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2022年夏季热带印度洋-太平洋海温异常对长江中下游高温异常的影响

大气科学学报 2024年第5期47卷 713-720页

作者：金大超管兆勇王子佳闫尊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 河海大学水文水资源学院江苏南京210098

利用NCEP/NCAR再分析资料、ERSST v5海表温度资料和大气环流模式,分析了2022年夏季热带印度洋-太平洋海温异常对长江中下游地区高温事件的影响机理及相对贡献。研究表明,此次高温异常事件受La Ni a事件和负位相IOD事件的共同影响,长江... 详细信息

利用NCEP/NCAR再分析资料、ERSST v5海表温度资料和大气环流模式,分析了2022年夏季热带印度洋-太平洋海温异常对长江中下游地区高温事件的影响机理及相对贡献。研究表明,此次高温异常事件受La Ni a事件和负位相IOD事件的共同影响,长江中下游地区的温度异常为1.52℃、为近40年来最高,温度正异常的极大值位于河南和湖北两省交界处的西侧。热带印度洋和太平洋海温异常引起了长江中下游约0.39℃的增温,对长江中下游地区此次高温异常的贡献为25.66%。La Ni a事件和负位相IOD事件可通过增强西太平洋副热带高压,进而有利于维持长江中下游地区的异常下沉运动,为高温事件的发生提供了有利条件。

关键词： 2022年夏季长江中下游地区高温异常热带印度洋-太平洋海温异常

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影响东亚冬季气温的大气遥相关型的年代际变化特征

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大气科学 2024年第6期48卷 2247-2263页

作者：罗敬施宁周波涛张东东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 贵州省气象台贵阳550002

基于1958/1959~2020/2021年冬季NCEP、JRA-55、ERA5三种再分析资料,本文在扣除线性趋势后,采用EOF、REOF、相关与偏回归等方法,揭示出影响东亚冬季气温主要模态的大气遥相关型,并对这些遥相关型的年代际变化特征及影响进行了分析。结果... 详细信息

基于1958/1959~2020/2021年冬季NCEP、JRA-55、ERA5三种再分析资料,本文在扣除线性趋势后,采用EOF、REOF、相关与偏回归等方法,揭示出影响东亚冬季气温主要模态的大气遥相关型,并对这些遥相关型的年代际变化特征及影响进行了分析。结果表明:与东亚冬季气温第一主成分(PC1)最相关的是斯堪的纳维亚遥相关型(SCA),与第二主成分(PC2)最相关的是东大西洋遥相关型(EA)。在年代际时间尺度上,SCA、EA型与东亚冬季气温PC1和PC2也存在着较好的对应关系。SCA型在1970s末期和2000s初期发生的位相变化对应着东亚冬季气温PC1的位相变化;EA型在1980s初期、1990s末期和2010s初期发生的位相变化大致对应着东亚冬季气温PC2的位相变化。但需指出的是,SCA指数与东亚冬季气温PC1之间的相关系数(R1)以及EA指数与东亚冬季气温PC2之间的相关系数(R2)却呈现出不同于SCA和EA自身位相的年代际变化特征。R1在1980s中期以前呈减弱特征,此后数值明显增大,表明SCA型对东亚冬季气温影响更显著。R1的年代际强弱变化与SCA型中位于俄罗斯西部的环流异常是否向东扩展有关,AMO在其中起着重要的调节作用。至于R2,它的年代际强弱变化也较明显,其大值时段主要为1970s、1980s和2000年后,这与EA型是否在东亚地区形成局地的经向偶极型环流异常有关,而与海温或海冰异常的关系并不显著。

关键词：东亚冬季气温大气遥相关型斯堪的纳维亚遥相关型(SCA) 东大西洋遥相关型(EA) 年代际变化

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青海高原生长归一化差值植被指数对气候暖湿化响应的年代际变化

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大气科学 2024年第5期48卷 2045-2058页

作者：历正豪王慧杨访问李栋梁石玉立蒋元春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 南京信息工程大学遥感与测绘工程学院南京210044

