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中国科学:地球科学 2025年第4期55卷 991-1005页

作者：韩威尹若莹李俊刘永柱王金成李永辉秦晓昊张志清沈学顺中国气象局地球系统数值预报中心北京100081 国家卫星气象中心北京100081 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029 灾害天气国家重点实验室北京100081 中国科学院大学北京101408

对高影响天气预警预报而言,针对天气敏感区进行高时间频次的大气温湿度廓线目标观测比常规观测更具价值.条件非线性最优扰动方法和线性奇异向量方法可用于确定目标观测敏感区,而静止气象卫星上搭载的红外高光谱大气探测仪则能够在这些... 详细信息

对高影响天气预警预报而言,针对天气敏感区进行高时间频次的大气温湿度廓线目标观测比常规观测更具价值.条件非线性最优扰动方法和线性奇异向量方法可用于确定目标观测敏感区,而静止气象卫星上搭载的红外高光谱大气探测仪则能够在这些敏感区进行目标观测.我国风云四号系列静止卫星红外高光谱探测仪(GIIRS)能够在可能发生恶劣天气的目标区实现频次高达15min的连续观测,针对敏感区调整观测模式,获取超高时间频次的观测数据,为目标观测提供了前所未有的机遇.高时间分辨率的观测不仅能够提供三维大气热力场结构,还可以通过追踪水汽的移动获取三维大气动力场信息.此外,高频次晴空辐射率的时变信息还可以提高大气廓线反演精度和资料同化效果,从而提升高影响天气预报能力并改进数值预报技巧.本文讨论了风云四号A星和B星上GIIRS目标观测在高影响天气预报中的应用,重点利用中国气象局全球四维变分同化预报系统(CMA-GFS),在实时业务环境下进行GIIRS同化,并在多个台风案例中分析GIIRS目标观测对预报的影响.同时,比较了条件非线性最优扰动方法和线性奇异向量方法在识别敏感区方面的差异.研究结果表明,高时间分辨率的观测能够改进台风预报,并且更高的观测频次对台风预报效果更佳,论证了风云四号静止卫星系列GIIRS目标观测在高影响天气预报中的重要价值,为国际上正在发展的新一代静止气象卫星大气探测系统的应用提供了新的思路.

关键词：目标观测 GIIRS 资料同化高时间分辨率 THORPEX

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基于区域自动站降水数据的厦门暴雨过程空间划分及强度评估研究

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大气科学 2025年第1期49卷 123-137页

作者：池艳珍吴伟杰王彦明郑伟鹏厦门市海峡气象开放重点实验室厦门361012 厦门市气象服务中心厦门361012 中国科学院大气物理研究所地球系统数值模拟科学中心北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG) 北京100029

区域自动气象站的广泛应用极大地提高了当前气象监测的覆盖面和精密度,能够为中小尺度灾害性天气监测预警和区域气象服务、气候分析等科研和业务应用提供重要的数据支撑。本文基于2015~2021年厦门市国家气象站和区域自动气象站逐日降水... 详细信息

区域自动气象站的广泛应用极大地提高了当前气象监测的覆盖面和精密度,能够为中小尺度灾害性天气监测预警和区域气象服务、气候分析等科研和业务应用提供重要的数据支撑。本文基于2015~2021年厦门市国家气象站和区域自动气象站逐日降水资料,对厦门市暴雨空间范围、强度和天气背景等进行分析,得到如下主要结论:(1)基于各区观测站点的面积权重,研制了暴雨过程空间范围划分指标,根据过程日最大值将暴雨过程划分为局地暴雨、部分暴雨、大部暴雨及全域暴雨;综合考虑评估因子之间的独立性及站点非均匀分布,基于不同量级暴雨站数和致灾影响,研制了暴雨过程强度评估指标,利用百分位法确定暴雨过程强度等级,实现暴雨过程空间范围和强度的紧密关联。(2)受山、海、湾、城地形地貌特点影响,厦门市降水的区域非均匀、局地性特点突出,平均年降水量、暴雨频次分布呈现从沿海向内陆递增,暴雨频次与地形的分布密切相关。(3)2015~2021年期间,共出现局地、部分、大部及全域暴雨过程106、37、16和5场;各月均出现暴雨过程,但集中于主汛期5~9月,以6月和8月为最多;164场暴雨过程包括特强、强、较强和一般强度分别为8、24、33和99场,总强度和平均强度均以2016年居首位、2020年最弱,8场特强暴雨的空间范围均在大部以上,而99场一般暴雨均为局地暴雨。(4)部分暴雨以上过程的典型影响系统包括冷空气活动、台风等热带低值系统、偏南气流、热带辐合带北抬、低层切变线及强对流等,大部以上特别是全域暴雨则主要由冷空气活动及台风(含热带低压)造成。在简述大部以上暴雨类型天气背景基础上,对2015年12月9日的罕见冬季全域特强暴雨进行了详细分析。本文所得结果可为开展监测评估、预报预警和精细化气象服务提供参考。

