检索结果-内蒙古大学图书馆

电子测量与仪器学报 2025年第2期39卷 21-31页

作者：冯琳宋文强徐伟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 南京信息工程大学江苏省气象探测与信息处理重点实验室南京210044

地基云的自动观测和识别对分析大气运动趋势和天气预测具有指导意义。针对目前地基云图分类算法准确率不高、在嵌入式终端部署困难的问题,提出了一种基于残差网络结构的地基云图分类网络模型GBcNet及基于ZYNQ的硬件实现架构,PS端用于加... 详细信息

地基云的自动观测和识别对分析大气运动趋势和天气预测具有指导意义。针对目前地基云图分类算法准确率不高、在嵌入式终端部署困难的问题,提出了一种基于残差网络结构的地基云图分类网络模型GBcNet及基于ZYNQ的硬件实现架构,PS端用于加载模型的权重参数和云图数据,PL端实现DDR3读写控制和GBcNet的硬件加速。设计了滑窗、卷积层、池化层、批量归一化层和全连接层等模块的加速IP核。实验在CCSN数据集上进行,结果表明,提出的模型在PC端的准确率达到96.02%。采用现场可编程门阵列(FPGA)硬件加速后,准确率仍然保持在94.5%。与PC端模型的识别率相比,各云类的识别精度损失均不超过3%,整体精度损失小于1.5%;FPGA的最大资源占用不超过48%,单张地基云图推理时间为0.13 s。相较于现有地基云的识别方法,识别准确率高且推理时间较短。提出的识别模型和硬件加速方法为便携式地基云观测设备的研制提供了一种参考方案。

关键词：图像分类地基云图硬件加速 FPGA 残差网络

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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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南大西洋副热带偶极子的统计特征及其与ENSO的关系

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大气科学学报 2025年第2期48卷 255-266页

作者：王晓红官元红王曰朋吴香华李兴钰南京信息工程大学数学与统计学院江苏南京210044 南京信息工程大学江苏省应用数学中心江苏南京210044 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江苏南京210044

利用逐月Hadley Center海表面温度、NCEP/NCAR海表面风场和海平面气压等资料,探讨了南大西洋副热带海表面温度的特征及其与ENSO(El Ni1o-Southern Oscillation)的关系。结果表明:1)在北半球冬季,南大西洋副热带海表面温度异常的EOF(empi... 详细信息

利用逐月Hadley Center海表面温度、NCEP/NCAR海表面风场和海平面气压等资料,探讨了南大西洋副热带海表面温度的特征及其与ENSO(El Ni1o-Southern Oscillation)的关系。结果表明:1)在北半球冬季,南大西洋副热带海表面温度异常的EOF(empirical orthogonal function)第一模态(解释方差为27.82%)呈现东北-西南的反位相分布,即南大西洋副热带偶极子(South Atlantic Subtropical Dipole,SASD);其形成主要是由于南大西洋副热带高压变化引起了表面风的变化,表面风的变化引发了潜热通量东北-西南异常反位相分布,从而导致了海温的变化。2)SASD存在明显的季节锁相特征:9—11月SASD模态开始发生发展,12月—次年2月成熟并达到峰值,次年3—5月减弱。3)1960—2022年SASD主要以4~6 a的时间尺度发生周期变化。4)SASD与ENSO存在较强的相关关系,两者的相关系数达0.55,其中正、负SASD分别与厄尔尼诺、拉尼娜事件相对应。与El Ni1o同时发生的正SASD事件对El Ni1o的强度和范围有增强和扩大的作用,且正SASD与El Ni1o事件同时发生会激发次年La Ni1a事件发生,La Ni1a事件反过来又能加强下一年负SASD事件的强度。

