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上海师范大学学报（自然科学版） 2017年第3期46卷 417-421页

作者：方金萍万辉南京师范大学江苏省大规模复杂系统数值模拟实验室南京210046 南京师范大学数学科学学院南京210046

为了研究有限的资源以及蚊子幼虫成熟时间对蚊子种群的影响,我们建立了一个带有饱和增长率的蚊子种群模型并对该模型进行了基本的数学分析,包括平衡点的存在性及其稳定性。另外,我们还进行了一些关键参数的敏感性分析.研究结果表明减少... 详细信息

为了研究有限的资源以及蚊子幼虫成熟时间对蚊子种群的影响,我们建立了一个带有饱和增长率的蚊子种群模型并对该模型进行了基本的数学分析,包括平衡点的存在性及其稳定性。另外,我们还进行了一些关键参数的敏感性分析.研究结果表明减少资源和幼蚊的成熟时间,是控制蚊子数量的有效方法.

关键词：蚊子资源成熟时间阶段结构模型稳定性

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全新世北半球中纬度降水变化对不同外强迫响应的模拟研究

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第四纪研究 2020年第6期40卷 1588-1596页

作者：孙炜毅刘健万凌峰宁亮严蜜虚拟地理环境教育部重点实验室/江苏省地理环境演化国家重点实验室培育建设点/江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心南京师范大学地理科学学院江苏南京210023 江苏省大规模复杂系统数值模拟重点实验室南京师范大学数学科学学院江苏南京210023 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋-气候-同位素模拟开放工作室山东青岛266237 中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室陕西西安710061

北半球中纬度(30°~50°N)降水变化一直是当今社会关注的热点。文章基于重建资料、气候系统模式CCSM开展的TraCE-21 ka瞬变试验和地球系统模式CESM完成的NNU-12k瞬变加速气候模拟试验结果,探讨了全新世以来中纬度降水变化趋势... 详细信息

北半球中纬度(30°~50°N)降水变化一直是当今社会关注的热点。文章基于重建资料、气候系统模式CCSM开展的TraCE-21 ka瞬变试验和地球系统模式CESM完成的NNU-12k瞬变加速气候模拟试验结果,探讨了全新世以来中纬度降水变化趋势及其对外强迫的响应。结果表明:全新世以来重建的中纬度降水呈增加趋势,在距今10~7 ka,TraCE-21 ka全强迫试验模拟出了这一趋势,主要受陆地冰盖衰退、淡水注入和轨道参数(ORB)的共同影响。在7~0 ka,NNU-12k的ORB试验与重建的降水增加趋势一致,但主要集中在海洋地区。两个模式均模拟出了欧亚大陆中纬度地区比北美大陆干燥的趋势特点,并发现是ORB的作用引起的;而温室气体(GHGs)主要对欧亚大陆降水增强有所贡献,但不能抵消ORB的负贡献。然而,模拟的中纬度降水对全新世以来ORB、GHGs的响应存在模式依赖性,这是今后重建-模拟资料对比时需要考虑的重要因素。

关键词：全新世中纬度降水重建-模拟资料对比轨道参数温室气体

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全新世北半球典型冷事件的模拟研究

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第四纪研究 2019年第4期39卷 1055-1067页

作者：邱雅惠刘健刘斌宁亮严蜜南京师范大学地理科学学院虚拟地理环境教育部重点实验室江苏省地理环境演化国家重点实验室培育建设点江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心江苏南京210023 南京师范大学数学科学学院江苏省大规模复杂系统数值模拟重点实验室江苏南京210023 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋-气候-同位素模拟开放工作室山东青岛266237 中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室陕西西安710061

全新世冷事件期间的气候格局及其成因是过去气候变化研究的热点问题.利用基于通用气候系统模式开展的TraCE-21ka气候模拟试验资料,在定义和提取典型冷事件的基础上,分析了全强迫试验模拟的全新世北半球多次冷事件的规模及冷事件发生时... 详细信息

