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气象学报 2021年第3期79卷 477-491页

作者：宋佳琨陈耀登陈丹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 北京城市气象研究院北京100089

相比冬季大范围静稳条件下的污染堆积过程,秋季气象条件更加复杂和局地化,气象条件模拟不确定性给秋季气溶胶模拟带来了更大难度,且目前研究较少考虑气象-气溶胶因素在线模拟和联合同化。使用WRF/Chem模式和格点统计差值(GSI)三维变分... 详细信息

相比冬季大范围静稳条件下的污染堆积过程,秋季气象条件更加复杂和局地化,气象条件模拟不确定性给秋季气溶胶模拟带来了更大难度,且目前研究较少考虑气象-气溶胶因素在线模拟和联合同化。使用WRF/Chem模式和格点统计差值(GSI)三维变分同化系统,2015年10月进行了为期1个月的气象-气溶胶资料联合同化及模拟试验,并基于此讨论了气象-气溶胶资料联合同化对秋季PM_(2.5)浓度模拟的影响。结果表明,WRF/Chem模式可以模拟出秋季污染天气过程,但对华北平原和中东部地区存在高估、西北部存在低估现象;同化地面PM_(2.5)浓度观测资料可以改进对PM_(2.5)浓度的模拟,上述两个地区的偏差均得到订正,6 h预报偏差均降低至6μg/m3以内;重点针对华北地区的分析表明,秋季PM_(2.5)污染过程与特殊气象条件(湿度升高、风场辐合、区域输送)密切相关,因此在地面PM_(2.5)观测资料同化基础上增加常规气象资料同化,能进一步提高对华北平原气象-污染过程的表达,PM_(2.5)浓度预报相关系数从0.86提高至0.89。气象-气溶胶联合资料同化能更加准确地模拟秋季气溶胶污染过程,为更好地开展污染成因和在气象预报框架下开展气象-气溶胶相互影响研究提供了基础。

关键词： WRF/Chem 格点统计差值(GSI) PM_(2.5) 气象-气溶胶联合资料同化气象条件华北平原

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近41年来江南地区暴雨洪涝灾害时空变化特征分析

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气象学报 2021年第4期79卷 582-597页

作者：黄垭飞管兆勇蔡倩吕纯月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 广东省气象公共服务中心广州510000

暴雨和防灾能力建设是影响洪涝灾害发生及其损失变化的重要因素。根据1978—2018年江南地区(沪、浙、闽、湘、赣五省、市)暴雨洪涝灾害数据、气象台站观测逐日降水量资料、社会经济数据,统计分析了近41年江南地区暴雨及其引发的洪涝灾... 详细信息

暴雨和防灾能力建设是影响洪涝灾害发生及其损失变化的重要因素。根据1978—2018年江南地区(沪、浙、闽、湘、赣五省、市)暴雨洪涝灾害数据、气象台站观测逐日降水量资料、社会经济数据,统计分析了近41年江南地区暴雨及其引发的洪涝灾害损失的变化特征及时、空差异,并从降水和社会防治两方面分析其成因。结果表明:近41年来江南地区因暴雨洪涝灾害农作物受灾面积、成灾面积、受灾率和成灾率呈先升后降的波动变化趋势,20世纪90年代为相对高值期,空间分布呈明显的西多东少特点。近41年来江南地区暴雨发生频次及强度呈波动增加趋势,且暴雨在时间、空间上的持续性和集中度呈增加趋势,空间上呈现为江南中东部较高、西部较低的特点,暴雨发生集中期为5—8月,尤以6月最多。暴雨日数、大暴雨日数、暴雨累计降水量与农作物受灾面积、成灾面积、受灾率均呈显著正相关关系,在一定范围内,暴雨强度增强,是农作物受灾面积、尤其是成灾面积增加的重要因素。持续性暴雨日数、每月暴雨日数标准差、每站暴雨日数标准差与农作物受灾面积、成灾面积、受灾率、成灾率均呈显著正相关关系,说明暴雨在时间和空间上的持续性、集中度越强,受灾损失就越大。降水与受灾损失的关系存在年代际差异,近年来它们之间的相关呈降低趋势。暴雨频次、强度与洪涝受灾损失在时间、空间上的分布并不完全一致。暴雨洪涝灾害发生及其影响既受气象因素影响,也受到承灾体和社会因素影响。尽管江南地区灾害防治能力逐渐增强,对减少灾害发生和减轻灾害损失发挥了重大作用,但江南地区防灾能力建设在空间上呈现为东强西弱的特点。因此,整个江南地区,尤其是江南西部,应当继续加强防灾能力建设。

关键词：暴雨洪涝灾害损失江南地区防灾能力建设

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我国南方西南和中东部区域两次持续性低温雨雪过程与关键环流系统的关系研究

