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闪电产生氮氧化物对青藏高原臭氧低谷形成的影响

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大气科学 2019年第2期43卷 266-276页

作者：郭凤霞穆奕君李扬王曼霏黄兆楚曾凡辉廉纯皓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/中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044 广西壮族自治区环境保护科学研究院南宁530022

为了进一步了解青藏高原闪电的产生氮氧化物(LNO_x)经由光化学反应对O_3浓度变化及夏季O_3低谷形成的可能影响,本文利用2005～2013年由OMI卫星得到的对流层NO_2垂直浓度柱(NO_2 VCD)、O_3总浓度柱(TOC)和O_3廓线以及星载光学瞬变探测器... 详细信息

为了进一步了解青藏高原闪电的产生氮氧化物(LNO_x)经由光化学反应对O_3浓度变化及夏季O_3低谷形成的可能影响,本文利用2005～2013年由OMI卫星得到的对流层NO_2垂直浓度柱(NO_2 VCD)、O_3总浓度柱(TOC)和O_3廓线以及星载光学瞬变探测器OTD和闪电成像仪LIS获取的总闪电数资料,对青藏高原和同纬度长江中下游地区的TOC和NO_2 VCD月均值时空分布特征、闪电与NO_(2 )VCD的相关性和O_3的垂直分布特征及其与LNO_x的关系进行了对比分析。结果表明,青藏高原的O_3低谷主要出现在夏季和秋季,其TOC值比同纬度长江中下游地区低约10～15 DU(Dobson unit)。青藏高原NO_2VCD总体较小,表现为夏高冬低的分布特征。青藏高原夏季O_3浓度受南亚高压的影响总体呈减小趋势,但因强雷暴天气导致对流层中上部LNO_x浓度升高,并随强上升气流向对流层顶输送,同时通过光化学反应使O_3浓度增加,缩小了青藏高原和同纬度地区的O_3浓度差,减缓了O_3总浓度的下降,抑制了夏季O_3低谷的进一步深化。

关键词： O3 NO2 青藏高原

青藏高原雷暴电荷结构特征及成因的数值模拟研究

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高原气象 2018年第4期37卷 911-922页

作者：郭凤霞王曼霏黄兆楚李扬穆奕君廉纯皓曾凡辉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/中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室江苏南京210044

利用三维雷暴云动力-电耦合数值模式,通过对青藏高原地区2003年8月13日一次雷暴过程进行模拟,分析了高原雷暴的电荷结构特征并从微物理角度讨论了其主要形成原因。结果表明,高原雷暴以三极性结构为主,在消散阶段电荷结构转变为偶极性,... 详细信息

利用三维雷暴云动力-电耦合数值模式,通过对青藏高原地区2003年8月13日一次雷暴过程进行模拟,分析了高原雷暴的电荷结构特征并从微物理角度讨论了其主要形成原因。结果表明,高原雷暴以三极性结构为主,在消散阶段电荷结构转变为偶极性,结构整体电荷密度较小,主正电荷区与主负电荷区深厚,下部次正电荷区范围较大,持续时间较长。其中三极性结构主要是由于云内冰相粒子通过非感应起电机制作用形成;后期偶极性构是由霰粒子下落固态降水的增强导致。云内暖云区厚度较小,混合相区域内有效液态水含量较高,对流层顶较低,导致冰晶、雪所在的高度更低,与霰、雹这样的大粒子重合的区域更大,形成了下部范围较大持续时间较长的正电荷区。

关键词：青藏高原电荷结构水凝物

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雷暴云中起电活动对动力和微物理过程的影响

大气科学 2020年第1期44卷 138-149页

作者：廉纯皓郭凤霞曾凡辉甘明骏黎奇刘泽张晓黄蔡彬彬张坤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/中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室

本文通过改变三维强风暴动力—电耦合数值模式中电场参量的引入条件,将电场带入积云运动方程及水凝物下落末速中,模拟比较了有无电场影响下模拟云的主要差异。在考虑电场的作用下,由于初期电活动并不剧烈,降水强度与云内风速变化较小;... 详细信息