本文利用1982~2018年美国国家海洋和大气局(NOAA)先进甚高分辨率辐射计(AVHRR)观测得到的归一化差值植被指数(NDVI)数据集和中国区域高分辨率近地面气温和地面降水率驱动数据集(CMFD),采用线性倾向估计、M–K检验、偏相关和方差分析等方... 详细信息

本文利用1982~2018年美国国家海洋和大气局(NOAA)先进甚高分辨率辐射计(AVHRR)观测得到的归一化差值植被指数(NDVI)数据集和中国区域高分辨率近地面气温和地面降水率驱动数据集(CMFD),采用线性倾向估计、M–K检验、偏相关和方差分析等方法,研究了气候暖湿化背景下青海高原生长季(5~9月)地表植被变化特征及其对气候暖湿化响应的年代际变化。结果表明:(1)1982~2018年,青海高原生长季地表植被呈由东南向西北逐渐减小的空间分布特征,整体呈显著增加趋势(p<0.01),气候倾向率达0.01(10 a)-1,但在空间上呈两极化发展,在青海高原东部和西南部植被显著变好(面积占57.3%)的同时,青海高原西北部的柴达木盆地地表植被表现为退化态势(面积占14.8%)。(2)1982~2018年青海高原气候整体呈暖湿化特征,但在1990年代中后期发生了显著的趋势变化,不同时段气候暖湿化的区域和强度存在差异,P1时段(1982~1998年)的增温强于P2(1998~2018年)时段,而P2时段的变湿强于P1时段;青海高原生长季地表植被在1998年之前为波动上升,趋势不显著,但从1998年开始出现显著增加趋势(p<0.05),这与青海高原地面降水率的变化相一致。(3)在青海高原气候暖湿化不同阶段,地表植被对气候变化具有不同的响应,在P1时段,水分条件相对不足的情况下,地表植被对热量因子(气温)以负反馈为主,增温不利于地表植被的生长,特别是在黄河源区北部和青海湖附近;而在P2时段,在水分条件相对充足的条件下,地表植被对水分和热量因子均以正反馈为主,在二者的共同作用下,青海高原生长季地表植被出现了大范围好转。

关键词：青海高原植被归一化差值植被指数(NDVI) 气候暖湿化气候响应年代际变化

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SR型与EAP型遥相关“结合模态”对2020年江淮入梅初期强降水的影响

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大气科学 2023年第4期47卷 1171-1182页

作者：郭紫薇王黎娟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联合实验室南京210044

利用ERA5逐日再分析资料和中国气象局提供的逐日站点降水资料,分析了丝绸之路型(Silk-Road,SR)与东亚—太平洋型(East Asia–Pacific,EAP)遥相关的“结合模态”对2020年江淮梅雨入梅的影响,结果表明“结合模态”可以触发江淮流域的持续... 详细信息

利用ERA5逐日再分析资料和中国气象局提供的逐日站点降水资料,分析了丝绸之路型(Silk-Road,SR)与东亚—太平洋型(East Asia–Pacific,EAP)遥相关的“结合模态”对2020年江淮梅雨入梅的影响,结果表明“结合模态”可以触发江淮流域的持续性降水。2020年6月初,负SR型(Silk-Road)和正EAP型(East Asia–Pacific)同时出现,并且位相差达到6月份最大值,二者协同作用下导致2020年入梅时间异常偏早。主要表现为:(1)负SR型引起西风急流加速,促使急流入口区南侧的江淮流域上空出现强的高层辐散。(2)负SR型有利于南亚高压东移,正EAP型有利于西太平洋副热带高压西移,二者相向而行。负SR型和正EAP型于6月9日位相差达最大,此时南亚高压和西太平洋副热带高压重叠于120°E左右,有利于江淮流域持续性降水。(3)低层东亚中、低纬度有一对与正EAP型相关的异常“气旋—反气旋”环流,使低空(20°~35°N,100°~125°E)盛行强西南气流,中纬度的偏北气流有利于干冷空气向南输送,与西南暖湿气流汇合于江淮流域上空,带来强烈的水汽辐合,也使得大气的局地上升运动更为强烈。

