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一次强暴雨形成的动力机制

南京气象学院学报 2004年第6期27卷 728-734页

作者：官元红周伟灿张兴强南京信息工程大学数学系江苏南京210044 泰安市气象局山东泰安271000

分析了1998年7月武汉强暴雨的天气演变特征,并从理论上探讨了强暴雨形成的动力机制。结果表明:低空急流先于暴雨生成,暴雨最强时低空急流也最强;高空急流入口区右侧及低空急流左侧非热成风梯度的存在,使得中尺度不稳定波的波振幅出现空... 详细信息

分析了1998年7月武汉强暴雨的天气演变特征,并从理论上探讨了强暴雨形成的动力机制。结果表明:低空急流先于暴雨生成,暴雨最强时低空急流也最强;高空急流入口区右侧及低空急流左侧非热成风梯度的存在,使得中尺度不稳定波的波振幅出现空间不稳定现象,高空急流右侧不稳定波的波振幅和低空急流左侧不稳定波的波振幅向暴雨区增加,暴雨区恰为这两支波叠加后振幅最大的区域,高低空急流耦合下的非热成风、中尺度对流—对称不稳定可能是这类强暴雨产生的动力原因之一。

关键词：强暴雨高低空急流高空急流中尺度对称不稳定不稳定波形成动力机制增加区域

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非共振二阶椭圆型方程解的存在唯一性

南京气象学院学报 2005年第1期28卷 72-77页

作者：徐晶晶周伟灿官元红南京信息工程大学数学系江苏南京210044

利用Galerkin逼近方法和minimax原理,证明了非线性非共振椭圆型方程弱解的存在唯一性。

关键词：非线性椭圆型方程组弱解 Galerkin方法 minimax原理临界点

模糊PID自适应算法在流量压力控制系统中的应用

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化工自动化及仪表 2011年第5期38卷 567-569页

作者：刘汉忠官元红南京工程学院自动化学院南京211167 南京信息工程大学数理学院南京210044

介绍了一种模糊PID自适应算法的实现过程,不但对单一控制对象的系统可以根据经验选择合适的PID参数,实现稳定、较好的控制效果,而且对于一些由于控制对象相互影响、时变不确定的系统也取得了较好的控制效果。

关键词：模糊 PID 流量压力过程控制

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 2024年

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南京信息工程大学江苏省应用数学中心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

利用逐月HadleyCenter海表面温度、NCEP/NCAR海表面风场、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（ElNi?o-SouthernOscillation，ENSO）之间的关系。结果表明：1）在北半球冬季，南大西洋副热带海表面温度异... 详细信息

利用逐月HadleyCenter海表面温度、NCEP/NCAR海表面风场、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（ElNi?o-SouthernOscillation，ENSO）之间的关系。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（SeaSurfaceTemperatureAnomaly，SSTA）的 EOF（Empirical Orthogonal Function）分析第一模态（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：在9～11月（SON）SASD模态开始发生发展，12～2月（次年）（DJF）成熟达到峰值，3～5月（次年）（MAM）减弱。3）在1960-2022年这段时间内，SASD主要以4-6a的时间尺度发生周期变化。4）SASD与ENSO之间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、拉尼娜事件对应相关。与El Ni?o同时发生的正SASD事件对El Ni?o的强度和范围有增强和扩大的作用，而且正SASD与El Ni?o事件同时发生会激发次年La Ni?a事件的发生，La Ni?a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统计特征厄尔尼诺拉尼娜

一个用于气候模式的三维变分资料同化系统——方案设计及检验

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大气科学学报 2009年第3期32卷 392-404页

作者：官元红周广庆陆维松南京信息工程大学气象灾害省部共建教育部重点实验室江苏南京210044 中国科学院大气物理研究所北京100029 南京信息工程大学数理学院江苏南京210044

介绍了一种适合格点模式的三维变分同化方案,并应用于中国科学院大气物理研究所的9层大气环流格点模式(IAP9L2°×2.5°-AGCM)中。同化方案考虑质量场和风场的动力约束关系,并通过变量变换将模式变量转化为互不相关的控制变量:流函数、... 详细信息

介绍了一种适合格点模式的三维变分同化方案,并应用于中国科学院大气物理研究所的9层大气环流格点模式(IAP9L2°×2.5°-AGCM)中。同化方案考虑质量场和风场的动力约束关系,并通过变量变换将模式变量转化为互不相关的控制变量:流函数、非平衡速度势、非平衡位势和比湿;同时采用共轭梯度法求解代价函数避免了直接计算背景误差协方差矩阵逆的困难。通过理想试验、模式连续同化积分试验以及对东亚地区特殊寒潮天气的同化试验,结果表明:该系统能够正确反应多变量之间的相互关系,并且长时间运行稳定,更重要的是同化不仅可以明显改善直接参与同化的物理量,而且经过模式的动力调整也改善了未参与同化的物理量(如海平面气压、近地面气温、降水等),这为大气的持续性信息存储于陆面物理量提供了可能,从而可为IAP9L2°×2.5°-AGCM提供陆—气相协调的初始场。

