检索结果-内蒙古大学图书馆

2020年“6·26”四川冕宁暴雨降水物理过程模拟诊断研究

大气科学 2025年第1期49卷 211-228页

作者：齐铎崔晓鹏邹强利姜柔伊高华中国科学院大气物理研究所云降水物理与强风暴重点实验室北京100029 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 中国气象局沈阳大气环境研究所沈阳110166 中国科学院大学北京100049 黑龙江省气象台哈尔滨150030 北京城市气象研究院北京100089

利用WRF模式,借助三维降水诊断方程和降水效率定义,针对2020年6月26日四川冕宁一次突发性暴雨过程开展高分辨率数值模拟诊断研究,从不同强度降水的垂直动力结构、水凝物分布及各种宏微观过程对降水的贡献等角度进行对比分析,进一步揭示... 详细信息

利用WRF模式,借助三维降水诊断方程和降水效率定义,针对2020年6月26日四川冕宁一次突发性暴雨过程开展高分辨率数值模拟诊断研究,从不同强度降水的垂直动力结构、水凝物分布及各种宏微观过程对降水的贡献等角度进行对比分析,进一步揭示复杂地形区强降水过程中与水物质(水汽和各种水凝物)相关的宏微观特征。结果表明,此次冕宁暴雨过程可分为两个阶段:第一阶段(6月26日18:00~22:00;北京时,下同),强降水区上升运动强度最大,在水汽辐合达最强的同时,促使较弱降水区的液相水凝物向强降水区辐合,强降水区收集的丰富液相水凝物一部分转化为冰相水凝物供应云系增长(此时>35 dBZ的对流性回波伸展高度最高),另一部分转化为强降水降至地面,造成第一阶段的强降水发生;第二阶段(26日23:00至27日01:00),强降水区的局地上升运动有所减弱,导致强降水区液相水凝物辐合减弱,但仍保持强烈的水汽辐合,上升运动极值中心有所降低,有助于云、雨滴碰并和水汽凝结等过程发生,上升运动呈现双极值分布,回波强度在垂直方向表现为强—弱—强的结构,高层云中的冰相粒子对低层云系具有一定播撒效应,有助于液相水凝物高效转化为强降水。不同降水强度间的降水效率差异显著,变化范围为5%~70%,越大的降水效率对应越强的地面降水。

关键词：四川暴雨高分辨率数值模拟三维降水诊断方程降水效率

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低温胁迫对设施草莓花器形态发育及花粉活力的影响

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中国农业大学学报 2025年第5期 107-121页

作者：张呈静杨再强张涵奇姜楠罗靖南京信息工程大学生态与应用气象学院/江苏省农业气象重点实验室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

为探究低温对设施草莓花器形态发育及花粉活力的影响规律，以长日型草莓赛娃‘Selva’和短日型草莓丰香‘Toyonoka’为试材，在草莓现蕾期设置2种日最高温度与日最低温度的动态（低温20℃与10℃；15℃与5℃）和3个不同持续时间（3 d、6 ... 详细信息

为探究低温对设施草莓花器形态发育及花粉活力的影响规律，以长日型草莓赛娃‘Selva’和短日型草莓丰香‘Toyonoka’为试材，在草莓现蕾期设置2种日最高温度与日最低温度的动态（低温20℃与10℃；15℃与5℃）和3个不同持续时间（3 d、6 d、9 d）的环境控制实验，以25℃（日最高温度）与15℃（日最低温度）为对照（CK），测定不同处理中植株花器官表型形状、萼片花瓣解剖结构、花粉活力及坐果率指标，分析低温对各指标的影响。结果表明：1）低温处理使2个品种草莓开花时间延迟、开度减小。15℃与5℃持续9 d处理下，‘Selva’和‘Toyonoka’的最大开度分别比对照减小30.04%和30.93%，开花期分别延迟11 d和13 d;2）低温对2个品种草莓花器官表型形状有较大影响。‘Selva’雌蕊长度、雌蕊宽度、花药长度、花丝长度分别较对照减少了30.16%、33.54%、37.10%、48.96%；‘Toyonoka’雌蕊长度、雌蕊宽度、花药长度、花丝长度分别较对照减少了31.56%、33.56%,37.13%,48.16%。随低温胁迫程度加剧，2个品种萼片与花瓣长度和宽度减小；3）低温处理后不同品种萼片、花瓣的上下表皮细胞厚度与总体厚度均明显增加。15℃与5℃持续9 d处理下，‘Selva’萼片厚度与花瓣厚度分别增加26.50%和33.89%，‘Toyonoka’则相比对照增加24.21%和46.04%;4）随低温胁迫加剧，2个品种草莓的花粉活力显著下降。在15℃与5℃持续9 d处理下，‘Selva’和‘Toyonoka’的花粉染色率相比对照分别下降了57.04%和67.19%，花粉萌发率分别下降了56.70%和63.46%;5）经过低温处理后，2个品种草莓坐果率显著下降。综上，低温胁迫对长日型品种‘Selva’花器官形态发育及花粉活力特性影响程度小于短日型品种‘Toyonoka’。本研究为设施草莓开花期温度管理及低温灾害防御提供了理论依据。