全新世冷事件期间的气候格局及其成因是过去气候变化研究的热点问题.利用基于通用气候系统模式开展的TraCE-21ka气候模拟试验资料,在定义和提取典型冷事件的基础上,分析了全强迫试验模拟的全新世北半球多次冷事件的规模及冷事件发生时温度与降水的空间特征,并结合全强迫试验中使用的4个外强迫序列(淡水注入、轨道强迫、大气温室气体、大陆冰盖)及其对应的单因子敏感性试验,初步探讨了部分典型冷事件的成因.结果表明: TraCE-21ka模拟的冷事件年份与重建/集成序列的冷事件年份对应较好,模式较好地模拟出了全新世北半球的冷事件;全新世期间,北半球共发生了 10 次典型冷事件( 9. 7 ka B. P.、 8. 3 ka B. P.、 7. 3 ka B. P.、6. 2 ka B. P.、 5. 2 ka B. P.、 4. 2 ka B. P.、 3. 4 ka B. P.、 2. 1 ka B. P.、 1. 0 ka B. P.和 0. 2 ka B. P.);每次冷事件发生时,北半球大范围降温和变干,温度变化呈现明显的纬度地带性差异,中高纬地区降温最显著,低纬10°N附近降水减少最显著;在 8. 3 ka B. P.、 7. 3 ka B. P.、 6. 2 ka B. P.、 5. 2 ka B. P.、 4. 2 ka B. P.、 3. 4 ka B. P.、 2. 1 ka B. P.和1. 0 ka B. P.共8次冷事件中,北半球温度和降水的空间变化较为相似,北大西洋经圈翻转流( Atlantic Meridional Overturning Circulation,简称 AMOC)变弱导致了冷事件,格陵兰岛南部的北大西洋海域降温和变干尤为显著;9. 7 ka B. P.和3. 4 ka B. P.的冷事件可能与轨道强迫有关,淡水注入造成了8. 3 ka B. P.和7. 3 ka B. P.的冷事件, 0. 2 ka B. P.冷事件可能与大气温室气体波动有关.地球系统内部变率对于冷事件的发生可能也有一定影响.

关键词：全新世冷事件气候模拟温度成因

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过去2000年亚澳夏季风降水百年际变化特征及成因的模拟研究

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气象学报 2020年第1期78卷 60-71页

作者：井云清刘健万凌峰张宏栎虚拟地理环境教育部重点实验室/江苏省地理环境演化国家重点实验室培育建设点/江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心/南京师范大学地理科学学院南京210023 江苏省大规模复杂系统数值模拟重点实验室/南京师范大学数学科学学院南京210023 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋-气候-同位素模拟开放工作室青岛266237

利用地球系统模式(CESM)开展过去2000年气候模拟试验,在利用观测资料、再分析资料对模拟资料进行检验的基础上,探讨百年时间尺度上亚澳夏季风降水的时、空变化特征及其成因,对于认识百年尺度气候变化规律、定量区分自然因子和人类活动... 详细信息

利用地球系统模式(CESM)开展过去2000年气候模拟试验,在利用观测资料、再分析资料对模拟资料进行检验的基础上,探讨百年时间尺度上亚澳夏季风降水的时、空变化特征及其成因,对于认识百年尺度气候变化规律、定量区分自然因子和人类活动对亚澳夏季风的影响具有重要意义.结果表明:过去2000年亚澳夏季风降水和温度的波动较为一致,暖期降水多,冷期降水少.两者相关系数为0.83,达到99%置信度.此外,亚澳夏季风降水存在105、130、180 a的百年尺度周期.亚澳夏季风降水经验正交函数分解第一模态在印度洋北部呈南北反向的分布型态,在东亚地区呈负、正、负的分布型态;第二模态在印度洋北部呈正、负、正的分布型态,在东亚地区呈全区一致型的分布型态.经验正交函数分解第一特征向量和第二特征向量的正、负值中心大多出现在印度洋北部地区,南北呈不对称分布.亚澳夏季风降水的105a周期主要受火山活动和土地利用/覆盖的影响,130a周期主要受太阳辐射、气候系统内部变率的影响,180 a周期主要受火山活动的影响.从经验正交函数分解第一特征向量来看,整个亚澳夏季风降水主要受土地利用/覆盖、太阳辐射的影响;第二特征向量表明亚澳夏季风降水在百年际空间变化上主要受太阳辐射和气候系统内部变率的影响;第三特征向量表明亚澳夏季风降水在百年际空间变化上主要受气候系统内部变率和温室气体的影响.该研究对揭示百年际时间尺度气候变化特征、辨识影响气候变化的自然因素与人为因素、理解其影响气候的物理机制等具有重要意义,也为应对该区域气候变化提供了参考依据.

