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第35届中国气象学会年会

作者：蔡雪薇谌芸沈新勇刘靓珂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国家气象中心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

2015年8月22日,在同一冷涡背景下,华北东北部形成了多单体风暴,而在黄淮地区出现飑线过程。本文首先根据观测资料给出了冷涡对中尺度对流系统发生发展的动力和热力作用,然后基于WRF中尺度数值模式的模拟结果,对比分析两类对流系统的形... 详细信息

2015年8月22日,在同一冷涡背景下,华北东北部形成了多单体风暴,而在黄淮地区出现飑线过程。本文首先根据观测资料给出了冷涡对中尺度对流系统发生发展的动力和热力作用,然后基于WRF中尺度数值模式的模拟结果,对比分析两类对流系统的形态结构演变和运动过程的差异,并分析差异产生的原因及冷涡的作用,主要结论如下:(1)两类对流系统的形态演变和运动过程差异显著,北部分散性对流受地面风辐合及地形抬升的共同影响发展形成多单体风暴,呈西北-东南向排列,主要以前向传播的方式缓慢向东南偏南方向运动,带来短时强降水为主的天气;南部线状对流由山东西北部和河南北部形成的多个孤立单体合并后形成,随后在黄淮地区发展为飑线系统,在平流移动为主的作用下向东南方向快速运动,产生雷暴大风和冰雹天气。(2)北部多单体风暴在冷暖气团交界面形成,位于冷涡西南象限,低层水汽和能量充足;新对流单体在边界层触发后,沿着低层切变线向高能区传播。(3)南部飑线系统在地面干暖区的低压带中形成,中尺度对流系统产生的冷池和雷暴高压的出流与环境相互作用,低层水汽条件转好,使得单体不断传播和合并,发展为飑线系统;(4)中层后部入流的强度和环境水汽条件对两类对流系统组织化过程有不同影响,飑线中层后部入流的增强主要来自环境西风分量的增加,与冷涡发展演变使得环境风场增强有关;北部对流湿层深厚,所处的中层风场弱,不利于多单体风暴组织化发展;南部飑线系统位于较更强的环境西风引导气流中,后部中层入流强、高层环境空气干,有利于强下沉气流形成,从而促进雷暴高压和冷池的发展,强下沉气流还使中低层的风速增加,垂直风切变增强,有利于对流单体组织化发展形成线状对流。

关键词：冷涡强对流飑线组织化

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与冬季北太平洋大范围海温异常相联系的海气特征

与冬季北太平洋大范围海温异常相联系的海气特征

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第35届中国气象学会年会

作者：徐海明崔梦雪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信息工程大学大气科学学院湖北省宜昌市气象局

采用1948—2014年NCEP/NCAR大气再分析资料以及延伸重建海温资料,基于大气海洋间不同的主导关系对冬季北太平洋大范围海温异常进行分类,探究其相应的海气结构特征。结果表明:1)大气影响海洋的个例多于海洋影响大气的个例,即在冬季北太... 详细信息

采用1948—2014年NCEP/NCAR大气再分析资料以及延伸重建海温资料,基于大气海洋间不同的主导关系对冬季北太平洋大范围海温异常进行分类,探究其相应的海气结构特征。结果表明:1)大气影响海洋的个例多于海洋影响大气的个例,即在冬季北太平洋大气强迫海洋占主要地位,但也存在海洋对大气的反馈作用。2)对于大气影响海洋而言,SST(Sea Surface Temperature)暖异常区上空主要伴随着东北—西南走向的相当正压高低压异常(东北高西南低),对应东南风异常以及显著的深厚暖异常,表现出相当正压暖/脊结构,冷异常情况与此相反。SST异常为净热通量异常与风速异常共同作用引起。3)对于海洋影响大气而言,在SST暖异常区上空西部为南北向高低压异常(北高南低),东部为低压异常,对应偏东风异常。在SST冷异常区上空为偶极型的南北向高低压异常(南高北低),对应偏西风异常;位势高度异常表现出相当正压结构且较大气影响海洋时相对偏弱,大气暖(冷)温度异常比较浅薄且主要局限于对流层低层。4)海洋温度结构异常主要表现为,在大气影响海洋时海温异常由表层下传,海洋影响大气时为上下一致的温度异常。

关键词：大范围海温异常中纬度北太平洋大气海洋特征冬季

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全球增暖1.5℃下东亚气候系统的响应及其情景预估

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中国基础科学 2017年第5期19卷 29-34页

作者：江志红刘征宇乐旭郭维栋陈威霖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南京210044 北京大学物理学院北京100871 中国科学院大气物理研究所北京100029 南京大学大气科学学院南京210023

