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气象科学 2020年第2期40卷 143-156页

作者：王融融胡海波杨修群中国气象局-南京大学气候预测研究联合实验室/大气科学学院南京大学南京210093 气象灾害教育部重点实验室/气象灾害预警与评估协同创新中心南京信息工程大学南京210044

基于1979—2008年NCEP/CFSR再分析耦合数据集,研究了冬季MJO对ENSO事件的影响。结果表明,在年际时间尺度以及长期的年代际时间尺度上,热带印度洋MJO活动的强弱性都可以影响热带中东太平洋ENSO事件的发生和发展。在年际时间尺度上,ENSO... 详细信息

基于1979—2008年NCEP/CFSR再分析耦合数据集,研究了冬季MJO对ENSO事件的影响。结果表明,在年际时间尺度以及长期的年代际时间尺度上,热带印度洋MJO活动的强弱性都可以影响热带中东太平洋ENSO事件的发生和发展。在年际时间尺度上,ENSO发生前期征兆的赤道中东太平洋的西风爆发事件(Westerly Wind Burst,WWB),作为MJO影响ENSO的主要途径,存在着显著的次季节时间尺度的变化。相对于气候平均的赤道太平洋西部暖池区上升而东部下沉的Walker环流,MJO正位相东传后的西风异常,减弱了低层东风和赤道东太平洋海水上翻。这一上升海流的减弱导致了中东赤道太平洋的海温升高,从而有利于ENSO暖海温事件的发生。而在年代际时间尺度上,MJO范围和强度在1998年前后出现了明显的转变,1998年之前MJO的东移范围更东,强度更强,从而导致了西太平洋西风爆发区的次季节西风异常事件更加显著,在Bjeknes正反馈机制下对应了年代际时间尺度下的强尼诺事件出现,1998年之后则与之相反。冬季MJO对ENSO影响的这一年代际特征主要体现在晚冬季节,而在早冬伴随着印度洋的增暖,MJO强度一直在逐年增加。

关键词： MJO对ENSO的强迫年际时间尺度大气途径西风爆发年代际突变

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郑州冬季黑碳气溶胶浓度变化特征及其与风速风向的关系

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气象与环境科学 2021年第1期44卷 13-20页

作者：秦亚兰郑丹周顺武马淑俊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/资料同化研究与应用中心南京210044 海宁市气象局嘉兴314400 拉萨市气象局拉萨850011

利用近12年(20062017年)郑州黑碳气溶胶(Black Carbon aerosol,BC)浓度观测数据,在揭示郑州冬季BC浓度变化特征的基础上,结合该站风向、风速观测资料,分析了在晴空和非晴空状态下,BC浓度与风向及与风速的关系。结果表明:(1)郑州冬季BC... 详细信息

利用近12年(20062017年)郑州黑碳气溶胶(Black Carbon aerosol,BC)浓度观测数据,在揭示郑州冬季BC浓度变化特征的基础上,结合该站风向、风速观测资料,分析了在晴空和非晴空状态下,BC浓度与风向及与风速的关系。结果表明:(1)郑州冬季BC浓度平均值为(9.80±6.34)μg/m3,其中12月的最高,2月的最低,1月的居中。(2)郑州冬季BC小时平均浓度日变化表现为明显的“双峰型”特征,最高峰出现在早上(09时左右),次高峰出现在晚上(20时左右),最低谷出现在下午(15时左右),次低谷出现在凌晨(03时左右)。(3)近12年郑州冬季BC浓度总体呈较明显的下降趋势,10 a趋势率约为-1.40μg/m3。(4)郑州冬季以西北风为主,晴空状态下偏西和偏东风向出现BC浓度高值;BC浓度与低层风速呈反向变化关系,当08时地面风速为2~4 m/s、20时地面风速为0~1 m/s、925 hPa和850 hPa风速大于10 m/s时,对BC浓度的稀释作用明显,且在晴空状态下更显著。

关键词：黑碳气溶胶浓度变化特征风速风向

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红外高光谱IASI卫星资料同化对一次大风过程的影响研究

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沙漠与绿洲气象 2022年第1期16卷 124-132页

作者：许冬梅李玮武芳束艾青卞慧敏中国气象局沈阳大气环境研究所辽宁沈阳110000 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 高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室四川成都610225 巍山县气象局云南大理672400 六安市气象局安徽六安237000

以2019年4月24日发生在辽宁省的一次大风天气过程为例,选取GFS(全球预报系统)0.25°×0.25°再分析资料,基于WRF模式三维变分同化技术,分别进行IASI资料同化试验和未同化任何资料的控制试验(CTNL),通过对比两组试验结果分析... 详细信息