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气象科学 2024年第2期44卷 267-279页

作者：孙晓娟陈跞卢楚翰秦育婧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 南京信息工程大学大气科学学院南京210044 贵州省黔西南布依族苗族自治州气象局贵州兴义562400

利用NCEP再分析资料和国家气象信息中心提供的753站逐日气温和降水资料,对比分析了我国南方西南和中东部区域两次持续10 d以上的低温雨雪过程,结果表明:(1)两次过程中欧亚大陆中高纬东亚大槽均加深,但环流形势有差异。西南过程呈现"... 详细信息

利用NCEP再分析资料和国家气象信息中心提供的753站逐日气温和降水资料,对比分析了我国南方西南和中东部区域两次持续10 d以上的低温雨雪过程,结果表明:(1)两次过程中欧亚大陆中高纬东亚大槽均加深,但环流形势有差异。西南过程呈现"北高南低"形势,关键脊区在贝加尔湖,而中东部区域过程"北高南低"和"西高东低"形势共存,关键脊区从乌拉尔山延伸至贝加尔湖。两次过程异常的环流与北大西洋向东传播的波列有关。(2)西南过程关键脊区提前过程3 d发展并东移至贝加尔湖,形成稳定形势;而中东部区域过程关键脊区提前过程一周发展,在开始日达最强。两次过程均伴随蒙古高压东移南压使地面降温,500 hPa关键脊区超前蒙古高压2 d变化。西南过程降温主要受到冷平流和绝热冷却影响,而中东部区域过程主要受到冷平流的影响。(3)西南过程水汽来自孟加拉湾,只受南支槽支配。中东部区域过程水汽来自孟加拉湾、南海和西太平洋,由南支槽和西太平副热带高压的共同影响。两次过程水汽正收支主要来自南边界。

关键词：南方西南与中东部区域持续性低温雨雪过程环流特征蒙古高压南支槽

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FY-4A卫星云导风观测误差优化及同化效果影响研究

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大气科学学报 2021年第3期44卷 418-427页

作者：陈耀登沈洁范水勇王程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 中国气象局北京城市气象研究所北京10089

为了推进FY-4A卫星资料在数值模式中的实际应用,本研究选择云导风产品作为研究对象,首先统计了FY-4A高层水汽通道和红外通道云导风的观测误差,进一步基于WRFDA(Weather Research and Forecasting model Data Assimilation system)系统,... 详细信息

为了推进FY-4A卫星资料在数值模式中的实际应用,本研究选择云导风产品作为研究对象,首先统计了FY-4A高层水汽通道和红外通道云导风的观测误差,进一步基于WRFDA(Weather Research and Forecasting model Data Assimilation system)系统,利用默认观测误差和新观测误差进行了为期一个月的循环同化及预报试验,并分析了试验期间的台风预报效果。结果表明:相较于默认观测误差,FY-4A云导风产品的新观测误差垂直结构特征更加明显;采用本研究统计的FY-4A云导风观测误差,能够在默认观测误差的基础上改善风场的分析和预报效果;试验期间的两个台风个例分析表明,新观测误差也能够减小台风路径的预报误差。

关键词：资料同化 FY-4A 云导风观测误差

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昼夜变化对FY-4A闪电成像仪探测性能的影响

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科学技术与工程 2022年第17期22卷 6828-6838页

作者：李静曾金全邹斌孙豪张其林南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室南京210044 南京信息工程大学气候与环境变化国际合作联合实验室南京210044 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 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南京210044 福建省气象科学研究所福州350001

为了探究昼夜变化对卫星闪电成像仪探测性能的影响,利用低频磁天线闪电定位系统与FY-4A闪电成像仪(lightning mapping imager,LMI)的闪电探测数据匹配方法,分析了2020年9月于广东省及其周边地区发生的4次雷暴过程,并阐明昼夜变化因素对... 详细信息

为了探究昼夜变化对卫星闪电成像仪探测性能的影响,利用低频磁天线闪电定位系统与FY-4A闪电成像仪(lightning mapping imager,LMI)的闪电探测数据匹配方法,分析了2020年9月于广东省及其周边地区发生的4次雷暴过程,并阐明昼夜变化因素对LMI探测性能的影响。研究发现:地基与星载闪电探测的空间分布特征、时间变化特征具有较好的一致性,但是地基探测的闪电数量更多,闪电分布更加密集。闪电匹配率与卫星探测率在日出后3~4 h突然下降,于日落前2 h左右突然增加,匹配率与探测率的突然增加与减少是由昼夜交替时LMI探测闪电数量的快速变化引起的。昼夜变化对LMI的探测性能产生显著影响,夜晚的探测效率大约是白天的10倍。即使雷暴活动增强,白天匹配率和探测率依然相对较低。