关键词：暴雨过程区域自动气象站空间类型强度评估

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CLM4.5模式模拟安徽省淮南山地森林陆气交换过程

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大气科学 2025年第1期49卷 23-37页

作者：戴秋丹郭振海王龙欢孙向明谢正辉孙菽芬肖霞中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG) 北京100029 新加坡国立大学新加坡118415 中国科学院大气物理研究所公共技术服务中心北京100029

基于2010~2019年ERA5单层再分析资料,结合安徽省淮南森林观测站2016年5月1日至2017年4月30日的大气边界层塔(PBL塔)观测资料,驱动陆面模式CLM4.5(Community Land Model Version 4.5),模拟了淮南山地森林下垫面上的陆面过程,并比较分析... 详细信息

基于2010~2019年ERA5单层再分析资料,结合安徽省淮南森林观测站2016年5月1日至2017年4月30日的大气边界层塔(PBL塔)观测资料,驱动陆面模式CLM4.5(Community Land Model Version 4.5),模拟了淮南山地森林下垫面上的陆面过程,并比较分析了不同驱动场对其影响,同时设计了土壤质地对土壤湿度影响的三个模拟试验。结果表明,CLM4.5对淮南森林陆气交换过程表现了较好的模拟性能,PBL塔观测资料驱动的总体模拟效果优于ERA5再分析资料的。在辐射模拟方面,CLM4.5利用ERA5资料和PBL塔观测资料,都很好地模拟了辐射分量,特别是PBL塔观测资料驱动的全年模拟结果与观测相关系数达0.97以上,均方根误差在25.056 W m^(-2)以下。ERA5再分析资料强迫模拟的相关系数略低,但也达到了0.92,均方根误差在29.939 W m^(-2)以下。在土壤温度模拟方面,相关系数都达到0.98以上;土壤湿度模拟的相关系数都在0.86以上,但系统性偏高;对感热通量的模拟全年平均的相关系数分别为0.72和0.78。实测的三层土壤质地加上深层给定的土壤质地的数据对土壤湿度的模拟结果与观测最为接近,土壤质地的准确描述可以大幅提高土壤湿度的模拟。本研究发现ERA5单层再分析资料在淮南森林站精度较好,可以应用于该山地森林区域陆—气交换过程的模拟研究。

关键词： CLM4.5陆面模式南北气候过渡带山地森林土壤质地

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中高层大气环境变异及天气气候致灾效应——重大项目简介及最新进展

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大气科学学报 2025年第1期48卷 8-25页

作者：田文寿卞建春陆高鹏肖子牛尹志聪黄金龙胡定珠周放张重阳宋晓蕾兰州大学大气科学学院甘肃兰州730000 中国科学院大气物理研究所中层大气和全球环境探测重点实验室北京100029 中国科学技术大学地球和空间科学学院安徽合肥230026 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029 南京信息工程大学大气科学学院江苏南京210044

中高层大气因其对天气气候的显著影响而被列为世界天气气候研究计划前沿科学研究领域。同时,作为航空到航天的过渡空间,中高层大气被视为国防安全的“高边疆”。然而,由于观测数据不足以及缺乏完备的中高层大气模式,我国对中高层大气环... 详细信息

中高层大气因其对天气气候的显著影响而被列为世界天气气候研究计划前沿科学研究领域。同时,作为航空到航天的过渡空间,中高层大气被视为国防安全的“高边疆”。然而,由于观测数据不足以及缺乏完备的中高层大气模式,我国对中高层大气环境变异及其天气气候致灾效应的认识还很薄弱。为了加深对中高层大气的认识,国家自然科学基金委资助了重大研究项目“中高层大气环境变异及天气气候致灾效应”,该项目旨在:1)发展中高层大气成分观测的新技术和方法,开展“天空地”一体化多要素协同观测,获取中高层大气的多时空尺度观测资料;2)研究跨大气层相互作用和多源扰动对中高层大气的影响,量化外部强迫因子和内部变率对中高层大气变异的影响及贡献;3)完善模式的中高层大气物理化学过程,发展中高层大气资料同化系统;4)揭示中高层大气环境变异对东亚极端天气气候的影响和机制,评估其致灾效应和风险。该研究将为防灾减灾、气候变化应对以及国防安全保障提供重要的科技支撑和决策依据。本文简要介绍了该项目的研究背景和内容、关键科学问题及最新研究进展。