巴黎协议提出将全球平均气温升幅控制在较工业化前2℃之内,并力争限制在1.5℃。因此,准确理解刻画增暖1.5℃下东亚气候系统响应机理及其精细结构,提高中国气候和极端事件预估的可靠性,设计优化增温1.5℃目标下我国碳减排方案,已成为全... 详细信息

巴黎协议提出将全球平均气温升幅控制在较工业化前2℃之内,并力争限制在1.5℃。因此,准确理解刻画增暖1.5℃下东亚气候系统响应机理及其精细结构,提高中国气候和极端事件预估的可靠性,设计优化增温1.5℃目标下我国碳减排方案,已成为全球变化及应对研究的核心内容和紧迫全新挑战之一。面对紧迫需求,项目拟围绕"全球增暖1.5℃下东亚气候系统的区域响应机制和精细结构、未来预估及其对我国碳减排放方案的影响"这一核心主题开展多学科交叉集成研究,并提出了4大重点研究内容,它们是:全球增暖1.5℃下年代际变化机理、预测及碳排放路径试验,东亚季风系统对全球增暖的响应及其机理,基于动力降尺度的东亚气候响应的精细结构及高敏感区,增暖1.5℃下中国气候和极端事件的集成预估及碳排放路径优化。

关键词：全球增温1 5℃ 东亚气候系统响应情景预估碳排放

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一次飑线理想试验的水汽方程尺度分析

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暴雨灾害 2018年第6期37卷 522-527页

作者：刘靓珂张弛沈新勇王咏青李小凡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 中国科学院大气物理研究所云降水物理与强风暴重点实验室北京100029 浙江大学地球科学学院杭州310027

在CM1模式动力框架基础上,通过方程推导发现:平流、对流、网格距、湿度梯度、不稳定层结、水汽含量、温度以及沉降作用对强对流天气发生发展的模拟有着直接影响,其中网格距、湿度梯度、不稳定层结主要体现在湍流项中,而温度作用主要体... 详细信息

在CM1模式动力框架基础上,通过方程推导发现:平流、对流、网格距、湿度梯度、不稳定层结、水汽含量、温度以及沉降作用对强对流天气发生发展的模拟有着直接影响,其中网格距、湿度梯度、不稳定层结主要体现在湍流项中,而温度作用主要体现在水汽相变过程中。使用能激发飑线过程的探空资料进行理想模拟,采用模式数据做尺度分析,得到飑线系统中平流、对流以及沉降作用对水汽变量的影响最大,飑线的出现需要水汽分布和上升气流的配合,水汽相变影响次之,湍流作用相对较小。通过分析水平风场与水汽扰动的变化,证实了平流对飑线过程中水汽输送的重要作用。

关键词： CM1云模式飑线尺度分析理想试验水汽平流

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FY-3A/MERSI气溶胶光学厚度资料在北京及其周围地区的精度评价

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大气与环境光学学报 2017年第6期12卷 435-445页

作者：唐维尧鲍艳松马骁徐徐徐俊杰李冉郭斌朱柳桦王富婷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 南京信息工程大学大气科学学院江苏南京210044

采用波长插值和时空匹配的方法,对气溶胶自动观测网(aerosol robotic network,AERONET)和风云三号卫星中分辨率光谱成像仪(FY-3A/MERSI)气溶胶光学厚度(aerosol optical depth,AOD)产品进行匹配,并进一步使用AERONET AOD数据对北京以及... 详细信息

采用波长插值和时空匹配的方法,对气溶胶自动观测网(aerosol robotic network,AERONET)和风云三号卫星中分辨率光谱成像仪(FY-3A/MERSI)气溶胶光学厚度(aerosol optical depth,AOD)产品进行匹配,并进一步使用AERONET AOD数据对北京以及周围地区的FY-3A/MERSI AOD产品精度进行验证分析。实验结果表明:(1)FY-3A AOD与AERONET AOD具有较高的相关性(R=0.733),总体偏低于AERONET AOD(bias=-0.012);(2)下垫面植被覆盖度越高,FY-3A AOD反演精度越高;气溶胶浓度较低精度越高,反之反演精度越低;并且在春冬季节的反演精度高于夏秋季节。此结论可为北方地区的FY-3A/MERSI气溶胶产品使用提供参考。

关键词： MERSI 气溶胶光学厚度气溶胶自动观测网暗像元算法

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中国西北沙尘气溶胶起沙和输送过程:WRF-Chem模拟及与多平台观测的对比

中国西北沙尘气溶胶起沙和输送过程:WRF-Chem模拟及与多平台观测...