关键词：亚澳夏季风百年尺度过去2000年降水气候模拟

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全新世两次典型突变事件下北半球季风降水的变化对比

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第四纪研究 2019年第6期39卷 1372-1383页

作者：何鹏刘健刘斌宁亮严蜜虚拟地理环境教育部重点实验室江苏省地理环境演化国家重点实验室培育建设点江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心南京师范大学地理科学学院江苏南京210023 江苏省大规模复杂系统数值模拟重点实验室南京师范大学数学科学学院江苏南京210023 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋-气候-同位素模拟开放工作室山东青岛266237 中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室陕西西安710061

利用通用气候系统模式(Community Climate System Model version 3,简称CCSM3)模拟的TraCE-21ka全新世以来的试验数据,分析了全新世两次突变事件(8.2 ka B.P.和4.2 ka B.P.)前后(分别为9200~8800 a B.P.、8800~8000 a B.P.和4800~4500 a B.P.、4500~4000 a B.P.)北半球夏季(6~8月)气温和季风降水的时空变化特征,并通过对比4个单因子(地球轨道参数、温室气体浓度、大陆冰盖和淡水注入)敏感性试验结果来分析北半球季风降水变化的成因。结果表明:1)两次典型突变事件前后欧亚大陆中高纬大范围的地表气温均明显下降,但是8.2 ka B.P.事件的降温程度大于4.2 ka B.P.事件,此外,在8.2 ka B.P.事件下北美中部有明显的增温,而在4.2 ka B.P.事件下该地区为降温;2)两次典型突变事件前后的北半球季风降水变化的空间分布类似,主要表现为北美季风区、北非季风区西部和印度季风降水一致减少,而东亚季风降水呈现"南涝北旱"的分布型;3)两次典型突变事件前后环流场变化的空间型相似,但是4.2 ka B.P.事件的环流强度变化明显弱于8.2 ka B.P.事件;4)8.2 ka B.P.事件下北半球季风降水变化主要是淡水注入所导致,而4.2 ka B.P.事件主要由于地球轨道参数和气候系统内部变率的共同影响。

关键词：全新世突变事件北半球季风降水

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全新世暖期鼎盛期与未来变暖情景下东亚夏季降水和气温变化对比

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第四纪研究 2019年第3期39卷 731-741页

作者：赵亮刘健刘斌严蜜宁亮靳春寒虚拟地理环境教育部重点实验室/江苏省地理环境演化国家重点实验室培育建设点/江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心南京师范大学地理科学学院江苏南京210023 江苏省大规模复杂系统数值模拟重点实验室南京师范大学数学科学学院江苏南京210023 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋-气候-同位素模拟开放工作室山东青岛266237 中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室陕西西安710061

利用通用气候系统模式(Community Climate System Model,简称CCSM)全新世和21世纪气候模拟试验数据,对比分析了全新世暖期鼎盛期和RCP4.5(Representative Concentration Pathway 4.5,简称RCP4.5)未来变暖情景下东亚地区夏季地表气温和... 详细信息

利用通用气候系统模式(Community Climate System Model,简称CCSM)全新世和21世纪气候模拟试验数据,对比分析了全新世暖期鼎盛期和RCP4.5(Representative Concentration Pathway 4.5,简称RCP4.5)未来变暖情景下东亚地区夏季地表气温和降水的空间分布特征,并探讨了两个暖期夏季气候变化的成因机制。结果表明:1)全新世东亚地区最暖的夏季出现在9 ka B.P.前后,这与地球轨道参数有关;2)RCP4.5温室气体排放情景下21世纪整个东亚地区的夏季平均地表气温均呈上升趋势,而在全新世暖期鼎盛期东亚地区的夏季地表气温呈现同心圆状分布;3)全新世暖期鼎盛期和未来变暖情景下东亚地区夏季降水的空间分布有明显差异,前者东亚地区的夏季降水呈现"南负北正"的偶极子分布形态,而后者呈三极子形势;前者东亚夏季降水的变化幅度明显强于后者;4)全新世暖期鼎盛期副高偏强,中国东部偏南气流较强;而在RCP4.5未来变暖情景下副高偏弱。

