检索结果-内蒙古大学图书馆

气候变化研究进展 2024年第4期20卷 403-415页

作者：周天仪江志红李伟孙岑霄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

近年来,各种证据表明我国西北地区降水呈现增加的趋势,在未来变暖背景下,西北地区降水如何变化,成为我国学术界和社会广泛关注的问题。文中采用了两种基于物理关系的约束(优选)方法,即涌现约束和帕累托最优集合方案,选择了显著影响夏季... 详细信息

近年来,各种证据表明我国西北地区降水呈现增加的趋势,在未来变暖背景下,西北地区降水如何变化,成为我国学术界和社会广泛关注的问题。文中采用了两种基于物理关系的约束(优选)方法,即涌现约束和帕累托最优集合方案,选择了显著影响夏季西北地区降水的物理因子热带印度洋海温和东亚副热带200 hPa纬向风,对25个CMIP6模式给出的SSP585情景下21世纪末期夏季西北地区降水进行了不同约束方案的预估及对比。结果表明:相对于1995—2014年,基于CMIP6模式集合平均得到的21世纪末期夏季西北地区平均降水增加23%,未经约束的不确定性范围为-8.4%~61.7%。通过热带印度洋海温(东亚副热带200 hPa纬向风)涌现约束后,21世纪末期夏季西北地区降水增加24%(19%),不确定性范围减小为-8.4%~52%(-9%~45%),不确定性分别降低了15%(21%)。进一步利用三变量(中国西北夏季历史降水、热带印度洋海温、东亚副热带200 hPa纬向风)的帕累托最优集合方案得到21世纪末期夏季西北地区平均降水变化增加28%,范围为8%~44%,降低了近39%的不确定性范围。同时帕累托最优集合表明降水增多的区域主要集中在西北地区中部与西部,最大降水增幅达到60%以上。

关键词： CMIP6 帕累托最优集合方案涌现约束降水

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低平流层涡动热通量近似的最佳参考纬度

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高原气象 2023年第6期42卷 1529-1535页

作者：杨丰华刘仁强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

通常基于准地转的变换的欧拉平均框架下提出的涡动热通量近似理论计算极区平流层温度变化的动力和非绝热加热贡献,但是这可能会带来一定的误差。本文根据Liu and Fu(2019)提出的欧拉平均框架下新形式的面积加权平均的热力学能量方程,通... 详细信息

通常基于准地转的变换的欧拉平均框架下提出的涡动热通量近似理论计算极区平流层温度变化的动力和非绝热加热贡献,但是这可能会带来一定的误差。本文根据Liu and Fu(2019)提出的欧拉平均框架下新形式的面积加权平均的热力学能量方程,通过滑动累加得到逐月的温度变化方程。再利用1980-2019年欧洲中期天气预报中心第五代再分析资料(European Centre for Medium-range Weather Forecasts fifth reanalysis data,ERA5),计算北半球极区低平流层100 hPa在全时段(1980-2019年)和两个分时段(1980-1999年、2000-2019年)各月温度增量、动力加热、非绝热加热和对流加热项(W项)的气候平均值,进而讨论涡动热通量近似理论成立的最佳参考纬度。结果表明,新导出的W项使得极区累积的动力和非绝热加热项之和与温度增量项之间的误差在冬春季减少了一半。在100 hPa上,W项随月份和纬度变化,尤其在冬春季节对温度变化贡献明显,由此得到涡动热通量近似成立的最佳参考纬度应该在W项的零等值线附近。进一步验证表明参考纬度可以取在50°N。

关键词：平流层温度变化动力加热非绝热加热涡动热通量参考纬度

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TraCE-21ka的模拟评估及误差分析

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大气科学学报 2023年第5期46卷 790-800页

作者：于天雷程军郭品文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

TraCE-21ka是全球首个利用全耦合模式针对末次盛冰期(LGM)至今气候演变的瞬变模拟。利用现代再分析资料和历史特征时期重建的连续冻土边界对TraCE-21ka模拟做了评估。结果表明TraCE-21ka能够较好地模拟现代半球尺度环流和降水的空间形态... 详细信息

TraCE-21ka是全球首个利用全耦合模式针对末次盛冰期(LGM)至今气候演变的瞬变模拟。利用现代再分析资料和历史特征时期重建的连续冻土边界对TraCE-21ka模拟做了评估。结果表明TraCE-21ka能够较好地模拟现代半球尺度环流和降水的空间形态,对东亚地区的模拟冬季较好而夏季欠佳。TraCE-21ka模拟的现代时期与再分析资料相比偏冷,北半球年平均表面温度比再分析资料低3~4℃,基于现代温度误差的分析表明TraCE-21ka对东亚地区气候演变的模拟欠佳。对于历史特征时期,重建的连续冻土边界线指示TraCE-21ka模拟的亚欧大陆在LGM偏暖,全新世中期偏冷,即低估了LGM以来的变温幅度。利用连续冻土边界线的年均表面温度约为-7℃这一特性,进一步定量评估出TraCE-21ka模拟的亚欧大陆中纬地区从LGM至今的升温幅度约为真实气候的40%。通过分析近百年全球升温速率证实TraCE-21ka的气候敏感性显著偏低,由此产生的误差在瞬变模拟中会不断累积。