关键词：南大西洋副热带偶极子厄尔尼诺拉尼娜气候变率极端事件

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调控华北沙尘日数年代际变化的大气环流及其近期预估

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大气科学学报 2025年第2期48卷 229-239页

作者：宁淑畅宋晓蕾霍芊伊尹志聪南京信息工程大学气候系统预测与变化应对全国重点实验室/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 南京信息工程大学大气科学学院江苏南京210044

沙尘天气对社会经济与生态环境产生不利影响,认识其年代际变化并探索其未来态势具有重要意义。本文使用站点资料与再分析数据,研究了调控1961—2020年3—4月华北地区沙尘日数年代际变化的关键大气环流,并利用CMIP6和CESM-LE两套模式数... 详细信息

沙尘天气对社会经济与生态环境产生不利影响,认识其年代际变化并探索其未来态势具有重要意义。本文使用站点资料与再分析数据,研究了调控1961—2020年3—4月华北地区沙尘日数年代际变化的关键大气环流,并利用CMIP6和CESM-LE两套模式数据预估其近期变化。结果表明,华北地区沙尘日数在20世纪80年代末90年代初发生了显著突变,高发时期(1961—1989年,P1)的沙尘日数大约是低发时期(1992—2020年,P2)的3.5倍。这一变化受到由西欧平原东传至乌拉尔山及蒙古高原的波列系统(西欧低压-乌拉尔山高压-蒙古低压异常,anomaly of geopotential height in Western Europe,Ural Mountains and Mongolia,简称EUM)影响。相较于P2时期,P1时期波列较强,乌拉尔山地区位势高度升高,其东部异常偏北气流有利于冷空气南下。蒙古地区位势高度降低,显著的蒙古气旋异常为华北地区沙尘天气提供了动力条件。同时沙源地上空水汽辐散,不利于降水。EUM指数具有与华北地区沙尘日数较为一致的年代际变化特征,对后者未来变化有一定的指示作用。但不同模式对EUM年代际变化的模拟能力差异较大。通过筛选能够再现EUM年代际减弱特征的最优模式集合,发现在高排放情境下,未来近期(2021—2050年,P3)EUM显著增强,有利于华北地区沙尘天气增加。

关键词：沙尘日数年代际变化影响机制模式评估近期预估

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基于长序列遥感降水融合数据集的黄河源气象干旱特征研究

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大气科学学报 2025年第1期48卷 49-61页

作者：成硕黄曼捷余文君庄稼成星寅聪严海文李艳忠赵林南京信息工程大学水文与水资源工程学院江苏南京210044 南京信息工程大学水利部水文气象灾害机理与预警重点实验室江苏南京210044 南京信息工程大学地理科学学院江苏南京210044

遥感降水产品可为气象干旱精准监测提供近实时、多时空分辨率的降水数据,但其性能易受复杂地形和极端气候的影响,基于机器学习的多源数据融合方法为提高复杂地形和偏远地区遥感降水产品精度和干旱监测能力提供了新思路。基于此,本研究... 详细信息

遥感降水产品可为气象干旱精准监测提供近实时、多时空分辨率的降水数据,但其性能易受复杂地形和极端气候的影响,基于机器学习的多源数据融合方法为提高复杂地形和偏远地区遥感降水产品精度和干旱监测能力提供了新思路。基于此,本研究以资料稀缺的黄河源为研究区,利用随机森林(random forest,简称RF)方法生成了黄河源区长序列(1983—2018年)高精度的格网降水数据集,并基于该数据集利用标准化降水指数(standardized precipitation index,简称SPI)和游程理论方法识别气象干旱事件,阐明融合降水产品数据集对气象干旱事件特征的捕获能力。结果表明:1)基于机器学习的降水融合数据集在站点尺度性能方面优于3套原始遥感降水产品,能较理想地捕获降水的年内和年际波动;2)黄河源降水和4个时间尺度的SPI(SPI1、SPI3、SPI6和SPI12)均呈显著增加趋势(通过0.05信度的显著性检验),表明近36年黄河源区降水增加,气象干旱趋缓;3)降水突变点发生在2006年,2006年前的平均干旱事件历时长、烈度强和极值大,但2006年后干旱事件特征趋缓;空间分布上,源区西北部干旱历时和烈度较高,东南部干旱强度和极值较高。