以2019年4月24日发生在辽宁省的一次大风天气过程为例,选取GFS(全球预报系统)0.25°×0.25°再分析资料,基于WRF模式三维变分同化技术,分别进行IASI资料同化试验和未同化任何资料的控制试验(CTNL),通过对比两组试验结果分析IASI资料同化对改进数值模式初始场的影响及其后续预报的机制。结果表明:经过IASI资料同化的模拟结果质量有很大改善,分析场与背景场相比更接近观测场;经过云检测之后不同通道使用的观测数目不同,资料同化对模拟的改善效果在通道0~800最佳;IASI资料同化对地表10 m风场的预报技巧有显著的改进作用,相比控制试验可以更精准地预报大风天气的区域和强度;IASI同化试验的预报质量高于控制试验且随时间比较稳定。

关键词： IASI WRF模式资料同化大风预报

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在ENSO不同位相下青藏高原春季感热对华南盛夏降水的影响

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热带气象学报 2020年第1期36卷 60-71页

作者：单幸周顺武王美蓉郑丹王传辉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/资料同化研究与应用中心江苏南京210044 安徽省气象局安徽合肥230061

根据青藏高原(简称高原)春季感热(Sensible Heat,SH)异常和ENSO不同位相,划分出12种类型,研究了高原春季(5月)SH异常和前冬ENSO对华南盛夏(7—8月)降水的影响及相对影响程度。结果表明:高原春季SH和前冬ENSO均对华南盛夏降水有较显著的... 详细信息

根据青藏高原(简称高原)春季感热(Sensible Heat,SH)异常和ENSO不同位相,划分出12种类型,研究了高原春季(5月)SH异常和前冬ENSO对华南盛夏(7—8月)降水的影响及相对影响程度。结果表明:高原春季SH和前冬ENSO均对华南盛夏降水有较显著的影响,即当两者分别处于各自正(负)位相时,华南盛夏降水普遍偏少(多);通过对两者的单独作用和协同作用的分析表明,高原春季SH对华南盛夏降水贡献要更大。影响机制分析发现华南盛夏降水受西太平洋副热带高压(简称西太副高)和南亚高压共同影响,ENSO直接影响西太副高,而高原春季SH异常则对南亚高压作用显著,因此在两者共同影响下,两个高压的变化共同导致华南盛夏降水出现异常。

关键词：青藏高原春季感热 ENSO 华南盛夏降水

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中国东部地区冬季AOD分布特征及与冬季风环流的可能联系

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大气科学学报 2019年第2期42卷 255-266页

作者：马奋华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江苏南京210044

利用2000年3月—2017年3月Terra卫星反演的MODIS气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)资料、NCEP的fnl全球业务分析数据、CMAP降水资料、CERES SYN1deg Ed 4月平均资料以及NCEP/NCAR再分析资料等,依据中国东部冬季区域平均AOD距... 详细信息

利用2000年3月—2017年3月Terra卫星反演的MODIS气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)资料、NCEP的fnl全球业务分析数据、CMAP降水资料、CERES SYN1deg Ed 4月平均资料以及NCEP/NCAR再分析资料等,依据中国东部冬季区域平均AOD距平具有显著的年际变化特征,将历年冬季AOD划分为5个不同的污染等级,并探讨了不同污染等级的局地成因及其与冬季风环流的联系。结果表明,中国东部冬季AOD区域平均值与气候要素场有很好的相关关系,即AOD异常偏高(低)时,入射到地面的太阳短波辐射通量减小(增加),地面气温降低(增加),地气系统冷却(加热),地面降水呈现华北与江淮内陆少、江淮东南多(华北与江淮西南部多、江淮地区东部少)的分布特征。中国东部AOD值异常偏高与风速异常偏小有关,且这种负相关关系在华北表现最明显:即AOD异常偏高(低)时,华北地面风速偏小(大),江淮地面风速偏大(小)。个例分析表明,纬向风速异常偏小、东风异常及阿留申低压偏弱是2013年AOD异常偏高的主要原因。

关键词：中国东部地区 AOD 分布特征东亚冬季风环流

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两类ENSO背景下中国东部夏季降水的环流特征及关键系统

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大气科学学报 2020年第4期43卷 617-629页

作者：王黎娟蔡聪张海燕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 盐城市大丰区气象局江苏盐城224100 温州市环境监测中心站浙江温州325000

利用全国160站逐月降水资料、74项环流指数、HadISST月平均海温资料以及NCEP/NCAR月平均再分析资料,对比分析了两类ENSO事件衰减阶段中国东部夏季降水及相应大气环流的差异,并探讨其可能成因。结果表明:1)EP型ElNio(LaNia)事件次年夏季... 详细信息