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第25届中国大气环境科学与技术大会暨中国环境科学学会大气环境分会2019 年学术年会

作者：赵剑琦马晓燕吴硕秋陈林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 中国气象局卫星气象中心

本研究使用中尺度气象-化学耦合模式WRF-Chem对中国西北地区 2018 年5月的一次沙尘过程进行了模拟和讨论，并结合多种卫星资料(MODIS AOD、CALIPSO消光系数和FY-4A沙尘强度)和地面资料(Micaps风场、降水量和中国环境监测总站PM10 逐小... 详细信息

本研究使用中尺度气象-化学耦合模式WRF-Chem对中国西北地区 2018 年5月的一次沙尘过程进行了模拟和讨论，并结合多种卫星资料(MODIS AOD、CALIPSO消光系数和FY-4A沙尘强度)和地面资料(Micaps风场、降水量和中国环境监测总站PM10 逐小时观测数据)，评估了模式对中国西北地区起沙过程和输送路径的模拟能力。此外，研究中使用了四维同化方法优化气象资料，有效提升了对于气象场的模拟效果，进而提升了模式对沙尘过程的模拟能力。

关键词： WRF-Chem 同化模式结果评估沙尘过程分析

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青藏高原那曲地区一次对流云降水的数值模拟

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高原山地气象研究 2020年第3期40卷 18-28页

作者：侯文轩华维郭艺媛黄天赐范广洲成都信息工程大学大气科学学院/高原大气与环境四川省重点实验室成都610225 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 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南京210044

利用NCEP FNL再分析资料为初始场,通过WRF中尺度数值模式(V3.9.1版本)对2015年8月26~27日青藏高原那曲地区一次对流云降水过程进行了模拟,分析了不同积云对流参数化方案和云微物理参数化方案组合对本次降水过程中降水量、环流场、雷达... 详细信息

利用NCEP FNL再分析资料为初始场,通过WRF中尺度数值模式(V3.9.1版本)对2015年8月26~27日青藏高原那曲地区一次对流云降水过程进行了模拟,分析了不同积云对流参数化方案和云微物理参数化方案组合对本次降水过程中降水量、环流场、雷达反射率以及云微物理特征模拟效果的影响。结果表明:WRF模式能较好地模拟出本次降水的时空变化特征,但不同参数化方案组合各有优势,总体而言,Grell-Devenyi+SUB_YLIN和Grell-Freitas+SUB_YLIN组合模拟性能最优。本次对流云降水以冰相过程为主,雪粒子贡献最大,暖云粒子对降水的影响并不明显。从云微物理过程的时间演变可看出,性能最好的SUB_YLIN方案能合理模拟降水过程中雪粒子与冰晶粒子间的转换过程,雪粒子可在凝结过程中释放潜热促使对流运动发展,也可通过融化过程促进降水发生,对流层高层冰晶粒子凝华产生的潜热释放亦为深对流的发展创造了有利条件。

关键词：青藏高原对流云降水云微物理数值模拟

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基于机器学习的湖北省夏季干旱预测模型构建与检验

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干旱气象 2024年第5期42卷 661-670页

作者：王雅君罗菊英程烈海李伟湖北省恩施土家族苗族自治州气象局湖北恩施445000 暴雨监测预警湖北省重点实验室湖北武汉430205 山东电力工程咨询院有限公司山东济南250013 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

为构建准确的干旱预测模型,选择具有物理意义的预测因子和采用高效的预测方法至关重要。与传统预测技术相比,机器学习算法因其高效性和可靠性,在气候预测中被广泛应用。本文基于1960—2022年湖北省70个国家气象站逐月气象要素数据,以及... 详细信息

为构建准确的干旱预测模型,选择具有物理意义的预测因子和采用高效的预测方法至关重要。与传统预测技术相比,机器学习算法因其高效性和可靠性,在气候预测中被广泛应用。本文基于1960—2022年湖北省70个国家气象站逐月气象要素数据,以及国家气候中心与美国国家海洋和大气管理局提供的大气环流和海温指数,采用标准化降水蒸散指数判断是否干旱作为目标变量,运用特征选择方法筛选出11个指数作为输入变量。在此基础上,分别使用分类回归树和随机森林两种机器学习算法,构建了湖北省夏季干旱预测模型。随机选取47 a数据作为训练集,并利用剩余16 a数据作为测试集,对预测结果进行检验。结果表明,分类回归树和随机森林模型对干旱是否发生的预测准确率分别为88%和81%。此外,两种算法建模时均将亚洲纬向环流指数列为最重要的变量,表明该指数在湖北省夏季干旱预测中具有关键作用。通过构建两种机器学习算法预测模型,为湖北省夏季干旱预测提供了客观有效的新思路,对湖北省防旱减灾具有重要意义。