关键词：资料同化气候模式三维变分短期气候预测

基于CEEMDAN-SE-ARIMA组合模型的东北夏季降水预测

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大气科学学报 2023年第2期46卷 205-216页

作者：吴香华陈以祺官元红田心童华亚婕南京信息工程大学数学与统计学院江苏南京210044

针对传统时间序列模型无法有效预测模态混叠数据的不足,本文提出了一种基于CEEMDAN-SE-ARIMA的组合模型,并且对东北地区2016—2020年夏季降水量进行了实证分析。首先,基于完全自适应集合经验模态分解方法,将降水时间序列分解为多个本征... 详细信息

针对传统时间序列模型无法有效预测模态混叠数据的不足,本文提出了一种基于CEEMDAN-SE-ARIMA的组合模型,并且对东北地区2016—2020年夏季降水量进行了实证分析。首先,基于完全自适应集合经验模态分解方法,将降水时间序列分解为多个本征模态分量,并根据不同分量样本熵的计算结果进行分量序列重构。然后,针对每一个重构分量,构建自回归移动平均预测模型。最后,将各分量的预测值进行叠加,得到组合模型的预测值。此外,还构建了ARIMA单一模型和其他组合模型,旨在与CEEMDAN-SE-ARIMA组合模型对比。结果表明:CEEMDAN-SE-ARIMA组合模型考虑了时间序列的模态混叠特征,能有效提高东北地区夏季降水时序模型的预测能力,具有良好的预测应用价值。预测结果较单一模型和其他组合模型均有所提高,MASE降低了0.02~0.91 mm,RMSE降低了0.80~130.49 mm,MAE降低了2.52~129.84 mm,MAPE降低了1.08~35.53 mm。CEEMDAN-SE-ARIMA模型在降水变率较小的西北部区域预测效果更好,对东南部区域的极值分布中心预测较为准确。

关键词：东北夏季降水模态混叠 CEEM DAN 样本熵 ARIM A

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南太平洋副热带偶极子对中国气候影响的数值模拟

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地球物理学进展 2023年第5期38卷 1939-1950页

作者：郭晨光官元红陆其峰董冉南京信息工程大学数学与统计学院南京210044 南京信息工程大学江苏省应用数学中心南京210044 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 中国气象局地球系统数值预报中心北京100081

本文基于Hadley中心的海温数据集HadISST,利用EOF(Empirical Orthogonal Function)方法,分析了北半球冬季南太平洋副热带海温的特点,其第一模态呈现为马蹄型偶极子的空间分布(两个冷极中心和一个暖极中心),即为南太平洋副热带偶极模态(S... 详细信息

本文基于Hadley中心的海温数据集HadISST,利用EOF(Empirical Orthogonal Function)方法,分析了北半球冬季南太平洋副热带海温的特点,其第一模态呈现为马蹄型偶极子的空间分布(两个冷极中心和一个暖极中心),即为南太平洋副热带偶极模态(South Pacific Ocean Dipole,SPOD);其次采用通用地球系统模式(the Commuinty Earth System Model version1.0.4,简称CESM1.0.4)探讨了SPOD模态对中国冬夏气候的影响.数值试验结果表明,在北半球冬季,SPOD偶极模态可使中国华东和东北等地区的地表温度(Surface Temperature,TS)减小、海平面气压(Sea Level Pressure,SLP)升高,而在中国西南地区的TS、SLP分别增加和降低.与此同时,SPOD偶极模态通过海气相互作用可诱发低(高)层索马里越赤道气流(Somali Cross-Equatorial Flow,Somali CEF)和中国南海越赤道气流(South China Sea Cross-equatorial Flow)出现异常南(北)风、中国20°N—40°N附近的大气异常上升运动、水汽通量散度在中国华北和长江中下游地区异常辐合,从而引起该区域的降水增加.在北半球夏季,虽然SPOD偶极模态在衰退,但仍对中国区域的SLP、TS存在影响,且基本与冬季相反.此时SPOD偶极模态可使低(高)层索马里越赤道气流呈现北(南)风异常和中国南海越赤道气流呈现南(北)风异常、中国30°N、40°N附近大气的垂直运动分别呈现异常上升、下沉运动,从而水汽在华北附近区域为异常辐散、在华东至华南部分区域为异常辐合,这些可能是引起中国东部降水呈现北负南正的异常空间型的原因.

关键词：南太平洋副热带偶极子 CESM 中国气候越赤道气流