利用全国160站逐月降水资料、74项环流指数、HadISST月平均海温资料以及NCEP/NCAR月平均再分析资料,对比分析了两类ENSO事件衰减阶段中国东部夏季降水及相应大气环流的差异,并探讨其可能成因。结果表明:1)EP型ElNio(LaNia)事件次年夏季,中国东部降水由北至南呈正负正(负正负)的三极型反相分布;CP型ElNio(LaNia)事件次年夏季,中国东部降水由北至南呈正负(负正)的偶极型反相分布;2)ElNio事件次年夏季,西北太平洋副热带高压(以下简称西太副高)及南亚高压均偏强,EP型西太副高偏西、南亚高压偏东,CP型西太副高范围更大、强度更强;LaNia事件次年夏季,西太副高及南亚高压强度偏弱,CP型强于EP型但弱于气候平均;3)ElNio事件期间西北太平洋上存在异常反气旋,EP型位置偏南,强度更强,持续时间更长,CP型位置偏北,范围更大;LaNia事件期间,西北太平洋区域至中国东南部存在异常气旋,EP型异常气旋的强度及范围均不及CP型;4)两类ElNio事件期间异常反气旋的差异可能与印度洋海盆增暖及太平洋海温持续性偏冷有关;两类LaNia事件期间异常气旋的差异可能由赤道西太平洋海温持续偏暖造成。

关键词：两类ENSO 夏季降水大气环流异常反气旋异常气旋

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京津冀及周边地区冬季能见度与PM2.5浓度和环境湿度的多元回归分析

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气象学报 2020年第4期78卷 679-690页

作者：刘兆东王宏沈新勇彭玥施义舍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 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 珠海519082

2013年至今,中国冬季与雾霾相伴的低能见度事件频发,京津冀及周边地区尤为严重。PM2.5浓度与环境湿度是导致低能见度的最关键影响因素。为了深入研究PM2.5浓度与环境湿度对大气能见度的影响,利用2017年1月京津冀及周边地区MICAPS气象数... 详细信息

2013年至今,中国冬季与雾霾相伴的低能见度事件频发,京津冀及周边地区尤为严重。PM2.5浓度与环境湿度是导致低能见度的最关键影响因素。为了深入研究PM2.5浓度与环境湿度对大气能见度的影响,利用2017年1月京津冀及周边地区MICAPS气象数据与PM2.5观测数据,运用天气学诊断分析方法讨论了不同相对湿度下PM2.5浓度、环境湿度对冬季能见度变化的相对贡献,按照地理环境与污染程度差异将京津冀及周边地区划分为北京-天津地区与河北-山东地区,建立了PM2.5浓度与环境湿度(由露点温度、温度代表)对能见度的多元回归方程,并对2015、2016、2018、2019年冬季能见度进行了回算检验。结果显示:相对湿度低于70%、PM2.5浓度低于75μg/m3时,北京-天津地区与河北-山东地区能见度多高于10 km,PM2.5浓度升高是此时能见度迅速降低的主导因素;相对湿度从70%上升至85%和PM2.5浓度从75μg/m3升高200μg/m3的共同作用导致了能见度降低到10 km至5 km;能见度进一步从5 km下降至2 km则更多依赖于相对湿度进一步从85%升高至95%,PM2.5浓度与此时能见度相关减弱;能见度降低至2 km甚至更低主要是由于水汽近饱和状态下(相对湿度95%以上)的雾滴消光引起,与PM2.5浓度的变化关系不大。与不分组直接拟合相比,以相对湿度85%为界线,分别拟合能见度能够很大程度优化多元回归模型,相对湿度高于85%时能见度拟合值的均方根误差从9.2和5.2 km下降至0.5和0.7 km,5 km以下拟合能见度的误差大幅度减小。按相对湿度85%将数据分组所得的拟合方程对2015、2016、2018、2019年1月能见度估算结果较好,观测值与拟合值相关系数均高于0.91,为雾-霾数值预报系统提供了新的能见度参数化算法。

关键词：京津冀 PM2.5 浓度相对湿度大气能见度多元非线性回归

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时空投影模型(STPM)的次季节至季节(S2S)预测应用进展

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大气科学学报 2020年第1期43卷 212-224页

作者：徐邦琪臧钰歆朱志伟李天明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江苏南京210044 夏威夷大学马诺阿分校大气科学学院国际太平洋研究中心檀香山夏威夷96822

随着数值天气预报技术和季节动力预报系统的发展,短期天气预报及长期气候预测的能力持续提高,然而介于两者之间的次季节至季节(S2S,两周至三个月)预测技巧偏低,成为当今气象学界和业务服务的难题。南京信息工程大学国家特聘专家李天明... 详细信息