关键词：标准化降水指数气象干旱融合降水黄河源区

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臭氧浓度升高和增温对水稻叶片光合作用的复合影响

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生态学报 2025年第2期45卷 877-888页

作者：周钰清徐彦森何龙鑫张宇杰冯兆忠南京信息工程大学生态与应用气象学院江苏省农业与生态气象重点实验室南京210044

人类活动导致的地表臭氧(O_(3))浓度升高和气候变暖正严重影响作物生长。利用开放式O_(3)浓度与温度升高平台(O_(3)-T-FACE),以南粳9108为实验材料,设置两个O_(3)浓度:环境大气O_(3)浓度(A)和1.5倍环境O_(3)浓度(E),三个增温处理:环境温... 详细信息

人类活动导致的地表臭氧(O_(3))浓度升高和气候变暖正严重影响作物生长。利用开放式O_(3)浓度与温度升高平台(O_(3)-T-FACE),以南粳9108为实验材料,设置两个O_(3)浓度:环境大气O_(3)浓度(A)和1.5倍环境O_(3)浓度(E),三个增温处理:环境温度(CK)、冠层红外增温1.5℃(+1.5)和2℃(+2)。于灌浆中期和后期测定水稻叶片光合速率和叶绿素含量,以明确O_(3)浓度升高和温度增加对水稻叶片光合作用的复合影响。两年重复实验结果表明,与环境大气O_(3)浓度相比,O_(3)浓度升高对水稻灌浆中期叶片光合指标无显著影响,但显著降低了水稻灌浆后期的饱和光合速率(A_(sat))、气孔导度(g_(s))和叶绿素含量,分别平均下降31.3%、19.9%和30.7%;对胞间CO_(2)浓度(C_(i))、电子传递速率(ETR)、水分利用率(WUE)等指标的影响两年均不显著,说明O_(3)浓度升高导致的A_(sat)降低主要是由于叶绿素含量的下降,而非气孔限制CO_(2)传输。增温显著降低了2022年灌浆后期叶片A_(sat)和g_(s),显著降低2021年灌浆中期和后期叶片C_(i),增加叶片WUE,但对其他光合指标和叶绿素含量无显著影响。灌浆后期叶片光合速率对O_(3)浓度升高和增温的响应存在年际差异,2021年灌浆期间高的环境O_(3)浓度和温度加重了叶片光合损失。实验设置的不同增温幅度间的影响未达到显著性差异,说明开放条件下增加冠层温度1.5—2℃对当前的试验水稻品种不足以产生高温胁迫。O_(3)浓度升高和增温对叶片光合速率和叶绿素含量的复合影响未达显著性水平,意味着高浓度O_(3)和温度对试验水稻品种的叶片光合作用不存在协同或拮抗效应。

关键词：臭氧增温光合速率气孔导度水分利用率叶绿素

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2022年夏季西太平洋副热带高压异常强盛且稳定维持与长江中下游持续性极端高温事件

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气象学报 2025年第1期83卷 33-45页

作者：陈蔚管兆勇杨华栋王磊江苏省气象台南京210008 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信息工程大学南京210044 南京气象科技创新研究院南京210008

2022年夏季长江中下游地区发生了1960年以来最强的高温事件,其形成和维持与西太平洋副热带高压(WPSH)异常强盛有关。利用站点观测资料和再分析资料,通过对不同变量的诊断分析,研究了高温时段WPSH异常强盛且稳定维持的机制,得到如下结论:... 详细信息