关键词：闪电成像仪(LMI) 低频磁天线闪电探测昼夜变化数据匹配

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不同水汽条件下气溶胶对雷暴云电过程影响的数值模拟研究

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气象学报 2021年第3期79卷 458-476页

作者：林晓彤师正谭涌波李璐滢汪海潮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

为全面了解水汽在气溶胶影响雷暴云电过程中的作用,本研究在已有的二维雷暴云起、放电模式基础上,通过改变相对湿度和气溶胶初始浓度(文中气溶胶浓度均指气溶胶数浓度)进行敏感性数值模拟试验。结果表明:(1)随着气溶胶浓度升高,雷暴云... 详细信息

为全面了解水汽在气溶胶影响雷暴云电过程中的作用,本研究在已有的二维雷暴云起、放电模式基础上,通过改变相对湿度和气溶胶初始浓度(文中气溶胶浓度均指气溶胶数浓度)进行敏感性数值模拟试验。结果表明:(1)随着气溶胶浓度升高,雷暴云产生更多的小云滴,降水过程受到抑制。而当水汽含量升高时,云滴数浓度的增长速度更快,雨滴数浓度升高,缓解了降水变弱的趋势。(2)水汽含量较低时,随着气溶胶浓度升高,更多小云滴被带入冻结层形成大量小冰晶,霰粒含量升高,雷暴云起电过程增强。气溶胶浓度升高至一定的量级(3000 cm^(−3))时,冰晶尺度减小和雨滴浓度降低抑制霰粒生长,雷暴云起电过程受到削弱。感应起电和非感应起电过程随气溶胶浓度升高呈先增强后减弱的趋势。水汽含量的升高促进了冰相粒子的增长,起电过程呈现持续增强的趋势,气溶胶浓度为3000 cm^(−3)时起电率达到极值,电荷密度的增幅扩大。(3)水汽含量较低时,雷暴云难以发展成深厚的系统,气溶胶浓度变化对其影响不明显,电荷结构由三极性发展,在消散期演变为偶极性电荷结构;水汽含量较高时,雷暴云迅速发展成深厚的系统,随着气溶胶浓度升高,在雷暴发展旺盛阶段电荷分布表现为多层复杂结构。研究显示水汽含量在气溶胶浓度变化对雷暴云微物理、起电过程及电荷结构的作用中扮演重要角色。

关键词：水汽含量气溶胶起电率电荷结构数值模拟

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1961—2018年西南地区夏季干旱变化特征及其与环流异常的联系

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大气科学学报 2021年第4期44卷 573-584页

作者：吕纯月管兆勇黄垭飞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 四川省气象探测数据中心四川成都610071

利用1961—2018年中国西南地区312站降水观测资料、NCEP/NCAR再分析资料及海表温度资料,采用夏季SPI(Standardized Precipitation Index)指数作为干旱指数,研究了西南地区夏季干旱变化特征及其与环流异常的联系。结果表明:西南地区夏季... 详细信息

利用1961—2018年中国西南地区312站降水观测资料、NCEP/NCAR再分析资料及海表温度资料,采用夏季SPI(Standardized Precipitation Index)指数作为干旱指数,研究了西南地区夏季干旱变化特征及其与环流异常的联系。结果表明:西南地区夏季总体呈现变干趋势,尤其在云南、四川东南部干旱化趋势显著。当西南地区夏季显著干旱时,该地区对流层低层辐散、上层辐合,且向该地区的水汽输送偏少。造成西南地区干旱维持的原因可归结为大气波动活动异常和海温异常强迫。前者通过西风带扰动向下游的能量频散,为西南地区低层辐散、上层辐合的环流异常的形成和维持提供了必要的扰动能量积聚;后者通过热带西北太平洋异常热源对大气的强迫,使得该地区对流层低层(上层)形成异常辐合(辐散),在西南地区和热带西北太平洋形成了斜向垂直环流,使西南地区受下沉气流控制,从而形成了利于降水显著偏少和干旱发生并维持的条件。

关键词： SPI指数夏季干旱环流异常西南地区

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闪电M分量光谱特征及通道温度和电子密度特性

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物理学报 2021年第9期70卷 423-431页

作者：王雪娟许伟群王海通杨静袁萍张其林化乐彦张袁瞰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 中国科学院大气物理研究所中层大气和全球环境探测重点实验室北京100029 西北师范大学物理与电子工程学院甘肃省原子分子物理与功能材料重点实验室兰州730070

利用无狭缝光栅摄谱仪记录的一次闪电首次回击后3个M分量的光谱资料,分析了其光谱特征.并结合等离子体理论,首次计算了闪电M分量内部核心通道和周围电晕层通道的温度和电子密度.研究了这两个物理量沿通道的变化特性,并与相应回击放电进... 详细信息