关键词：江淮梅雨 SR型与EAP型“结合模态” 西太平洋副热带高压南亚高压水汽通量

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我国西南秋季降水影响因子分析及季节预测

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大气科学 2024年第6期48卷 2264-2283页

作者：张俊凯陶丽南京信息工程大学大气科学学院南京210044 云南省临沧市气象局临沧677099 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

本文主要利用信息流特有的因果关系,筛选我国西南秋季降水EOF主导模态PC系数的预报因子,并通过留一法(leave-one-out)和多元线性逐步回归建立西南秋季降水预报模型,最后对模型的预报技巧进行了评估检验。由经验正交函数(EOF)得到的1979~... 详细信息

本文主要利用信息流特有的因果关系,筛选我国西南秋季降水EOF主导模态PC系数的预报因子,并通过留一法(leave-one-out)和多元线性逐步回归建立西南秋季降水预报模型,最后对模型的预报技巧进行了评估检验。由经验正交函数(EOF)得到的1979~2020年我国西南秋季降水前两个主导模态分别为全区一致型和马鞍型,分别与东部El Niño发展型、中部El Niño发展型联系密切。回报的PC1和PC2与实际PC序列在1980~2015年拟合期相关系数分别为0.89和0.83,同号率分别为90%和83%。在后报检验的2016~2020年5年中,预报的PC1和PC2均有4年与实际PC同位相,同号率为80%。1980~2015年预报重构场与观测降水距平场的空间相关系数(ACC)36年的平均值达到0.48,超过1/2的年份ACC大于0.5,区域平均时间相关系数(TCC)为0.48。本文还通过预报的PC1和PC2进行相似年预报,以弥补重构场降水量级较小的缺陷。

关键词：主导模态信息流西南秋季降水预报模型

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CMIP6模式大气中南北半球水汽质量反相变化:不同温室气体排放情景差异

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气象学报 2023年第5期81卷 776-787页

作者：乔年卢楚翰管兆勇胡杨南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/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

在大气质量南北涛动季节变化过程中,水汽质量变化与干大气质量南北涛动时间序列存在明显的反位相变化关系。使用2015年1月—2100年12月的CMIP6资料分析4个温室气体排放情景下水汽质量季节循环特征,并与1958—2015年历史模拟试验对比,得... 详细信息

在大气质量南北涛动季节变化过程中,水汽质量变化与干大气质量南北涛动时间序列存在明显的反位相变化关系。使用2015年1月—2100年12月的CMIP6资料分析4个温室气体排放情景下水汽质量季节循环特征,并与1958—2015年历史模拟试验对比,得到:半球水汽质量存在明显的季节循环特征,北半球水汽质量月平均值在冬季(DJF)达到最小,夏季(JJA)达到最大;南半球情况与之相反。无论是南半球或是北半球,与其他排放情景相比,SSP1-2.6(Shared Socioeconomic Pathway)情景下南、北半球水汽质量年变程最小。4个情景下冬、夏季水汽质量变化都比春、秋季剧烈。随着CO_(2)浓度的上升,SSP3-7.0情景下北半球水汽质量年变程最大,相比于历史模拟试验增加了26.49%,南半球则不同于北半球,SSP1-2.6情景后随着CO_(2)浓度的上升,水汽质量年变程也随之增大,在SSP5-8.5情景下达到最大。南、北半球水汽质量涛动的年变程随着CO_(2)浓度的上升而增大,在SSP5-8.5情景下达到最大,但增大的幅度减小。CO_(2)浓度变化对赤道附近水汽质量变化影响最为明显,且越靠近南极,水汽质量变化越小,但越靠近北极,夏季水汽质量变化比冬季越大。此外,CO_(2)浓度的上升会导致夏季水汽逐渐向北半球中纬度堆积。这些结论有利于更好地认识区域间水汽质量变化对CO_(2)浓度上升的响应,为未来有关降水的气候政策制订提供依据。