2022年夏季长江中下游地区发生了1960年以来最强的高温事件,其形成和维持与西太平洋副热带高压(WPSH)异常强盛有关。利用站点观测资料和再分析资料,通过对不同变量的诊断分析,研究了高温时段WPSH异常强盛且稳定维持的机制,得到如下结论:(1)在高温时段,长江中下游地区盛行比一般高温年更强的下沉运动,扰动垂直动力加热是长江中下游地区高温维持的主要因素。短波辐射通量表现为向下的异常,可通过向上的感热通量将热量由地面传输至近地层空气并促使其升温。(2)与一般高温年不同,2022年WPSH与南亚高压(SAH)重叠于长江中下游地区,有利于WPSH在大陆上空维持,为此次极端高温事件的出现提供了有利的环流条件。WPSH强度维持与局地负涡度的维持有关。一是扰动负涡度的垂直向下输送,二是相对涡度水平平流负异常。特别是,在长江中下游地区上空WPSH的维持,自上而下的负涡度的垂直输送起着极为重要的作用。(3)不同于一般高温年,WPSH在海洋上的主体部分的维持主要与180o附近赤道中太平洋海温异常偏低有关。而WPSH在大陆上的部分,其维持与菲律宾群岛附近对流活动关系密切,有利于长江中下游地区上空负涡度的维持。研究结果将有利于加深对WPSH变化成因的认识,为后续研究持续高温的成因提供理论支撑。

关键词：极端高温西太平洋副热带高压维持机制长江中下游 2022年

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2000年以后北大西洋涛动对中国北方冬季降雪影响增强

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中国科学:地球科学 2025年第4期55卷 1281-1289页

作者：周波涛郭楚儿胡跃鹏谢文欣孙博韩婷婷施宁南京信息工程大学气候系统预测与变化应对全国重点实验室/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 南京信息工程大学大气科学学院南京210044 浙江省气象台杭州310002

中国北方降雪对社会经济和人民生活具有深远影响,因此,理解该区域降雪异常变化的物理机制至关重要.本研究基于1961~2018年的观测和再分析资料,探讨了中国北方冬季降雪与北大西洋涛动(NAO)的关系.结果表明,二者的联系在2000年左右发生了... 详细信息

中国北方降雪对社会经济和人民生活具有深远影响,因此,理解该区域降雪异常变化的物理机制至关重要.本研究基于1961~2018年的观测和再分析资料,探讨了中国北方冬季降雪与北大西洋涛动(NAO)的关系.结果表明,二者的联系在2000年左右发生了年代际变化.在2000~2018年期间, NAO与中国北方冬季降雪呈显著的负相关关系.当NAO位于负位相时,东亚副热带急流和极锋急流分别趋于北移和南移.同时,巴尔喀什湖至贝加尔湖地区的对流层中低层为异常气旋性环流控制.该大气环流背景有利于冷空气和暖湿空气在中国北方交汇,从而导致该地区降雪增多.然而,在1981~1999年期间, NAO与上述大气环流的联系并不显著,因而减弱了其与中国北方冬季降雪的联系.进一步研究表明, NAO与上述大气环流联系的加强可能在于NAO南部中心位置从前一时段到后一时段的西移.

关键词：冬季降雪中国北方北大西洋涛动年代际变化大气环流

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中国西北地区复合极端高温-降水事件可能成因

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大气科学学报 2025年第1期48卷 62-76页

作者：杨怡蓉袁潮霞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/气候与应用前沿研究院江苏南京210044 日本海洋科学技术开发机构应用实验室日本横滨2360001

基于1961—2018年欧洲中期天气预报中心的再分析资料、中国高分辨率格点资料,采用合成分析方法,揭示了中国西北地区复合极端高温-降水事件(compound extreme heat-precipitation events,CEHPE)的成因,并探讨了与无强降水热浪事件的异同... 详细信息

