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电瓷避雷器 2021年第3期 57-66页

作者：陈佳雯王磊王超于振国宁欣婷黄诗叶孔维奇张翼驰张其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南京210044 云南电力试验研究院(集团)有限公司昆明650217 云南电网有限责任公司昆明供电局昆明650011

连绵起伏的山体地形会对雷电电磁信号的强度和传播时间产生影响,进而影响到时间到达(time-of-arrival,TOA)雷电定位技术的准确性。本研究基于二维时域有限差分(two-dimensional finite-difference time-domain,2D FDTD)算法,对地闪回击... 详细信息

连绵起伏的山体地形会对雷电电磁信号的强度和传播时间产生影响,进而影响到时间到达(time-of-arrival,TOA)雷电定位技术的准确性。本研究基于二维时域有限差分(two-dimensional finite-difference time-domain,2D FDTD)算法,对地闪回击电磁场在连绵山体地形的传播特征进行数值模拟,结果表明:1)连绵起伏山体的屏蔽作用和传播衰减对雷电信号强度的影响不可忽略。观测点附高山的静电屏蔽会引起垂直电场的显著削减。山体高度每增加500 m,山体传播衰减导致雷电信号的幅值平均下降约10%,不同观测点位置的衰减程度存在一定差异。2)连绵起伏的山体同时还会引起回击电磁场波形传播时间的变化。通过不同方法计算得到的到达时间结果存在较大差异,其中10%峰值、20%峰值以及最大导数点切线方法得到的结果相对接近。3)在2种路径延长的等效方法中,包络等效与上述3种计算方法得到的到达时间有很好的一致性,地表等效在山体较高时会对到达时间产生过高的估计。

关键词：雷电电磁场二维时域有限差分法连绵起伏山体路径延长

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基于不同频段的地闪回击脉冲波形的定位结果差异性分析

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电瓷避雷器 2021年第3期 125-132,204页

作者：张翼驰王磊王超于振国戴炳哲陈佳雯孔维奇黄诗叶张其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南京210044 云南电力试验研究院(集团)有限公司昆明650217 云南电网有限责任公司昆明供电局昆明650011

笔者选取了2018年8月3日发生在南京地区的一次正地闪放电过程,利用6站同步的VLF/LF(甚低频/低频)三维闪电探测数据,重点分析了不同频段的地闪回击脉冲波形的定位结果差异性。首先,针对这次地闪回击的原始时域波形,利用巴特沃斯滤波器进... 详细信息

笔者选取了2018年8月3日发生在南京地区的一次正地闪放电过程,利用6站同步的VLF/LF(甚低频/低频)三维闪电探测数据,重点分析了不同频段的地闪回击脉冲波形的定位结果差异性。首先,针对这次地闪回击的原始时域波形,利用巴特沃斯滤波器进行了回击频域信号的任意提取,分别为10 kHz~50 k Hz、10 k Hz~100 kHz、10 kHz~200 kHz、10 kHz~300 kHz、10 kHz~400 kHz、10 k Hz~500 kHz,从而得到不同频段的回击时域波形。然后,基于上述不同频段的地闪回击时域波形,分别利用互相关、逐峰法、10%峰值法和50%峰值法这4种最常用的TOA(time of arrival)时差定位方法,对比分析这4种不同时间差获取的定位结果的差异性。结果表明:如果以探测站获取的原始波形数据得到的位置作为参考,则利用互相关法和10%峰值法在上述不同频段内的定位结果距离参考位置基本比较接近,互相关法定位结果更优;50%峰值法和逐峰法的定位效果总体上比互相关法和10%峰值法要差一些。

关键词：闪电定位雷达回波地闪回击脉冲到达时间差滤波

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基于VLF/LF三维雷电探测数据的云-地闪电频谱差异性分析

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电瓷避雷器 2021年第3期 142-148,210页

作者：孔维奇王磊王超于振国黄诗叶宁欣婷张翼驰张其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南京210044 云南电力试验研究院(集团)有限公司昆明650217 云南电网有限责任公司昆明供电局昆明650011