关键词：全新世暖期鼎盛期东亚气温降水典型浓度路径

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泊松方程的傅里叶拟谱方法（英文）

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南京师大学报（自然科学版） 2015年第1期38卷 8-12页

作者：吕忠全龚跃政南京航空航天大学理学院江苏南京210016 南京林业大学理学院江苏南京210037 “大规模复杂系统数值模拟”江苏省重点实验室南京师范大学数学科学学院江苏南京210023

本文基于二阶傅里叶拟谱微分矩阵来近似二阶导数,得到一个泊松方程的全离散傅里叶拟谱格式.运用FFT理论分析了该数值格式,推导了快速方法,最后进行了数值试验.数值试验显示数值方法求解速度快、方便实施,且高精度,说明该数值方法为泊松... 详细信息

本文基于二阶傅里叶拟谱微分矩阵来近似二阶导数,得到一个泊松方程的全离散傅里叶拟谱格式.运用FFT理论分析了该数值格式,推导了快速方法,最后进行了数值试验.数值试验显示数值方法求解速度快、方便实施,且高精度,说明该数值方法为泊松方程的研究提供了一个有效的新工具.

关键词： Fourier拟谱泊松方程 FFT

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NAO在末次冰盛期和全新世对AMOC影响的对比研究

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第四纪研究 2023年第4期43卷 1042-1052页

作者：高杨刘健温琴孙炜毅宁亮严蜜南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室/江苏省地理环境演化国家重点实验室培育建设点/江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心南京师范大学地理科学学院江苏南京210023 江苏省大规模复杂系统数值模拟重点实验室南京师范大学数学科学学院江苏南京210023 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋-气候-同位素模拟开放工作室山东青岛266237 中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室陕西西安710061

大西洋经向翻转环流(AMOC)的年代际变率对气候变化起着重要的调制作用。在现代气候背景下,北大西洋涛动(NAO)加强能使AMOC增强,但这种关系在更长时间尺度上是否成立尚不清楚。本研究利用TraCE-21ka模拟资料,对比分析末次冰盛期(LGM)和... 详细信息

大西洋经向翻转环流(AMOC)的年代际变率对气候变化起着重要的调制作用。在现代气候背景下,北大西洋涛动(NAO)加强能使AMOC增强,但这种关系在更长时间尺度上是否成立尚不清楚。本研究利用TraCE-21ka模拟资料,对比分析末次冰盛期(LGM)和全新世时期NAO对AMOC影响的异同。结果表明,LGM时期较全新世时期经向温度梯度偏强,NAO位置偏南,这导致NAO与AMOC关系的不同:NAO的增强在LGM时期可以使AMOC增强,而在全新世使AMOC减弱。具体地,在LGM时期NAO的加强使北大西洋副极地气旋性环流增强,其南支导致向北的高盐海水输送增加,从而使北大西洋副极地区域密度升高,AMOC增强。与此同时,NAO正位相还能在中纬度激发异常的Ekman下沉流使AMOC加强。相反,在全新世时期,NAO正位相导致北大西洋副极地地区气旋性环流减弱,这导致中纬度向高纬度输送的高盐度海水减少,AMOC减弱。本研究表明NAO与AMOC的关系在很大程度上取决于不同气候背景下NAO的位置。

关键词：末次冰盛期全新世北大西洋涛动大西洋经向翻转环流

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过去2000年典型暖期北半球温度变化特征及成因分析

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第四纪研究 2021年第2期41卷 497-509页

作者：易慧郁刘健孙炜毅戴张奇严蜜宁亮南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室/江苏省地理环境演化国家重点实验室培育建设点/江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心南京师范大学地理科学学院江苏南京210023 江苏省大规模复杂系统数值模拟重点实验室南京师范大学数学科学学院江苏南京210023 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋-气候-同位素模拟开放工作室山东青岛266237 中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室陕西西安710061