基于1961—2018年欧洲中期天气预报中心的再分析资料、中国高分辨率格点资料,采用合成分析方法,揭示了中国西北地区复合极端高温-降水事件(compound extreme heat-precipitation events,CEHPE)的成因,并探讨了与无强降水热浪事件的异同。结果表明,CEHPE是由上游向东南方向传播的准正压反气旋环流异常引起:当异常环流中心接近关键区(95°~105°E,35°~40°N)时,与之相关的异常下沉运动一方面使得大气下沉增温,增加了低层大气温度;另一方面下沉运动减少云量,增强了向下短波辐射并加热地表,被加热的地表又向上释放了更多的长波辐射,进一步加热低层大气,最终导致了热浪的形成。在热浪发生时,由于地表热强迫,对流层低层发展出低压异常,其伴随的异常辐合,引导东南方向水汽至关键区,提高关键区大气水汽含量。增加的大气水汽含量和增高的气温使得热浪期间关键区大气不稳定能量异常增强。当准正压反气旋异常东移出关键区时,热浪结束,同时上游方向有异常气旋靠近,关键区位于对流层中高层的槽前脊后,有助于高层辐散低层辐合,因此强对流迅速发展,关键区出现极端降水,完成一次CEHPE的过程。无强降水热浪事件与CEHPE的热浪在强度和形成机制上几乎相同,但在热浪结束时,准正压反气旋异常水平范围较大,虽强度减弱,但中心仍位于关键区附近,因此对流层低层低压及其伴随的辐合上升异常的发展受到压制,导致对流层低层气旋、水平水汽辐合、垂直水汽输送以及不稳定能量异常小于同时期的CEHPE,无法引发强降水事件。

关键词：复合极端天气和气候事件热浪强降水中国西北

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再分析资料中土壤温度记忆的对比及观测数据的差异

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大气科学学报 2025年第2期48卷 300-311页

作者：宋耀明赵勇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 成都信息工程大学大气科学学院四川成都610225

土壤温度异常的记忆建立了前期土壤温度异常与后续土壤温度及大气异常的联系,因而土壤温度再分析数据的大量使用使得土壤温度异常的记忆在再分析数据中的评估尤其重要。本研究利用1979—2019年ERA-Interim、ERA5和GLDAS土壤温度再分析... 详细信息

土壤温度异常的记忆建立了前期土壤温度异常与后续土壤温度及大气异常的联系,因而土壤温度再分析数据的大量使用使得土壤温度异常的记忆在再分析数据中的评估尤其重要。本研究利用1979—2019年ERA-Interim、ERA5和GLDAS土壤温度再分析数据及中国区域土壤温度观测数据,采用统计分析的方法对比了我国土壤温度异常在月尺度上的记忆特征。结果显示,ERA-Interim、ERA5和GLDAS数据对浅层土壤温度气候态的空间分布均有很好的再现能力,对表层土壤温度在表层的持续特征也有很好的再现。在土壤温度记忆的空间分布上,ERA5和ERA-Interim在整个土壤层土壤温度的记忆高值区主要位于400~800 mm的多年平均降水区,约为8~10 mon;GLDAS的空间分布同ERA5、ERA-Interim明显不同,西部显著高于东部。在月际变化上,再分析数据土壤温度记忆在不同月份间的空间分布均呈现出显著的相似性。此外,土壤温度异常存在明显的随时间向土壤深层传播的特征。ERA-Interim和ERA5的前期整个土壤层的土壤温度异常信号在浅层土壤持续较长的区域主要位于山西、陕西及河南,而GLDAS主要在西部地区。同观测数据的对比显示,GLDAS、ERA5能较好地表达出观测数据中表层土壤温度异常在土壤表层持续的特征,但3种再分析数据对整层土壤温度异常在整个土壤层的持续特征不能很好地体现。再分析数据对土壤温度异常持续时间的表达能力具有很大的月份及地区差异,因此在统计分析及数值模拟中使用土壤温度再分析数据研究土壤温度异常对后续气候的影响时,应对再分析数据中土壤温度异常的持续性进行评估以保证研究结论的可靠性。

关键词：土壤温度记忆再分析数据持续性陆面过程

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