关键词：古气候瞬变模拟 TraCE-21ka 模拟评估气候敏感性连续冻土边界

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中国东南地区复杂地形下降水概率预报的订正研究

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大气科学学报 2023年第2期46卷 230-241页

作者：智协飞霍自强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/气象灾害教育重点试验室江苏南京210044 天气在线应用气象研究所江苏无锡214000

使用TIGGE (the THORPEX interactive grand global ensemble)资料集下欧洲中期天气预报中心(the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)逐日起报的预报时效为24~168 h的日降水量集合预报资料,集合预报共包括51个成员,利用左删失的非齐次Logistic回归方法(left-Censored Non-homogeneous Logistic Regression, CNLR)和标准化的模式后处理方法(Standardized Anomaly Model Output Statistics, SAMOS)对具有复杂地形的中国东南部地区降水预报进行统计后处理。结果表明:采用CNLR方法能够有效改进原始集合预报的平均绝对误差(Mean Absolute Error, MAE)和连续分级概率评分(Continuous Ranked Probability Score, CRPS),提升了降水的定量预报和概率预报的预报技巧。而使用SAMOS方法对数据进行预处理,考虑地形等因素的影响,能在CNLR方法的基础上进一步订正由于地形影响造成的预报误差,并得到更加准确的全概率的降水概率预报。

关键词：复杂地形降水概率预报统计后处理

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CMIP6模式对热带大气季节内振荡东传速度的模拟

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大气科学 2024年第2期48卷 704-714页

作者：赵维佳陈国森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教育部重点实验室/气象灾害预报预警与评估省部共建协同创新中心南京210044

成功预测热带大气季节内振荡(MJO)能够有效改进延伸期预报。但是目前对MJO的数值模拟仍具有一定的难度,其中一个主要挑战就是能否合理地模拟出MJO的传播速度。本文研究了CMIP6模式对MJO传播速度的模拟,并揭示了影响模式中MJO传播速度的... 详细信息

成功预测热带大气季节内振荡(MJO)能够有效改进延伸期预报。但是目前对MJO的数值模拟仍具有一定的难度,其中一个主要挑战就是能否合理地模拟出MJO的传播速度。本文研究了CMIP6模式对MJO传播速度的模拟,并揭示了影响模式中MJO传播速度的因子。结果表明大部分CMIP6模式能够模拟出MJO在印度—太平洋暖池区域的传播特征,但对其平均传播速度的模拟存在显著的模式间差异。MJO的Kelvin波响应和Rossby波响应强度是影响模式中MJO传播速度的主要环流因子,强的Kelvin波响应有利于MJO加速东传,但强的Rossby波响应不利于MJO向东传播。模式间背景场海表温度(SST)的差异是导致Kelvin波响应差异的主要原因。MJO东传更快的模式在赤道太平洋中部和西北太平洋具有更高的SST。赤道太平洋中部偏暖主要以两种方式影响MJO的东传速度:第一,通过增加暖池的水平尺度,从而扩展MJO水平尺度,进而加强Kelvin波响应使得MJO东传加快;第二,通过增强该区域的水汽含量,减弱西太平洋纬向水汽梯度,导致纬向水汽平流增强,从而加速MJO东传。与前人研究不同,本研究发现西北太平洋增暖有助于加速模式中MJO的向东传播。西北太平洋增暖导致海温分布关于赤道更加对称,能够通过增强海洋性大陆北侧的水汽,使得背景场水汽分布关于赤道更加对称,从而有利于Kelvin波响应的发展。本研究的结论不仅能够提高我们对MJO传播动力机制的理解,也表明提高模式对背景场的模拟有助于改进对MJO传播特征的模拟。

关键词： MJO 东传速度 Kelvin 波响应背景场因子海温

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夏季西北太平洋副热带高压主模态年际变化特征及其季节预报模型

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大气科学 2025年第1期49卷 67-92页

作者：刘菲菲陶丽张俊凯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 云南省临沧市气象局临沧677099