关键词：中高层大气协同观测数据同化化学-辐射-动力反馈地球系统模式极端天气气候事件

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大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室研究新进展

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力学进展 2002年第2期32卷 315-317页

作者：王喜全王斌中科院大气物理所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG) 北京100080

中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG)主要从事地球流体(大气和海洋)宏观演变规律和机理的系统理论、

关键词：中科院大气物理所研究进展大气科学实验

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大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室研究进展

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力学进展 2007年第2期37卷 309-311页

作者：王暄中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流动学数值模拟国家重点实验室北京100029

2006年大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室（State Key Laboratory Modelling for Atmospheric Sciences and Geophysical Fluid Dynamics，LASG）在国家973项目、国家自然科学基金委重大、重点项目、创新研究群体科学基金... 详细信息

2006年大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室（State Key Laboratory Modelling for Atmospheric Sciences and Geophysical Fluid Dynamics，LASG）在国家973项目、国家自然科学基金委重大、重点项目、创新研究群体科学基金、院创新团队国际合作伙伴计划项目、院方向性项目等的资助下，在天气气候动力学、气候模式发展、可预报性研究、上层海洋一低层大气生物地球化学与物理过程耦合研究和计算地球流体力学等方面取得重要进展．

关键词：国家重点实验室地球流体力学数值模拟大气科学国家自然科学基金创新研究群体生物地球化学气候动力学

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云南西南部2010年代5～6月降水突变减少的成因分析

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气候与环境研究 2025年第2期30卷 141-150页

作者：韩迁立肖子牛陈权亮云南省红河州气象局气象灾害防御技术中心中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点室验室成都信息工程大学大气科学学院/高原大气与环境四川省重点实验室

5～6月是云南干季和雨季转换的关键期，其间降水量的多寡对当地农业生产和生态环境有重要影响，也是雨季开始期早晚的重要指标。本文利用1971～2022年云南5～6月站点观测降水资料和同期NCEP/NCAR再分析资料对该区域5～6月降水的变化特... 详细信息

5～6月是云南干季和雨季转换的关键期，其间降水量的多寡对当地农业生产和生态环境有重要影响，也是雨季开始期早晚的重要指标。本文利用1971～2022年云南5～6月站点观测降水资料和同期NCEP/NCAR再分析资料对该区域5～6月降水的变化特征进行分析研究，结果发现：云南西南部5～6月降水呈现显著下降的趋势，并在2009年发生气候突变，2010年之后显著减少。进一步的分析表明，热带西印度洋海温暖异常，会导致中南半岛北部和云南地区上空200 hPa高层大气辐散和700 hPa辐合减弱，不利于大气垂直上升运动和降水；还会导致中亚和孟加拉湾地区500 hPa高度场正异常，使得中高纬地区东移南下的冷空气和南支槽前的西南气流减弱，不利于云南西南部地区降水天气过程的形成；同时，西印度洋海温暖异常也导致大气低层从南海海域到中南半岛形成异常反气旋环流，云南出现西北风异常，西南风的水汽输送减弱，进而造成云南西南部5～6月降水减少。热带西印度洋海温持续上升及其在2010年代末期的突变增暖，是导致云南西南部降水突变减少的关键驱动因子。

关键词：云南西南部 5～6月降水热带西印度洋海温大气环流水汽输送

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第三极地区高分辨率近地面气象驱动数据研制

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中国科学:地球科学 2025年第4期55卷 1320-1337页

作者：姜尧志唐文君阳坤何杰邵长坤周旭卢麾陈莹莹李新施建成电子科技大学资源与环境学院成都611731 清华大学地球系统科学系地球系统数值模拟教育部重点实验室清华大学全球变化研究院北京100084 中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室国家青藏高原科学数据中心北京100101 清华大学水圈科学与水利工程全国重点实验室北京100084 清华大学-西安市勘察测绘院新型智能测绘联合研究中心北京100084 中国科学院国家空间科学中心北京100190