关键词：湖北省夏季机器学习干旱预测模型构建

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南印度洋偶极型海温与中国西南地区初秋降水的关系

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高原山地气象研究 2020年第3期40卷 41-47页

作者：黄天赐华维成都信息工程大学大气科学学院/高原大气与环境四川省重点实验室成都610225 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 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南京210044

利用1979年1月~2018年12月Hadley海表温度资料、CRU TS v4.03逐月格点降水资料,以及NCEP/NCAR再分析月平均资料,对南印度洋偶极型海温与中国西南地区初秋降水的关系进行了研究。结果表明:7~8月平均印度洋海表温度EOF第二模态表现为显著... 详细信息

利用1979年1月~2018年12月Hadley海表温度资料、CRU TS v4.03逐月格点降水资料,以及NCEP/NCAR再分析月平均资料,对南印度洋偶极型海温与中国西南地区初秋降水的关系进行了研究。结果表明:7~8月平均印度洋海表温度EOF第二模态表现为显著的东北—西南向偶极子模态,其东北和西南两侧的海表温度呈反相位变化特征,为典型的南印度洋偶极子(SIOD)分布,其时间系数表现为30a以上的周期变化并定义为新的SIOD指数;对应7~8月SIOD正异常,西南地区9月对流活动显著增强,负异常则对流活动显著受到抑制,且SIOD指数与中国西南地区初秋降水呈较强的正相关;SIOD影响中国初秋降水的主要途径是:印度洋东北部形成的越赤道气流在孟加拉湾以南上空分为两支,其中一支经孟加拉湾和中南半岛进入中国西南地区,将孟加拉湾水汽向该地区输送,并造成水汽在该地区辐合,有利于中国西南地区降水发生。该研究结果不仅对认识南印度洋海气系统对中国降水的可能影响,还对发展西南地区初秋降水预测模型有着重要的意义。

关键词：南印度洋偶极子秋季降水西南地区

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夏季闽赣地区区域性日降水极端事件发生时的异常环流型

夏季闽赣地区区域性日降水极端事件发生时的异常环流型

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第33届中国气象学会年会

作者：管兆勇李明刚南京信息工程大学江苏省气象灾害预报预警协同创新中心南京信息工程大学气象灾害省部共建教育部重点实验室中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室成都信息工程大学高原大气与环境四川省重点实验室

基于1979-2011年夏季(6-8月)闽赣地区27个站点逐日降水资料、东京台风中心西北太平洋热带气旋(Tropical Cyclone,TC)最佳路径资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析了闽赣地区区域性日降水极端事件(Regional Daily Precipitation Extreme,RDP... 详细信息

基于1979-2011年夏季(6-8月)闽赣地区27个站点逐日降水资料、东京台风中心西北太平洋热带气旋(Tropical Cyclone,TC)最佳路径资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析了闽赣地区区域性日降水极端事件(Regional Daily Precipitation Extreme,RDPE事件)的统计特征及环流异常。在1979-2011年共33年夏季之中,闽赣地区共发生了105次RDPE事件,其中有35次受到了TC影响(TC-influenced RDPE,简记为TCIn-RDPE),而其余的70次则不受TC影响(TC free RDPE,简记为TCFr-RDPE)。两类RDPE事件的统计特征及与之相联系的异常环流型均呈现出了显著的差异。TCIn-RDPE主要在7～8月发生,而TCFr-RDPE则集中发生在6月份。TCFr-RDPE事件发生时,闽赣区为气旋性环流异常中心,而其南侧受到异常反气旋性环流的控制,使得来自南海和西太平洋的暖湿气流与北方大陆上的冷空气在闽赣区汇合,在闽赣区及其东北侧洋面上形成狭长的水汽辐合带。同时,在闽赣地区存在非绝热加热正异常,而其南北侧为非绝热加热负异常,这有利于该区域气旋性环流异常以及大气上升运动的形成及维持。TCIn-RDPE事件发生时,在对流层中低层,包括闽赣区在内的中国东南部地区处在TC引起的显著的气旋性环流异常控制下。在中高层,闽赣地区北侧的中高纬度地区存在异常反气旋性环流,这与TCFr-RDPE事件发生时的情况相反。充足的暖湿气流由印度洋及南海输送至闽赣地区,引起该地区大量的潜热释放及强的上升运动的发生。此外,两类RDPE事件发生时的Rossby波扰能量传播特征亦存在较大的差别。这些结果有助于加深人们对于这两类RDPE事件发生机理的认识。

关键词：夏季闽赣地区区域性日降水极端事件异常环流型

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