关键词：设施草莓低温胁迫花器官开花进程形态发育解剖结构花粉活力

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深度学习技术在洪水预报中的应用进展及思考

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气象 2025年第4期51卷 446-459页

作者：祁海霞彭涛智协飞季焱殷志远沈铁元王俊超向怡衡胡泊中国气象局武汉暴雨研究所全国暴雨研究中心/中国气象局流域强降水重点开放实验室/暴雨监测预警湖北省重点实验室武汉430205 三峡国家气候观象台湖北宜昌443099 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 无锡学院大气与遥感学院江苏无锡214105

洪水预报是降低洪灾损失、提升防灾减灾能力非工程措施的有效途径,实现精准洪水预报是水文领域的关键技术挑战之一。目前,基于物理机制的洪水预报模型在模拟精度和效率上仍有不足,而采用深度学习技术构建的预报模型则得到了迅猛发展。... 详细信息

洪水预报是降低洪灾损失、提升防灾减灾能力非工程措施的有效途径,实现精准洪水预报是水文领域的关键技术挑战之一。目前,基于物理机制的洪水预报模型在模拟精度和效率上仍有不足,而采用深度学习技术构建的预报模型则得到了迅猛发展。文章全面回顾和总结了洪水预报领域所应用的深度学习模型的原理和特点,及其在洪水定量和概率预报中的应用进展和存在问题。聚焦介绍和探讨了深度学习模型与洪水物理模型在物理过程参数化、可解释性研究、洪水预报模型误差校正等方面的契合点和应用前景。分析认为,深度学习未来将走向与物理模型的深度耦合,成为洪水时间序列预报的重要发展范式,并将是实现未来水利智慧化的重要研究内容。最后针对深度学习在洪水预报中的难点给出几点思考,对当前面临的挑战提出几点相应的解决方案,以便更好地在洪水预报领域探索应用深度学习技术。

关键词：深度学习洪水预报定量预报概率预报耦合物理模型

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一次华南飑线过程的边界层湍流通量输送及动能收支分析

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暴雨灾害 2025年第2期44卷 186-196页

作者：张笑妍姚昊昕沈新勇黄伟张晓晨李畅武汉市江夏区气象局武汉430200 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 浙江省岱山县气象局岱山316200 中国民用航空局空中交通管理局航空气象中心北京100081

为探究飑线过程中边界层湍流运动变化及其原因,利用中尺度数值模式WRF模拟了2020年5月11—12日华南地区一次飑线过程,在模拟结果与实况较为吻合的基础上,用高分辨率模式输出资料对飑线过程的边界层结构和湍流通量输送特征进行了分析,并... 详细信息

为探究飑线过程中边界层湍流运动变化及其原因,利用中尺度数值模式WRF模拟了2020年5月11—12日华南地区一次飑线过程,在模拟结果与实况较为吻合的基础上,用高分辨率模式输出资料对飑线过程的边界层结构和湍流通量输送特征进行了分析,并基于湍流动能收支方程分析了该过程的湍流动能特征。结果表明:(1)根据雷达回波演变特征及观测资料将飑线过程分为形成、发展、成熟、消亡四个阶段。其中,形成阶段有较强的环境不稳定能量积累;发展阶段地面假相当位温(θ_(se))陡立分布,地面气旋增强,触发不稳定能量释放,对流后向新生,飑线水平尺度增加;随后飑线向东南移动与分散对流合并,进入成熟阶段,此时飑线后部中层干冷空气入流加强了下沉运动并在地面形成冷池,随着飑线中部断裂,进入消亡阶段。(2)此次飑线的边界层湍流活动较强,对流新生过程中湍流动能(TKE)积累,随后耗散减小;随着飑线与分散对流合并进入成熟阶段,TKE又迅速增强至异常大值;入夜后飑线减弱,TKE降至最低。(3)飑线形成过程中,强湍流运动使新生对流中的较大潜热通量向上输送水汽,形成强不稳定环境;到成熟阶段,飑线后部层状云中的潜热通量达最大,飑线进一步发展,强度达最强。(4)飑线.过程中的湍流动能变化主要受风切变项和浮力项影响,对流初始阶段,地面涡旋使风切变项加强达到负浮力项的2~3倍,同时受前方地形抬升影响,TKE增加。飑线形成后,冷池使TKE减小,到成熟阶段飑线移动至复杂地形区,正风切变项和冷池带来的负浮力项均达最大,风切变项达到浮力项的10倍以上,使TKE增大,湍流通量输送达最大。

关键词：飑线湍流数值模拟边界层冷池

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WRF动力降尺度方法在广东近海风资源评估中的适用性分析

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海洋预报 2025年第1期42卷 89-97页

作者：杜梦蛟王臻臻张磊文仁强李华夏静雯辛欣易侃贾天下中国长江三峡集团有限公司科学技术研究院北京100038 中国长江三峡集团有限公司广东分公司广东广州510030 宁波市鄞州区气象局浙江宁波315194 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/气象灾害预报预警与评估协同创新中心江苏南京210044 南京信息工程大学水文与水资源工程学院江苏南京210044