关键词：水汽质量季节循环南、北半球际大气质量涛动温室气体排放情景 CMIP6

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基于多模式集成的降水空间结构预报改进研究

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大气科学 2025年第1期49卷 257-278页

作者：吉璐莹智协飞季焱朱寿鹏罗其祥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 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 31153部队南京210000

分别从“点对点”雨量检验和降水空间结构特征检验两方面对多个数值模式东亚夏季中短期逐日降水集合预报进行评估,结果表明不同模式对降水的不同方面存在不一样的预报能力。借助基于对象的诊断评估方法(method for object-based diagnos... 详细信息

分别从“点对点”雨量检验和降水空间结构特征检验两方面对多个数值模式东亚夏季中短期逐日降水集合预报进行评估,结果表明不同模式对降水的不同方面存在不一样的预报能力。借助基于对象的诊断评估方法(method for object-based diagnostic evaluation,简称MODE)提出了基于降水对象的超级集合(Object-based Superensemble,简称OBJSUP)模型,采用观测场和预报场中降水对象空间结构的相似度来分配各个成员模式的权重,有别于利用传统“点对点”误差分析来计算权重的超级集合(Gridpoint-based Superensemble,简称GPSUP)。相比于最优单模式,两种多模式集成预报均有效地提高了中短期降水预报技巧,且OBJSUP模型整体优于GPSUP模型,主要原因在于OBJSUP模型可以较好地改进降水对象的质心位置预报。为进一步检验多模式集成模型对强降水空间结构特征的预报能力,针对2018年夏季广东一次极端强降水事件,多模式集成预报与高分辨率区域模式动力降尺度预报对比表明,多模式集成对强降水的预报不足,但对广东省逐日大雨量级降水和过程累积降水量空间分布预报较好。高分辨率区域模式对此个例中粤东地区发生的强降水具有一定的预报能力,但对广东省其他地区降水量预报偏弱。

关键词：基于对象的诊断评估方法多模式集成动力降尺度极端降水

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FY-3E红外高光谱大气探测仪光谱资料精度评估

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地球物理学进展 2023年第3期38卷 977-986页

作者：廖翼官莉南京信息工程大学南京210044 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

我国自主研发的全球首颗民用晨昏轨道气象卫星风云三号E星于2021年7月5日在酒泉卫星发射中心成功发射,其上搭载的红外高光谱大气垂直探测仪二型FY-3E HIRAS-Ⅱ(Fengyun-3E Hyperspectral Infrared Atmospheric Sounder-Ⅱ)作为FY-3D HI... 详细信息

我国自主研发的全球首颗民用晨昏轨道气象卫星风云三号E星于2021年7月5日在酒泉卫星发射中心成功发射,其上搭载的红外高光谱大气垂直探测仪二型FY-3E HIRAS-Ⅱ(Fengyun-3E Hyperspectral Infrared Atmospheric Sounder-Ⅱ)作为FY-3D HIRAS的延续,仪器指标在各方面都有大幅提升,因此在轨评估对检验仪器光谱资料质量至关重要.本文基于星下点交叉对比SNO(Simultaneous Nadir Overpass)方法,将FY-3E HIRAS-Ⅱ和FY-3D HIRAS的观测资料分别与国际公认精度较高的Metop-B IASI(Meteorological Operational-B the Infrared Atmospheric Sounding Interferometer)观测资料做匹配,经过时间、空间、观测几何和光谱匹配后得到SNO匹配对,通过计算亮温平均偏差和偏差标准差,并分析平均偏差与匹配对平均亮温的散点分布关系,评估FY-3E HIRAS-Ⅱ光谱资料的精度.结果表明:长波红外波段中,HIRAS-Ⅱ/IASI的大多数通道在两极的偏差绝对值低于0.5 K,在650~700 cm^(-1)强CO_(2)吸收波段内HIRAS-Ⅱ观测质量有所提高,HIRAS-Ⅱ在南极地区的标准差低于HIRAS.中波红外波段中,HIRAS-Ⅱ与HIRAS重叠的水汽吸收带波段内偏差标准差均小于1 K,在HIRAS-Ⅱ新增的水汽吸收波段内,标准差随波数增加略微增加.短波红外波段中,HIRAS-Ⅱ新增的波段标准差在1 K左右,个别通道的偏差与标准差出现异常增大.在2250~2380 cm-1波段内HIRAS-Ⅱ/IASI与HIRAS/IASI的偏差和标准差增大,其原因是高层大气受非局地热力平衡NLTE(Non-Local Thermodynamic Equilibrium)效应的影响,HIRAS-Ⅱ所受影响小于HIRAS.由于HIRAS-Ⅱ载于晨昏轨道卫星,观测过程中太阳对其影响很小,IASI与HIRAS则受太阳辐射影响,因此在大于2400 cm-1波数的波段HIRAS-Ⅱ与IASI偏差较大,且当观测亮温高于245 K时,HIRAS-Ⅱ/IASI的平均偏差与平均亮温呈线性升高趋势.

