检索结果-内蒙古大学图书馆

1961—2023年中国降雨侵蚀力变化特征及未来趋势预估

农业工程学报 2025年第4期41卷 50-58页

作者：高歌陈涛徐沅鑫国家气候中心北京100081 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 西藏自治区气候中心拉萨850000 四川省气候中心成都610072

为水土流失预防和科学治理提供参考,基于1961—2023年中国均一化逐日降水资料对降雨侵蚀力进行估算,并结合侵蚀性降雨特征开展降雨侵蚀力变化趋势和成因分析,并探讨降雨侵蚀力的极端变化,在此基础上,摸清中国及十大流域降雨侵蚀力变化... 详细信息

为水土流失预防和科学治理提供参考,基于1961—2023年中国均一化逐日降水资料对降雨侵蚀力进行估算,并结合侵蚀性降雨特征开展降雨侵蚀力变化趋势和成因分析,并探讨降雨侵蚀力的极端变化,在此基础上,摸清中国及十大流域降雨侵蚀力变化危险状况,并基于Hurst方法预估未来变化趋势。结果表明:1)1961—2023年,中国及东南诸河、西北诸河流域年降雨侵蚀力呈现显著增加趋势,西南诸河流域则呈现显著减少趋势,其余大多数流域增加趋势不明显;2)中国及十大流域大多年侵蚀性降雨量、雨日、平均降雨强度增加,其中平均降雨强度和/或降雨量的变化为大多数流域年降雨侵蚀力变化的主要成因;3)中国大部地区年最大日降雨侵蚀力增加,10年一遇次降雨侵蚀力1961—2023年相比1961—1990年呈增加的站点比例多达64.3%;4)近60年来,中国大部地区降雨侵蚀力变化具有危险性,站点比例达80%,其中降雨侵蚀力总量及极端都呈增加变化的类型在各流域均最为突出、范围最大;5)除西南诸河流域外,预估大多数流域年降雨侵蚀力未来变化趋势将均以持续增加为主。目前和未来气候条件对中国水土流失治理不容乐观,需根据降雨侵蚀力变化特点,因地制宜制定长期规划和采取有效措施。

关键词：降雨侵蚀变化极端趋势预估

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一种地基云图分类算法及硬件加速实现

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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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1990-2020年黄河流域碳储量时空演变及驱动因素研究

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生态环境学报 2025年第3期34卷 333-344页

作者：李曼吴东丽何昊余慧婕赵琳刘聪胡正华李琪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/生态与应用气象学院江苏南京210044 中国气象局气象探测中心北京100081

准确估算区域尺度的陆地生态系统碳储量及其驱动因素,对于制定科学合理的土地利用政策具有重要意义。基于土地利用/覆被数据和气象站点数据,运用InVEST(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs)模型定量估算了1990-2... 详细信息

准确估算区域尺度的陆地生态系统碳储量及其驱动因素,对于制定科学合理的土地利用政策具有重要意义。基于土地利用/覆被数据和气象站点数据,运用InVEST(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs)模型定量估算了1990-2020年黄河流域碳储量的时空分布。通过土地利用转移矩阵和碳储量贡献率分析土地利用变化对碳储量的影响,并采用最优参数地理探测器(OPGD)识别碳储量空间分异性的主要驱动因素。结果表明,1990-2020年间,黄河流域耕地面积减少,而林地、草地、建设用地面积增加,碳储量值呈现波动上升趋势,增加了0.549×10^(8)t,增幅为0.37%,经历了1990-1995年和2005-2010年两个增加阶段,以及1995-2005年和2010-2020年两个减少阶段。碳储量的空间分布具有明显的异质性,碳储量变化呈现零散分布,增减不一的特点。极显著热点区集中在青海、陕西、内蒙古等森林覆盖较广泛的山区,冷点分布在经济发达地区。草地是主要碳储存类型,未利用地转为草地对碳储量贡献最大(73.3%),耕地转为建设用地对碳储量产生最大负效应(−20.8%)。在5 km最优空间尺度和因子最佳空间离散化参数下,单因子和交互探测分别显示,归一化植被指数(NDVI)是碳储量空间分异性的主要驱动因素(20.7%),坡度、降水和日照等因素也具有显著影响;归一化植被指数与高程的组合解释力最强,达到29.0%。综合考虑自然地理和气候因素,因地制宜地制定土地利用政策,平衡城市扩张、农业发展与生态保护,是实现区域碳储量增加的关键。

关键词：碳储量 InVEST模型土地利用变化最优参数地理探测器驱动因素黄河流域

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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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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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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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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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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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基于气象条件的贵州稻纵卷叶螟田间种群发生量模型

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中国农业气象 2025年第4期46卷 512-523页

作者：孙思思杨诗俊王可心唐辟如曾晓珊于飞贵州省山地气象科学研究所贵阳550081 广西壮族自治区气象台南宁530022 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 贵州省生态与农业气象中心贵阳550002

以贵州省余庆县为研究区,基于2011-2020年稻纵卷叶螟主要发生期(6-8月)大田调查数据和气象数据,采用相关分析、数理统计和机器学习方法,分析气象条件对贵州稻纵卷叶螟田间幼虫和成虫种群发生量的影响,筛选关键气象因子,探究不同建模方... 详细信息

以贵州省余庆县为研究区,基于2011-2020年稻纵卷叶螟主要发生期(6-8月)大田调查数据和气象数据,采用相关分析、数理统计和机器学习方法,分析气象条件对贵州稻纵卷叶螟田间幼虫和成虫种群发生量的影响,筛选关键气象因子,探究不同建模方法对贵州稻纵卷叶螟田间幼虫和成虫种群发生量的模拟结果。结果表明:(1)有利于稻纵卷叶螟幼虫量增加的气象因子为平均最低气温、降水量、平均空气相对湿度和最小空气相对湿度;有利于稻纵卷叶螟成虫量增加的气象因子为平均气温、最低气温、降水量、平均空气相对湿度、最小空气相对湿度、日照时数以及0cm平均地温。(2)气象条件对贵州稻纵卷叶螟田间种群滞后影响较大,影响稻纵卷叶螟田间种群发生量的主要气象因子为6-8月候平均气温、平均最低气温、降水量、最小空气相对湿度、平均风速和0cm平均地温,影响滞后效应最长可达30d,显著影响时段为前3、4、5候。(3)不同建模方法的模型模拟结果差异较大,非线性模型模拟效果(R^(2)=1.00,MAE=2.62头,RMSE=3.89头)高于线性建模(R^(2)=0.46,MAE=164.98头,RMSE=240.66头),对成虫量的模拟效果(R^(2)=0.68,MAE=81.29头,RMSE=117.98头)高于对幼虫量的模拟效果(R^(2)=0.67,MAE=118.78头,RMSE=173.92头)。

关键词：稻纵卷叶螟气象条件田间种群发生量机器学习余庆县

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