利用南京地区VLF/LF(甚低频/低频)三维雷电实时探测网探测到的2018年7月26日14时的一次正地闪和2018年8月3日14时的一次负地闪数据,对闪电不同放电阶段的频谱特征进行了详细的对比分析。初步结论如下:1)从两次闪电的三维通道结果可以看... 详细信息

利用南京地区VLF/LF(甚低频/低频)三维雷电实时探测网探测到的2018年7月26日14时的一次正地闪和2018年8月3日14时的一次负地闪数据,对闪电不同放电阶段的频谱特征进行了详细的对比分析。初步结论如下:1)从两次闪电的三维通道结果可以看出,这两次闪电都具有3次回击,同时从脉冲辐射源位置看出,所有的地闪回击放电过程基本是沿着相同通道闪击到地面;2)正地闪和负地闪的云内放电过程的频谱是相似的,主要集中在40 k Hz以上;3)正地闪和负地闪继后回击之前的箭式先导频谱集中在100 kHz以上,不同极性的箭式先导频谱几乎没有区别,但其比云内放电过程辐射频段要高很多;4)正地闪和负地闪的回击过程频谱相似,主要集中在20 kHz以下,并且继后回击的高频分量比首次回击少。

关键词：小波变换能量频谱三维雷电探测

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2000—2019年中国北方地区沙尘暴时空变化及其相关影响因素

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环境科学学报 2021年第8期41卷 2966-2975页

作者：杨婕赵天良程叙耕任芝花孟露何清谭成好朱燕朱从祯吴昭烨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 福建师范大学地理科学学院福州350117 国家气象信息中心北京100081 中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所乌鲁木齐830002 中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室粤港澳环境污染过程与控制联合实验室广东省环境资源利用与保护重点实验室广州510640 中国科学院大学北京100049

利用多年多源环境、气象和卫星遥感资料,从年代际、年际异常和气候变化的角度分析了21世纪以来中国北方地区沙尘暴的时空演化特征及其气象、植被变化的影响机理.结果表明:(1)2000—2013年中国北方地区沙尘暴年日数呈显著波动下降趋势,... 详细信息

利用多年多源环境、气象和卫星遥感资料,从年代际、年际异常和气候变化的角度分析了21世纪以来中国北方地区沙尘暴的时空演化特征及其气象、植被变化的影响机理.结果表明:(1)2000—2013年中国北方地区沙尘暴年日数呈显著波动下降趋势,下降速率为1.1 d/10 a,2013年后呈微弱增长趋势.近40年来,春季沙尘暴日数占全年沙尘暴日数的平均占比为62%,但其逐年变化率明显下降(-7.3%/10 a),2010年后夏季沙尘暴日数的变化率则呈现上升趋势(12.4%/10 a),新疆塔克拉玛干沙漠地区沙尘暴的高发季节由春季逐渐向夏季扩展.(2)21世纪初中国北方地区沙尘暴发生频数明显下降,沙尘暴影响范围向塔克拉玛干沙漠南部地区收缩西移,戈壁沙漠在亚洲沙尘源区中的主体地位逐年下降,改变了中国北方地区沙尘暴的空间格局.(3)中国北方地区沙尘暴的区域性减少主要归因于平均风速与大风日数逐年下降(-0.1 m·s^(-1)/10 a、-4.4 d/10 a)、年降水量显著增加(32.7 mm/10 a)及区域地表变绿.塔里木盆地南缘局地风速的升高是导致该地区沙尘暴多发的重要气象影响因素,而地表植被覆盖的增加是造成戈壁沙漠沙尘暴年日数显著下降的主要原因.