关键词：红外高光谱大气垂直探测仪二型星下点交叉对比红外高光谱偏差精度评估

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热力和动力环境因子对与台风“海燕”路径相似的两类台风强度的相对贡献

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大气科学学报 2024年第2期47卷 224-234页

作者：徐昝敏李天明宝应县气象局江苏扬州225800 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

本文分析了热力、动力环境因子对与百年一遇超强台风“海燕”有相似路径的热带气旋的强度的影响。为了定量分析环境因子的相对重要性,将相似路径下的台风分为超强台风和一般台风两类。结果表明,相较于动力因子,热力因子对生成超强台风... 详细信息

本文分析了热力、动力环境因子对与百年一遇超强台风“海燕”有相似路径的热带气旋的强度的影响。为了定量分析环境因子的相对重要性,将相似路径下的台风分为超强台风和一般台风两类。结果表明,相较于动力因子,热力因子对生成超强台风更为重要。根据BDI(Box Difference Index)指数的排序,选择925 hPa湿静力能MSE(Moist Static Energy)、950 hPa比湿、900 hPa温度作为重要预测因子来判断是否生成超强台风。此外,海洋热容量和台风移动速度在两类台风中有着明显差异,也可以作为辅助预测因子。最后,用WRF模式(Weather Research and Forecasting)设计理想数值试验,揭示环境温度和水汽垂直剖面对台风强度影响的相对重要性。敏感性试验结果表明,环境水汽和温度的相对贡献比约为1∶4,它们的共同作用使得相似路径下的一般台风可以发展成为超强台风。

关键词：热力和动力环境因子热带气旋强度 BDI指数相对贡献

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北亚秋冬季节转换的热力学特征

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大气科学 2025年第2期49卷 337-352页

作者：符诗怡施宁周波涛南京信息工程大学大气科学学院南京210044 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/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 海口市气象局海口570100

本文利用1958~2020年日本气象厅逐日再分析资料(JRA-55),对北亚地区(50°~75°N,80°~140°E)在入冬前后的热力收支特征以及影响入冬时间早晚的外强迫因子进行了研究。结果表明,在气候平均上,北亚于第62候入冬;在此之前... 详细信息

本文利用1958~2020年日本气象厅逐日再分析资料(JRA-55),对北亚地区(50°~75°N,80°~140°E)在入冬前后的热力收支特征以及影响入冬时间早晚的外强迫因子进行了研究。结果表明,在气候平均上,北亚于第62候入冬;在此之前,北亚地区的降温经历了从剧烈到缓慢的变化过程。在此过程中,非绝热冷却起主要作用,它部分地被暖平流所抵消。线性斜压模式的数值结果表明,欧亚大陆中高纬的非绝热冷却有利于北亚地区形成西风和偏南风,从而造成较强的局地暖平流,进而抵消部分非绝热冷却作用。在年际变率上,赤道中东太平洋和北大西洋的海温异常均可通过欧亚大陆上的波列异常进而影响北亚入冬早晚,它们可分别提前1个月和5个月出现显著信号,具有一定的预测意义。在对冬季气温的影响上,在北亚入冬偏早(晚)年,12月东亚部分地区以及我国南部地区气温偏高(低)。

关键词：北亚秋冬季节转换热力收支特征

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