随着数值天气预报技术和季节动力预报系统的发展,短期天气预报及长期气候预测的能力持续提高,然而介于两者之间的次季节至季节(S2S,两周至三个月)预测技巧偏低,成为当今气象学界和业务服务的难题。南京信息工程大学国家特聘专家李天明教授团队于2012年研发了基于时空投影技术的统计预报模型(STPM),成功地对中国大陆降水和气温距平,以及区域极端降水、夏季高温、冬季低温和西太平洋台风群发事件等高影响天气进行提前10~30 d的预报,并在国家气候中心及多个省份开展了业务应用。STPM也成功应用于台湾春雨预报、南海季风爆发和ENSO预测等季节至年际变化的预测。本文对S2S预测的理论基础、STPM的发展和应用进行了完整的介绍,并讨论了S2S预测业务中所面临的挑战和未来展望。

关键词：时空投影模型(STPM) 次季节至季节(S2S)预测延伸期天气预报可预报性来源极端天气

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基于优化样本组合的集合-变分混合同化方案研究

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热带气象学报 2020年第4期36卷 464-476页

作者：陈耀登郭闪王元兵臧增亮潘晓滨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 国防科技大学气象海洋学院江苏南京211101

为有效引入“流依赖”的背景场误差协方差,同时降低集合预报带来的计算量,尝试通过优选与同化时刻天气形势更相似的历史预报样本,并结合预报过程中的时间滞后样本,将两种样本引入集合-变分混合同化系统中,构建基于优选历史预报样本和时... 详细信息

为有效引入“流依赖”的背景场误差协方差,同时降低集合预报带来的计算量,尝试通过优选与同化时刻天气形势更相似的历史预报样本,并结合预报过程中的时间滞后样本,将两种样本引入集合-变分混合同化系统中,构建基于优选历史预报样本和时间滞后样本的集合-变分混合同化方案。单点观测理想试验表明,优选历史预报样本结合时间滞后样本,既能够缓解样本不足所导致的采样误差,又能够为同化系统提供“流依赖”的背景场误差协方差。连续一周的循环同化及预报试验结果显示,相较于ERA5资料和探空资料,三维变分方案整体表现稍差,样本组合混合同化方案分析场和预报场的均方根误差最小,且比仅用时间滞后样本的混合同化方案有所改进;降水评分整体也表现最优,尤其对中雨和暴雨的模拟改进较明显,较好地模拟出了强降水中心的强度和位置,且改善了降水过报的问题。

关键词：数值天气预报资料同化混合同化集合样本流依赖

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中国华北东北强干旱事件的时空演变特征及重现期分析

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干旱区地理 2019年第4期42卷 810-821页

作者：杨歆雨李栋梁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

利用中国华北、东北(110~140°E,34.5~55°N)126个站1901-2015年月尺度标准化降水蒸散指数(SPEI-1),去除11月到次年2月(即北方冬季)的数据后,利用聚类分析将研究区域分为东北地区中北部(Ⅰ区)、东北地区南部(Ⅱ区)、华北地区南... 详细信息

利用中国华北、东北(110~140°E,34.5~55°N)126个站1901-2015年月尺度标准化降水蒸散指数(SPEI-1),去除11月到次年2月(即北方冬季)的数据后,利用聚类分析将研究区域分为东北地区中北部(Ⅰ区)、东北地区南部(Ⅱ区)、华北地区南部(Ⅲ区)、华北地区北部(Ⅳ区)以及华北地区西部(Ⅴ区)5个气候区,利用游程理论在识别单站强干旱事件的基础上,给出区域强干旱事件的识别标准,并与实际干旱事件相比较,检验方法的适用性;分析不同区域强干旱事件年代际的分布特征和演变规律;基于拟合优度最高的Copula函数,以华北西部(Ⅴ区)为例,分析其强干旱事件的重现规律;分析在相同重现期条件下,干旱历时与干旱强度的分布特征。结果表明:(1)区域强干旱事件的识别标准对于中国华北、东北强干旱事件具有较好的适用性。(2)华北北部(Ⅳ区)的强干旱最为严重,且较易发生连旱事件。(3)华北西部(Ⅴ区)的一般性强干旱事件有约5 a^6 a的周期,1929年、1941年和1965年分别有一次特别严重的强干旱事件发生,其重现期分别约为94 a^102 a、93 a^101 a和35 a^41 a。(4)对于2 a、5 a、10 a、20 a、50 a和100 a一遇的强干旱事件,华北北部(Ⅳ区)的强干旱事件最为严重,华北西部(Ⅴ区)次之。

关键词：区域强干旱事件华北东北 SPEI指数重现期

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