作为东亚夏季风环流系统的重要成员,夏季西北太平洋副热带高压(简称副高)活动对我国降水和西北太平洋上热带气旋活动有重要影响,但副高季节预测仍然具有挑战性。本文采用1979~2022年月平均海气资料和海气指数,基于信息流方法特有的因果... 详细信息

作为东亚夏季风环流系统的重要成员,夏季西北太平洋副热带高压(简称副高)活动对我国降水和西北太平洋上热带气旋活动有重要影响,但副高季节预测仍然具有挑战性。本文采用1979~2022年月平均海气资料和海气指数,基于信息流方法特有的因果关系来挑选副高主模态变化的预报因子,并建立预报模型。本文首先利用经验正交函数(Empirical Orthogonal Function,EOF)分解,得到1979~2020年副高变化的前两个主模态及其对应的主成分(PCs),其分别与El Ni?o衰减和La Ni?a发展关系密切。然后利用信息流和多元逐步回归筛选1980~2015年建模期间PC1和PC2的预报因子。PC1、PC2的预报因子均为7个,PC1的预报因子主要包括了Ni?o 4指数、赤道中太平洋北部海表温度(SST)等。PC2的预报因子主要包括了热带中太平洋北部SST、大西洋多年代际振荡(AMO)指数等,表明由春季PMM(Pacific meridional mode)发展起来的夏季La Ni?a和北大西洋SST对接下来夏季EOF2模态的形成有重要影响。1980~2015年期间预报PCs和实际PCs序列的相关系数达到0.91和0.88,并用该预报模型预报2016~2020年PCs序列,相关系数分别达到0.74和0.85。1980~2022年的预报重构场与实际观测场的区域平均时间相关系数、多年平均的空间相关系数分别为0.63、0.48,均通过99%的信度检验,且预报的效果很大程度上依赖于预报上限。我们还通过PCs值进行相似年份预报,以弥补重构场异常较弱的缺陷。

关键词：西北太平洋副热带高压信息流预报模型相似年预报

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风云四号A星红外高光谱大气垂直探测仪观测资料质量评估

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红外与激光工程 2022年第9期51卷 168-179页

作者：王雨润官莉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

评估星载红外高光谱仪器观测资料的质量可以推进其在数值天气预报中的应用。使用2020年7月FY-4A红外高光谱干涉式大气垂直探测仪(Geostationary Interferometric Infrared Sounder,GIIRS)观测数据,分析GIIRS所有通道观测噪声随视场和纬... 详细信息

评估星载红外高光谱仪器观测资料的质量可以推进其在数值天气预报中的应用。使用2020年7月FY-4A红外高光谱干涉式大气垂直探测仪(Geostationary Interferometric Infrared Sounder,GIIRS)观测数据,分析GIIRS所有通道观测噪声随视场和纬度的变化、偏差(观测亮温与辐射传输模式模拟亮温的差)随时间、视场、纬度和天顶角的分布来评估GIIRS观测资料质量。研究结果表明:波段727.5~733.8 cm^(-1)、1 107.5~1 130 cm^(-1)和1 650~1 776.9 cm^(-1)的观测噪声超出仪器灵敏度设计指标,且这些通道的偏差和偏差标准差明显大于其他通道;除了长波观测噪声大的通道外,其余通道噪声等效温差NEdT在32×4阵列上均呈“中间小,两边大”的特征,且NEdT的分布不随纬度带和FOR阵列而改变,在进行GIIRS资料同化或变分反演时,其观测误差只用考虑不同通道在32×4阵列内的NEdT分布;由于数值预报模式的地表温度在白天时值偏低,使得模拟辐射量偏低,造成偏差绝对值减小,使偏差有明显的日变化;中波通道偏差特征基本不随32×4面阵的列而改变,主要与阵列中的行有关,在中波通道进行偏差订正时可以针对32×4面阵中行开展,基本不需要纬度带和卫星天顶角的订正。

关键词：红外高光谱大气探测仪噪声等效温差偏差

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北京地区汛期降水时空分布的统计降尺度研究

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气象 2023年第7期49卷 843-854页

作者：郝翠于波戴翼智协飞张迎新北京市气象台北京100097 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

降水的时空降尺度方案一直以来是智能网格预报业务的难点,通过对比多种时间和空间的降尺度方法,凝练出适用于北京地区的最优方案。空间降尺度方面,对比反距离权重法、普通克里金法、最近邻法、双线性插值法、三维普通克里金法等5种方法... 详细信息

