从2倍减少到1倍以内,并显著缓解了原方案对降水强度和范围的高估情况,降水的平均均方根误差减小22%.本文所得结果能够为提高模式在该区域预报降水和灾害防控能力提供科学参考.

关键词：川藏铁路云微物理降水模式改进

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2016年秋季中国南方降水异常的环流特征及海温影响

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大气科学 2021年第5期45卷 1023-1038页

作者：蒋子瑶徐海明马静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南京210044 南京信息工程大学大气科学学院南京210044

本文利用中国气象台站观测降水、英国Hadley中心海温和NCEP/NCAR再分析数据集等资料,研究了2016年秋季中国南方降水异常偏多的环流特征及其海温影响。结果表明,2016年秋季东亚副热带西风急流偏强,我国南方地区位于急流入口区的右侧,有... 详细信息

本文利用中国气象台站观测降水、英国Hadley中心海温和NCEP/NCAR再分析数据集等资料,研究了2016年秋季中国南方降水异常偏多的环流特征及其海温影响。结果表明,2016年秋季东亚副热带西风急流偏强,我国南方地区位于急流入口区的右侧,有利于产生上升运动;同时西太平洋副热带高压强度偏强、面积偏大、位置偏北偏西,对应副高西南侧的东南风将热带太平洋的暖湿气流向我国南方输送,有利于降水偏多。另外,2016年秋季登陆我国的台风异常偏多,频繁活动的台风给我国南方带来了大量降水,也是导致我国南方降水异常偏多的原因之一。进一步研究表明,2016年秋季南方降水异常偏多主要与同期赤道西太平洋和东南太平洋海温异常偏高有关,上述海区的海温异常通过激发向下游传播的遥相关波列或通过Gill响应对东亚环流产生影响,进而有利于中国南方降水增多。通过CAM5.3(Community Atmosphere Model Version 5.3)一系列的敏感性试验,验证了上述的结果。

关键词：中国南方地区秋季降水环流特征海温异常数值模拟

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基于区域历史回归法的雷州半岛火箭增雨作业效果检验

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气象科学 2023年第3期43卷 412-419页

作者：张泽群邝家豪曹琪敏黄晓梅陈荣邹嘉南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/中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044 广东省湛江市气象局广东湛江524001 中山大学大气科学学院广东珠海510275

利用ERA5再分析资料,区域自动站雨量资料以及双偏振雷达基数据,采用区域历史回归方法,对2020年7月4日雷州半岛火箭人工增雨作业进行物理检验和统计检验。结果表明:作业后作业区域云系云冰含量大幅增加,强回波区面积增大,回波顶高度升高... 详细信息

利用ERA5再分析资料,区域自动站雨量资料以及双偏振雷达基数据,采用区域历史回归方法,对2020年7月4日雷州半岛火箭人工增雨作业进行物理检验和统计检验。结果表明:作业后作业区域云系云冰含量大幅增加,强回波区面积增大,回波顶高度升高,平均回波强度显著增加。选取1971—2000年作业影响区和对比区逐年7月的平均日降水量资料作为历史样本建立回归公式,结合作业当天区域自动站的雨量资料,计算得出日降水量和作业后3 h累积降水量的绝对增雨量分别为11.07 mm和2.32 mm,相对增雨率分别为51.08%和38.73%,均通过了置信水平为α=0.05显著性检验。因此,雷州半岛开展人工增雨作业对缓解气象干旱,满足水库蓄水等有重要意义。

关键词：人工增雨区域历史回归效果检验雷州半岛

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气象条件对京津冀地区O_(3)和PM_(2.5)双高污染的影响及对减排的启示作用

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中国科学：地球科学 2023年第6期53卷 1263-1272页

作者：麻晓晴尹志聪曹不凡王会军南京信息工程大学大气科学学院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 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 珠海519080 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

近年来,京津冀地区频繁发生O_(3)和PM_(2.5)同时超标的双高污染(CP)过程,给大气污染协同控制带来了严峻挑战.京津冀地区50%以上的CP事件发生在4~5月,并且在2018年达到了最高的11天.CP事件期间的O_(3)和PM_(2.5)浓度略低于但接近仅发生O_... 详细信息

近年来,京津冀地区频繁发生O_(3)和PM_(2.5)同时超标的双高污染(CP)过程,给大气污染协同控制带来了严峻挑战.京津冀地区50%以上的CP事件发生在4~5月,并且在2018年达到了最高的11天.CP事件期间的O_(3)和PM_(2.5)浓度略低于但接近仅发生O_(3)和PM_(2.5)污染时的浓度,这表明双高污染会造成更为严重的危害.由斯堪的纳维亚遥相关型的两个中心与华北上空的异常反气旋环流中心组成的Rossby波波列导致京津冀地区出现高温、潮湿和静稳的气象条件,这同时增加了O_(3)和PM_(2.5)的浓度,有利于CP事件的发生.在2018年之后CP日数急剧减少,而气象条件并没有明显的趋势变化.因此,气象条件的变化并没有真正促成2019年和2020年CP日数的下降.这其中隐含着是PM_(2.5)相关排放的减少导致了CP日数的减少(2019年和2020年共减少约11天).本文所揭示的不同污染事件之间大气条件的差异有助于在日-周的时间尺度下提前预测空气污染类型.由于PM_(2.5)相关排放的减少导致2020年未出现CP事件,但近年O_(3)污染依旧严重,针对近地面O_(3)的控制措施必须更加严格.

关键词：双高污染臭氧 PM2.5 气象减排

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