关键词：沙尘暴北方地区气候变化近地面风速植被覆盖

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大气气溶胶硝酸盐中稳定氮氧同位素比值测定

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分析化学 2019年第6期47卷 907-915页

作者：赵祝钰曹芳张雯淇翟晓瑶方言范美益章炎麟南京信息工程大学气候与环境变化国际合作联合实验室大气环境中心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

改进了两步化学还原法的pH值、反应时间、镉粉种类、NaCl浓度等条件,测定了大气气溶胶硝酸盐的氮、氧同位素比值。将样品溶液中的硝酸盐通过两步还原为氧化亚氮气体（N2O）,将产生的N2O通过自动进样器以及预浓缩装置进入MAT253稳定同位... 详细信息

改进了两步化学还原法的pH值、反应时间、镉粉种类、NaCl浓度等条件,测定了大气气溶胶硝酸盐的氮、氧同位素比值。将样品溶液中的硝酸盐通过两步还原为氧化亚氮气体（N2O）,将产生的N2O通过自动进样器以及预浓缩装置进入MAT253稳定同位素比质谱仪测定其氮、氧同位素比值。借助已知氮、氧同位素比值的国际标准样品建立了N2O和NO-3的氮、氧同位素比值的标准曲线,通过公式即可换算样品中硝酸盐的氮、氧同位素比值。方法最小进样量只需0.8μg（以N计）,氮、氧同位素的标准偏差分别为0.08‰和0.24‰。本方法原理明确,操作简便、快速,灵敏度与精度符合环境微量样品测试要求。将此方法应用于东北大气颗粒物样品的测定中,所测氮氧同位素比值特征可以有效区分硝酸盐来源与生成机制的季节差异。此方法适用于大气气溶胶样品以及雨水、雪水等大气低浓度环境样品的测定。

关键词：大气气溶胶硝酸盐化学还原法氮、氧同位素比值

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2011年夏季西南极端干旱事件及其成因

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大气科学学报 2021年第6期44卷 927-937页

作者：蓝天霍利微王冀邓汗青王易柳春张茜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 中国民航贵州空中交通管理分局贵州贵阳550025 北京市气候中心北京100089 安徽省气候中心安徽合肥230031 江苏省气象台江苏南京210008 安徽省气象台安徽合肥230031 无锡学院大气与遥感学院江苏无锡214105

利用近30 a中国地面气象台站1767站的逐月降水资料、同期NOAA的扩展重建(Extended Reconstructed SST V3b)海表温度资料和NCEP/NCAR大气再分析资料,分析了2011年夏季(6—8月)东北太平洋海温异常对西南地区极端干旱事件的影响机理。结果... 详细信息

利用近30 a中国地面气象台站1767站的逐月降水资料、同期NOAA的扩展重建(Extended Reconstructed SST V3b)海表温度资料和NCEP/NCAR大气再分析资料,分析了2011年夏季(6—8月)东北太平洋海温异常对西南地区极端干旱事件的影响机理。结果表明:2011年夏季西南地区降水呈现极端偏少的特征,区域平均降水距平为-270 mm,小于负两倍标准差,降水负异常极小值区域主要位于滇黔桂三地交界处。2011年夏季西南地区降水极端负异常与东北太平洋海表温度异常偶极型(NorthEast Pacific SSTA Dipole,NEPD)分布存在联系。将热带东北太平洋[90°~120°W,5°~20°N]海温负/正异常、中纬度北太平洋[150°~170°W,37°~45°N]海温正/负异常定义为NEPD负/正位相。NEPD负位相事件引起了热带中东太平洋对流层低层东风异常,并通过中纬度纬向东传波列引起远东地区位势高度正异常,减弱了西太平洋副热带高压,不利于西南暖湿气流向中国西南地区输送;同时,西南地区对流层低层辐散、高层辐合,受异常下沉气流控制。上述条件共同作用造成了2011年西南地区夏季降水极端负异常。

关键词：西南地区夏季降水东北太平洋海温异常偶极型

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冬季北半球风暴轴的协同变化及其与大气环流的相互作用

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气象科学 2020年第2期40卷 157-168页

作者：祁春娟朱伟军李欣曹煜晨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信息工程大学南京210044 忻州市气象局山西忻州034000