降水的时空降尺度方案一直以来是智能网格预报业务的难点,通过对比多种时间和空间的降尺度方法,凝练出适用于北京地区的最优方案。空间降尺度方面,对比反距离权重法、普通克里金法、最近邻法、双线性插值法、三维普通克里金法等5种方法的空间分布特征表明,双线性插值法在北京地区的应用效果最好,误差最小且ETS评分最高;时间降尺度方面,采用基于区域数值模式(睿图、CMA-MESO)产品的逐时分配和平均分配两种方案,其中睿图逐时分配、CMA-MESO逐时分配和平均分配在RMSE和MAE的误差表现差距不大,但睿图逐时分配在ETS上的效果最显著,且在强降水时段表现也较优,说明从预报准确率角度采用睿图逐时分配的优势更为明显。双线性插值和睿图逐时分配作为北京地区客观降水预报方法的时空降尺度方案,能够支撑智能网格业务提供精细化的预报产品,其成果可为相关业务研究提供借鉴。

关键词：降水时空降尺度插值方案分布特征网格预报

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ENSO循环海表温度演变多样性的客观分类

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高原气象 2024年第6期43卷 1433-1447页

作者：刘嘉锡朱志伟卢睿李娟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

厄尔尼诺-南方涛动(El Nino-Southern Oscillation,ENSO)是热带太平洋最显著的年际气候变率模态,其海温异常(Sea Surface Temperature Anomalies,SSTA)的演变过程呈周期性和锁相性特征。本文从ENSO循环角度出发,使用K均值聚类法(K-Means... 详细信息

厄尔尼诺-南方涛动(El Nino-Southern Oscillation,ENSO)是热带太平洋最显著的年际气候变率模态,其海温异常(Sea Surface Temperature Anomalies,SSTA)的演变过程呈周期性和锁相性特征。本文从ENSO循环角度出发,使用K均值聚类法(K-Means Clustering Analysis,KMA)对1961-2021年ENSO的SSTA演变进行分类,得到ENSO循环的SSTA演变3类和5类两种客观分类结果。当分3类时,ENSO循环的SSTA基本演变特征分别为暖发展、暖衰减和冷持续过程;而分5类时,超强和普通暖事件发展、衰减过程在强度和纬向分布上的差异能够被进一步反映出来。为解释该差异,本文又引入结合主成分分析(Empirical Orthogonal Function,EOF)的KMA方法。通过将EOF主模态分为两大类,分别代表ENSO循环的纬向一致发展模态和纬向非对称发展模态,分离了ENSO循环中赤道太平洋SSTA纬向一致和纬向非对称发展过程。在此基础上,结合KMA聚类分析结果对不同类别的ENSO循环特征进行分析,发现纬向非对称发展模态叠加在纬向一致发展模态上,可最终导致ENSO的SSTA年循环纬向发展速度的不对称。对ENSO纬向一致和非对称演变模态进行回归重构,发现风、温跃层厚度异常可能是造成SSTA纬向非对称演变的关键。本文客观定义ENSO演变的不同类型,为ENSO多样性的气候动力学及其气候影响研究提供了一定参考。

关键词： ENSO循环 K均值聚类主成分分析太平洋海温

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影响华北重度和轻度高温热浪的大气背景场差异分析

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大气科学学报 2024年第1期47卷 124-135页

作者：靳鑫桐周波涛谢文欣胡跃鹏范怡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江苏南京210044

首先识别了1961—2020年华北地区的高温热浪事件,在此基础上筛选出重度和轻度高温热浪事件多发年份,对比分析了重度和轻度高温热浪事件的时空变化特征以及大气背景差异。结果表明,重度和轻度高温热浪发生频次的高值区分别位于华北北部... 详细信息

首先识别了1961—2020年华北地区的高温热浪事件,在此基础上筛选出重度和轻度高温热浪事件多发年份,对比分析了重度和轻度高温热浪事件的时空变化特征以及大气背景差异。结果表明,重度和轻度高温热浪发生频次的高值区分别位于华北北部和中南部。自20世纪60年代以来,华北重度和轻度高温热浪事件频次均呈现显著的增长趋势,其中重度高温热浪事件频次的增加更为明显。对应华北重度高温热浪事件多发,东亚中纬度地区为准相当正压结构的异常反气旋性环流控制,华北地区位于异常反气旋性环流的东南部。在该异常环流背景下,华北地区上空呈现异常下沉运动、云量偏少、大气整体偏干。在异常下沉绝热增温的同时,晴朗干燥的配置有利于更多的太阳辐射到达地表,相应的向上长波辐射和感热通量增加,进一步加热近地表大气。在华北轻度高温热浪事件高发年,华北位于异常反气旋(东南侧)和气旋(西北侧)性环流之间,主要受异常西南风控制。异常西南风向华北输送暖平流加热大气的同时,增加了华北上空的水汽。偏多的水汽捕获更多的长波辐射并反射至地表,利于气温升高。

关键词：重度高温热浪轻度高温热浪华北大气背景动力水汽条件热力条件

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