利用无狭缝光栅摄谱仪记录的一次闪电首次回击后3个M分量的光谱资料,分析了其光谱特征.并结合等离子体理论,首次计算了闪电M分量内部核心通道和周围电晕层通道的温度和电子密度.研究了这两个物理量沿通道的变化特性,并与相应回击放电进行了对比.结果表明:闪电M分量的光谱特征相比回击的光谱特征有明显差异, M分量通道的光辐射主要来自红外波段的光谱线. M分量放电过程中内部电流核心通道的温度可达40000 K,电子密度数量级为10~(18) cm~(–3).周围电晕层通道的温度为20000 K左右,电子密度比核心通道的电子密度小一个数量级. M分量内部核心通道的温度随通道高度的增加而减小,周围电晕层通道的温度随通道高度的增加而增大.在内部核心通道,电子密度随高度基本保持不变.在周围电晕层通道,通道顶端光强明显增大的两个M分量其电子密度随通道高度的增加而增大,顶端光强增加较弱的一个M分量其电子密度随通道高度基本保持不变.而相应的回击放电,其内部电流核心通道和外围电晕层通道的温度均随通道高度的增加而增大,电子密度均沿通道基本保持不变.

关键词：闪电M分量核心通道电晕层温度和电子密度

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土地利用模式比较计划(LUMIP)简评

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大气科学学报 2021年第6期44卷 818-824页

作者：华文剑刘殊瑜陈海山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 南京信息工程大学大气科学学院江苏南京210044

为进一步促进土地利用和土地覆盖变化(Land-Use and Land-Cover Change,LULCC)以及土地管理对气候影响的理解,第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)设立了土地利用模式比较计划(LUMIP)。该计划主要包括两个阶段的试验设计:第一阶段涉及理... 详细信息

为进一步促进土地利用和土地覆盖变化(Land-Use and Land-Cover Change,LULCC)以及土地管理对气候影响的理解,第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)设立了土地利用模式比较计划(LUMIP)。该计划主要包括两个阶段的试验设计:第一阶段涉及理想的毁林情景耦合试验和陆面模式模拟试验,旨在促进LULCC对气候影响过程的理解,并量化模式对LULCC的敏感性。第二阶段的试验重点关注土地利用变化的历史影响,以及未来土地管理决策在减缓气候变化方面的潜力。本文概述了其科学背景、试验设计和方案、参与模式情况等,并简评了该计划的研究意义和特色,以期读者迅速了解其相关的研究要点和发展方向。

关键词：土地利用模式比较计划(LUMIP) 土地利用和土地覆盖变化土地管理气候变化减缓

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2017年华西秋雨异常偏多的环流特征及其成因分析

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气象科学 2021年第3期41卷 363-373页

作者：彭韵萌徐海明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/气候与环境变化国际合作联合实验室南京210044

利用NCEP/NCAR再分析数据集和国家气候中心整编的2000多站逐日降水资料,对导致2017年华西秋季降水异常偏多的大气环流特征及其成因进行分析。结果表明,2017年秋季500 hPa位势高度上欧亚中高纬地区维持一脊一槽环流型,斯堪的那维亚半岛... 详细信息

利用NCEP/NCAR再分析数据集和国家气候中心整编的2000多站逐日降水资料,对导致2017年华西秋季降水异常偏多的大气环流特征及其成因进行分析。结果表明,2017年秋季500 hPa位势高度上欧亚中高纬地区维持一脊一槽环流型,斯堪的那维亚半岛上空有一强大的高压脊,乌拉尔山以东—巴尔喀什湖有一深槽,西太平洋副热带高压异常强大并偏西伸。来自极地的冷空气与来自太平洋和孟加拉湾的暖湿气流交汇于华西地区。华西地区处于东亚副热带西风急流入口南侧的高空辐散区,低层对应较强辐合区和异常上升运动,有利于降水的维持。进一步分析表明,2017年华西秋雨异常偏多是同期巴伦支海海温异常偏暖和中纬度北大西洋海温异常偏暖以及赤道中东太平洋La Nina型海温异常共同作用的结果,其中巴伦支海海温异常与华西秋季降水在年代际时间尺度上存在较为一致的变化,两者自1986年起均处于一致的负位相,而2000年以后两者由负位相转为正位相;秋季中纬度北大西洋海温异常与华西秋雨之间的年际关系也存在明显的年代际转折,在2002年前后由两者不存在关系转为显著正相关关系。以上各个海区海温异常对华西秋雨的影响也通过一系列的大气环流模式模拟试验进行了验证。

关键词： 2017年华西秋雨大气环流海温异常数值模拟

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