过去2000年包含了罗马暖期(Roman Warm Period,简称RWP)、中世纪气候异常期(Medieval Climate Anomaly,简称MCA)和现代暖期(Present Warm Period,简称PWP)这3个典型暖期,前人对罗马暖期的关注相对较少。为了更好地对比自然暖期和叠加了... 详细信息

过去2000年包含了罗马暖期(Roman Warm Period,简称RWP)、中世纪气候异常期(Medieval Climate Anomaly,简称MCA)和现代暖期(Present Warm Period,简称PWP)这3个典型暖期,前人对罗马暖期的关注相对较少。为了更好地对比自然暖期和叠加了人类活动的暖期的温度变化特征及成因,文章利用通用地球系统模式(Community Earth System Model,简称CESM)的过去2000年气候模拟试验资料,在与重建资料和同化资料(Last Millennium Reanalysis,简称LMR)进行对比验证的基础上,对这3个典型暖期北半球的温度变化特征和成因机制进行了初步探讨。结果表明:CESM的全强迫试验能很好地模拟出重建资料与LMR所反映的两个自然暖期(RWP和MCA)以及PWP,PWP相较于RWP和MCA北半球增温幅度明显更大。通过对比单因子敏感性试验结果发现,RWP时期主要受土地覆盖变化的影响,同时太阳活动、火山活动强迫对地表增温有一定调节作用;而MCA时期的火山活动频率相比RWP时期更小,且太阳活动稳定,此时土地覆盖的调节作用相比RWP时期减弱;PWP时期在温室气体强迫驱动下,地表温度增加显著,其贡献远超过火山活动、太阳活动两个外强迫因子,此时土地利用/覆盖强迫对增温显示出负向影响,同时北极涛动增强,进一步加剧PWP时期的增温。

关键词：过去2000年气候模拟典型暖期温度变化成因机制

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过去千年3个特征时期东亚冬夏季风关系的模拟研究

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第四纪研究 2021年第2期41卷 536-549页

作者：朱信国严蜜宁亮刘健南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室/江苏省地理环境演化国家重点实验室培育建设点/江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心南京师范大学地理科学学院江苏南京210023 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋-气候-同位素模拟开放工作室山东青岛266237 中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室陕西西安710061 江苏省大规模复杂系统数值模拟重点实验室南京师范大学数学科学学院江苏南京210023

使用美国大气研究中心开展的过去千年集合模拟试验(Community Earth System Model-Last Millennium Ensemble,简称CESM-LME)数据,对过去千年(公元850~2005年)3个重要的特征时期——中世纪气候异常期、小冰期和现代暖期的东亚冬、夏季风... 详细信息

使用美国大气研究中心开展的过去千年集合模拟试验(Community Earth System Model-Last Millennium Ensemble,简称CESM-LME)数据,对过去千年(公元850~2005年)3个重要的特征时期——中世纪气候异常期、小冰期和现代暖期的东亚冬、夏季风关系,尤其是年代-多年代尺度上的关系进行了对比研究。结果表明:在年代和多年代尺度上,由自然外强迫主导的中世纪气候异常期和小冰期及人类活动主导的现代暖期,东亚冬、夏季风均呈负位相变化形势,但影响二者关系的机制在3个时期并不相同。研究发现,太平洋年代际振荡(Pacific Decadal Oscillation,简称PDO)可能是造成前两个特征时期东亚冬、夏季风反位相变化的主要原因,大西洋多年代际振荡(Atlantic Multidecadal Oscillation,简称AMO)的作用相对较小。现代暖期AMO的作用有所加强,与PDO的作用相当,同时夏季风环流对PDO和AMO的响应较前两个时期强,且响应特征有所不同,这可能与人类活动有较大关系。另外在人类活动作用下,季风指数的定义方法可能会对季风关系的研究结果产生影响,这是未来预估研究中需要留意的地方。

关键词：东亚夏季风东亚冬季风特征时期过去千年

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