利用WRF模式对ERA5再分析数据进行动力降尺度,获得近海高分辨率的WRF数据,并利用3座测风塔观测数据对WRF高分辨率数据和ERA5再分析数据进行适用性分析。结果表明:WRF模式的风速与观测更为接近,ERA5易低估各层风速;WRF和ERA5对广东近海... 详细信息

利用WRF模式对ERA5再分析数据进行动力降尺度,获得近海高分辨率的WRF数据,并利用3座测风塔观测数据对WRF高分辨率数据和ERA5再分析数据进行适用性分析。结果表明:WRF模式的风速与观测更为接近,ERA5易低估各层风速;WRF和ERA5对广东近海主导风向的再现能力基本一致,且均能反映主导风向;WRF和ERA5风速的时间序列与观测的相关性都很高,均通过99%显著性检验;相较于ERA5,WRF拟合得到的威布尔参数与观测更为接近。因此相较于ERA5,WRF模拟数据更适用于对广东风能资源的评估。利用WRF模拟得到的广东近海风资源空间分布结果表明,广东近海风能密度大(>200 W/m^(2)),有效风速的出现频率高(>0.88),且具有单一或两个主导风向,以上特征有利于广东近海的风能资源开发。

关键词：风能资源适用性评估海上风电 WRF模式

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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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复杂地形区域一次雹暴过程的观测及模拟研究

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成都信息工程大学学报 2025年第1期40卷 85-93页

作者：任薪儒周筠珺罗喜平曾勇杨哲邹书平成都信息工程大学大气科学学院气候与环境变化联合实验室四川成都610225 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江苏南京210044 贵州省人工影响天气办公室贵州贵阳550081

为提高中国西南复杂地形区域雹暴预报水平,对该区域内一次典型雹暴过程中的地形作用、微物理过程及成雹机制进行系统分析,并采用全弹性三维对流云模式进行数值模拟。结果表明:(1)雹暴过程为冷空气侵入型,地形对低层暖湿气流的阻拦导致... 详细信息

为提高中国西南复杂地形区域雹暴预报水平,对该区域内一次典型雹暴过程中的地形作用、微物理过程及成雹机制进行系统分析,并采用全弹性三维对流云模式进行数值模拟。结果表明:(1)雹暴过程为冷空气侵入型,地形对低层暖湿气流的阻拦导致水汽的积累,同时高原槽引导的冷空气触发雹暴。(2)近地面层或500~300 hPa高度层的>8×10^(-5)/s的涡度中心、750 hPa高度存在散度<-8×10^(-5)/s的辐合中心且在500 hPa或以上层次转为辐散、近地面层水汽通量散度<-12×10^(-8)g/(s·cm^(2)·hPa)、假相当位温梯度>4 K/km、0~6 km垂直风切变>15 m/s这几个阈值可以为西南复杂地形区域的雹暴过程提供预警。(3)32.03 m/s的强垂直风切变和旋转速度达19.85 m/s、厚度超3 km的强中气旋是降雹单体的主要维持机制。(4)雹胚主要由雪晶撞冻过冷雨滴产生,低密度霰在沉降过程中凇附云水和过冷雨滴增长成雹是主要的成雹机制。对贵州地区雹暴过程的预报具有一定指导作用。

关键词：雹暴大气物理云模式微物理地形作用

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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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西北太平洋热带气旋生成与路径的次季节预报方法及其性能评估

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气象学报 2025年第2期 320-333页

作者：卢莹赵海坤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福建省气象灾害防御技术中心南京信息工程大学大气科学学院

基于世界气象组织次季节至季节尺度预测计划数据集中11个动力模式回算预报试验中的热带气旋（Tropical Cyclone,TC）资料，对西北太平洋海域使用正则逻辑回归方程构建了TC生成与路径的统计预报模型，并评估了模型在次季节尺度上TC生成... 详细信息

基于世界气象组织次季节至季节尺度预测计划数据集中11个动力模式回算预报试验中的热带气旋（Tropical Cyclone,TC）资料，对西北太平洋海域使用正则逻辑回归方程构建了TC生成与路径的统计预报模型，并评估了模型在次季节尺度上TC生成和路径的预报技巧，分析了动力模式在气候、年际和次季节尺度上对TC活动的预报能力及其对预报技巧的影响。结果表明：（1）西北太平洋TC活动本身的气候态预报能力对动力模式预报技巧具有关键影响，若动力模式能很好地再现气候和年际尺度上的TC活动、提高大气季节内振荡对TC活动调控作用的预报能力，可较好地改进TC生成和路径的次季节预报技巧。（2）在次季节尺度上，动力模式TC路径预报技巧普遍高于TC生成，较低的TC生成预报技巧反映了动力模式对TC强度预报能力的不足，制约了TC路径预报技巧的改进。提高动力模式在气候和年际尺度上对TC生成的预报能力有助于路径预报技巧的改进。

关键词：热带气旋次季节预报动力模式逻辑回归统计模型

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