近年来,第三极地区的环境呈现出快速变化.气象数据是水文气象及生态演变研究的基础,然而,由于高度异质性的下垫面、复杂的地形条件以及稀疏的气象站点分布,第三极地区的气象数据仍存在较大的不确定性.鉴于此,本文研制了第三极地区长时... 详细信息

近年来,第三极地区的环境呈现出快速变化.气象数据是水文气象及生态演变研究的基础,然而,由于高度异质性的下垫面、复杂的地形条件以及稀疏的气象站点分布,第三极地区的气象数据仍存在较大的不确定性.鉴于此,本文研制了第三极地区长时间序列(1979~2020)、高分辨率(1/30°)近地面气象驱动数据TPMFD,该数据集可作为目前广泛使用的中国区域气象驱动数据集CMFD的同类产品.TPMFD包含驱动陆面过程模式所需的7个气象要素.在我们早期的工作中已开发了TPMFD中的降水和向下短波辐射数据,本文重点介绍其余5个要素的研制方法,并对所有要素进行了验证.其中,2m气温、2m比湿度、10m风速和近地面气压是通过融合ERA5再分析数据、短期高分辨率大气模拟和地面站点观测数据研制而成,向下长波辐射则是使用半物理半经验的方法计算得到.交叉验证和独立验证均表明,研制的数据集中大部分要素的精度优于目前广泛使用的再分析数据集,包括ERA5、ERA5-Land和GLDAS.该数据集预期将在第三极地区气候分析和陆面过程模拟等应用中发挥重要作用.

关键词：气象数据第三极地区高分辨率数据降尺度与融合

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大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室

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中国基础科学 2006年第1期8卷 15-17页

作者：大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室

一、总体状况大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(英文缩写LASG)依托于中国科学院大气物理研究所,成立于1985年,是中国科学院首批边建设、边开放的实验室之一,实验室主要创始人曾庆存院士担任实验室首届主任.现任实验室主任... 详细信息

一、总体状况大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(英文缩写LASG)依托于中国科学院大气物理研究所,成立于1985年,是中国科学院首批边建设、边开放的实验室之一,实验室主要创始人曾庆存院士担任实验室首届主任.现任实验室主任为王斌研究员,学术委员会主任为吴国雄院士.在中国科学院和科技部、国家自然科学基金委员会以及前国家计划委员会的直接领导下,在大气物理研究所的支持下,实验室通过艰苦努力创业已发展成为在国际上有重要影响的大气科学和地球流体力学研究中心和人才培养基地.20年来,实验室不仅取得了丰硕的研究成果,而且培养了一批优秀人才,形成了一支稳定的、实力雄厚的大气科学研究队伍,在过去的4次国家评估中,皆被评为优秀类实验室.2004年年底实验室被科技部授予'国家重点实验室计划先进集体'称号,并获得金牛奖.在2005年的国家评估中,实验室因连续4次取得优秀而获得了免评资格,并再次(第5次)成为优秀类实验室.

关键词：国家重点实验室地球流体力学数值模拟大气科学国家自然科学基金委员会大气物理研究所中国科学院实验室主任学术委员会计划委员会

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Ni/Fe/Cu氧化物的催化臭氧化作用研究

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环境科学 1998年第4期19卷 29-32页

作者：张彭义余刚蒋展鹏祝万鹏清华大学环境科学与工程系环境模拟与污染控制国家重点实验室

以吐氏酸的臭氧氧化为例，研究了过渡金属镍、铁、铜单组分和不同配比双组分氧化物的催化作用．附着沉淀法制备的Ｎｉ－Ｆｅ（１４）和Ｎｉ－Ｃｕ（４１）催化剂的臭氧利用率分别比γ－Ａｌ２Ｏ３载体提高了２８．９％和２４．３％．金... 详细信息

以吐氏酸的臭氧氧化为例，研究了过渡金属镍、铁、铜单组分和不同配比双组分氧化物的催化作用．附着沉淀法制备的Ｎｉ－Ｆｅ（１４）和Ｎｉ－Ｃｕ（４１）催化剂的臭氧利用率分别比γ－Ａｌ２Ｏ３载体提高了２８．９％和２４．３％．金属氧化物催化臭氧化能显著改善吐氏酸溶液的可生化性，当臭氧消耗量为０．２５－０．３５ｇ／Ｌ时，ＢＯＤ５／ＣＯＤ达到最大值０．２８．

关键词：催化臭氧化生物降解性金属氧化物废水处理

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