基于1971—2016年NCEP/NCAR的逐日、逐月再分析资料,研究冬季北半球西伯利亚风暴轴(Siberian Storm Track,SIST)、北太平洋风暴轴(Pacific Storm Track,PST)和北大西洋风暴轴(Atlantic Storm Track,AST)的协同变化特征及其与大气环流的关系。结果表明:(1)三大风暴轴不仅各自的位置与强度变化存在显著相关性,风暴轴之间也存在一定的协同变化且年代际尺度上比年际尺度上更紧密。年际尺度上,SIST与AST的经度变化呈显著负相关,而PST和AST的协同性较差;年代际尺度上,SIST与PST的经、纬度变化均呈弱的负相关,SIST与AST的经度和强度变化均呈显著正相关,PST与AST的经、纬度变化均呈显著负相关。(2)由联合EOF分析得到北半球风暴轴的协同变化时空特征:在年际尺度上,第一模态主要表现为SIST偏弱(强),PST主体偏弱(强)、东南偏强(弱),AST略偏北(南)偏强(弱)但不显著的协同变化。PC1为正位相时,对应的大气环流异常为:500 hPa高度场上为太平洋北美(Pacific North America,PNA)型和欧亚(Eurasian,EU)型的正位相,东亚急流偏强且偏南;第二模态主要表现为SIST偏强(弱)且偏东(西),PST中东部偏南(北)、西部强度偏强(弱),AST偏强(弱)的协同变化。PC2为正位相时,对应的大气环流异常为:500 hPa高度场上为PNA型和大西洋东部(East Atlantic,EA)型的正位相,北美急流减弱;在年代际尺度上,第一模态主要表现为SIST偏西(东)且偏弱(强),PST偏东(西)且偏弱(强),AST偏西(东)且偏弱(强)的协同变化。PC1为正位相时,对应的大气环流异常为:500 hPa高度场上为西大西洋(West Atlantic,WA)型和EU型的正位相。第二模态主要表现为SIST偏强(弱)且偏北(南),PST偏南(北)且偏弱(强),AST北抬(南压)的协同变化。PC2为正位相时,对应的大气环流异常为:500 hPa高度场上为EU型和WA型的正位相,东亚急流强度加强且偏南,北美急流强度减弱。

关键词：风暴轴年际年代际协同变化大气环流

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热带海水温度多时间尺度变化特征分析

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气象科学 2020年第4期40卷 475-484页

作者：陈兵黎璐葛旭阳姜有山陈明诚江苏省气候中心南京210009 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 南京市气象局南京210000

利用高时间分辨率热带海洋浮标站点观测资料,分析热带区域海水温度多时间尺度变化特征,研究海水温度的日变化、季节变化和季节内变化。结果表明:热带海表面温度(Sea Surface Temperature,SST)具有不对称性的日变化特征。SST日较差与天... 详细信息

利用高时间分辨率热带海洋浮标站点观测资料,分析热带区域海水温度多时间尺度变化特征,研究海水温度的日变化、季节变化和季节内变化。结果表明:热带海表面温度(Sea Surface Temperature,SST)具有不对称性的日变化特征。SST日较差与天气状况关系密切。有降水日的SST日平均值和幅度均低于无降水日,其不对称性具有区域性差异。在不同ENSO位相年份下的SST日平均值和振幅变化具有区域性,太平洋西部(Western Pacific,WP)的平均值和振幅差距较小,太平洋东部(Eastern Pacific,EP)和印度洋(Indian Ocean,IO)区域在El Nino年的日平均值和振幅均大于La Nina年。SST随季节变化具有区域性特征,WP区域SST的日平均温度和振幅在秋季最大,冬季最小;而EP和IO区域的日平均温度和振幅在春季最大,夏季最小。且SST日变化幅度随季节变化显著,主要受太阳短波辐射、降水和风速随季节变化的调制。此外,在季节内振荡时间尺度上,海水温度在200 m深度内随时间呈周期性变化,海水温度出现最大变率的中心位于100~150 m的深度范围内。不同区域由于温跃层深度不同,最大变率位置也有所差别。对海水温度变化特征分析可以为海—气耦合模式提供观测依据,以便准确地评估模式对海水温度的模拟效果。

关键词：海表面温度日变化季节变化季节内变率

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“3·15”北方强沙尘暴天气成因分析

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干旱气象 2021年第4期39卷 541-553页

作者：段伯隆刘新伟郭润霞宋强狄潇泓段明铿兰州中心气象台甘肃兰州730020 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

利用常规气象观测资料、风云4A卫星资料、植被覆盖资料及NCEP FNL再分析资料等,分析2021年3月14—18日席卷我国北方的大范围强沙尘暴天气的形成机制、传输特征以及影响因素等。结果表明:(1)前期干旱少雨、气温偏高及对应的北方大部植被... 详细信息

利用常规气象观测资料、风云4A卫星资料、植被覆盖资料及NCEP FNL再分析资料等,分析2021年3月14—18日席卷我国北方的大范围强沙尘暴天气的形成机制、传输特征以及影响因素等。结果表明:(1)前期干旱少雨、气温偏高及对应的北方大部植被覆盖度偏低,为强沙尘天气的发生提供了很好的沙源条件。(2)此次沙尘天气是在蒙古气旋强烈发展及其后部冷高压共同作用下发生的。(3)沙尘过程分两个阶段:第一阶段由地面冷锋后部的大风过境造成,集中发生在华北、东北等地;第二阶段受前期没有消散的高空沙尘南压扩散及沙尘回流造成,集中发生在西北地区。(4)对水平螺旋度、混合层高度以及垂直速度等物理量的分析表明,我国大部分地区的起沙条件不足,沙尘天气主要受上游沙尘输送影响。我国东部沙尘主要由蒙古国南部区域起沙贡献;而西北地区沙尘主要由蒙古国及其自身产生的沙尘贡献。

关键词：强沙尘暴起沙条件起沙机制稳定度

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华北两类产生极端强天气的线状对流系统分布特征与环境条件

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气象学报 2020年第6期78卷 877-898页

作者：盛杰郑永光沈新勇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 国家气象中心北京100081 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 珠海519082

华北线状对流系统精细气候分布及其所产生的极端天气特征尚不清楚,本研究利用雷达拼图资料和客观识别方法普查2013—2018年华北171例线状对流系统的时、空分布特征,根据其所致强对流天气的统计结果,发现华北地区至少有2类线状对流系统,... 详细信息

华北线状对流系统精细气候分布及其所产生的极端天气特征尚不清楚,本研究利用雷达拼图资料和客观识别方法普查2013—2018年华北171例线状对流系统的时、空分布特征,根据其所致强对流天气的统计结果,发现华北地区至少有2类线状对流系统,分别产生极端强雷暴大风和极端强降水。分析了这2类线状对流系统的环流形势、环境条件、地形作用和关键中尺度系统地面冷池等的特征。主要结论如下:华北线状对流系统的空间分布尤其是初始形成位置与大地形关系密切,京津冀的太行山和燕山山脚区域为其中的一个高发区;2类线状对流系统发生月份、空间尺度、移动速度、形成时刻和维持时间等都具有显著差异;2类线状对流系统的环流背景、环境条件和冷池也差别明显。强雷暴大风型线状对流系统的环境大气斜压性强,中层干和大的垂直减温率造成的最优对流有效位能、下沉对流有效位能大值区是产生极端大风的重要环境条件,地面强冷池以及0—3 km风垂直切变对前向传播起到了重要作用。强降水型线状对流系统产生的降水极端性较前一类型更为凸出,天气尺度强迫相对较弱,水汽条件极其充沛,地面弱冷池或地形与低层南风气流相互作用维持的后向传播是其发展和缓慢移动的主要机制,也是产生极端强降水的直接原因。

关键词：线状对流系统强雷暴大风强降水环境条件

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