本文通过改变三维强风暴动力—电耦合数值模式中电场参量的引入条件,将电场带入积云运动方程及水凝物下落末速中,模拟比较了有无电场影响下模拟云的主要差异。在考虑电场的作用下,由于初期电活动并不剧烈,降水强度与云内风速变化较小;随着云中起电活动的增强,考虑电场影响的模拟云内上升、下沉风速均有所增加,对应时段的降水强度有明显起伏,但累计液态与固态降水量增加微弱;同时,闪电数目增多,闪电发生得更早,持续的时间更长,电场的影响是不可忽视的。模拟发现:雷暴成熟时期,由于电场力的作用,雹粒子瞬时落速变化的极值均超过10 m s^-1,霰粒子瞬时落速变化极值也超过了7 m s^-1。但强电场的区域较小,粒子下落时经过强电场区域的时间较短,所以落速极值变化不大,相比之下电场力对半径较小粒子的下落末速的瞬时改变更显著。电场通过对粒子下落速度的影响,改变了水凝物粒子主要源项的生成率,增加雨滴、冰晶粒子的生成率,减小霰、雹粒子的生成率,调整了三相水凝物粒子的时空分布,使云中水汽总量增加9%,释放潜热增加7%,为云体的进一步发展提供了内能。

关键词：雷暴云电场动力场微物理场数值模拟

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中国内陆高原雷暴云底部正电荷区的形成机制

科学技术与工程 2019年第2期19卷 25-33页

作者：曾凡辉郭凤霞廉纯皓甘明骏黎奇刘泽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中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044

为了进一步了解中国内陆高原雷暴的特殊性,基于以往高原雷暴存在范围深厚的底部正电荷区的观测及模拟事实,利用三维完全可压缩非静力(WRF)模式对2017年6月20日一次内陆高原雷暴过程进行模拟,分析高原雷暴成熟阶段的底部正电荷结构特征;... 详细信息

为了进一步了解中国内陆高原雷暴的特殊性,基于以往高原雷暴存在范围深厚的底部正电荷区的观测及模拟事实,利用三维完全可压缩非静力(WRF)模式对2017年6月20日一次内陆高原雷暴过程进行模拟,分析高原雷暴成熟阶段的底部正电荷结构特征;并从微物理和动力角度对其形成机制进行讨论。模拟结果表明,内陆高原地区雷暴云成熟阶段主要呈倾斜的三级性电荷结构;其中底部正电荷区的范围和电荷密度均较大。底部正电荷区主要是由霰和冰雹等固态大粒子与冰晶、雪晶等固态小粒子非感应碰撞起电携带的正电荷以及霰粒子与云滴之间的感应碰撞起电携带正电荷组成;此外霰粒子与雹粒子降落过程中融化成携带正电荷的雨滴也对深厚的底部正电荷区存在一定的作用。

关键词：内陆高原雷暴三维完全可压缩非静力模式电荷结构

基于贝叶斯推断的风云四号闪电成像仪中虚假信号滤除

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科学技术与工程 2019年第12期19卷 23-32页

作者：张晓黄张其林张仙玲陈亚芳廉纯皓王磊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中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044 云南电力试验研究院(集团)有限公司昆明650217

多种原因使得风云四号A星(Fengyun-4A,FY-4A)闪电成像仪(lightning mapping imager,LMI)探测到的发光事件中包含大量虚假信号,且目前针对不同的噪声来源采用不同的滤除方法。因此,为寻求一种较通用的、能同时滤除不同来源虚假信号的方法... 详细信息

多种原因使得风云四号A星(Fengyun-4A,FY-4A)闪电成像仪(lightning mapping imager,LMI)探测到的发光事件中包含大量虚假信号,且目前针对不同的噪声来源采用不同的滤除方法。因此,为寻求一种较通用的、能同时滤除不同来源虚假信号的方法,尝试采用贝叶斯概率推断对2017年8月8日京津冀地区一次雷暴过程中的LMI实测数据进行虚假信号滤除。首先,采用国际上惯用的卫星闪电聚类参数化方案,将时间间隔小于330 ms且空间间隔小于16. 5 km的事件认为是闪电引起的连续信号,不满足此条件的则视为孤立的虚假信号而被滤除。然后,根据连续信号的辐射强度和该位置处的背景亮度与孤立虚假信号之间的差异性,采用贝叶斯概率推断来滤除连续信号中的虚假信号。考虑到贝叶斯推断可能存在误差,进一步根据闪电时空连续性特征设计了信号再判断方法,尽可能地滤除虚假信号且保留真实闪电信号。最后,利用云顶亮温资料及全球闪电定位网(worldwide lightning location network,WWLLN)数据对滤除结果进行初步检验。结果表明:虚假信号约占所有信号的50%;滤除虚假信号后,90%以上的信号分布在云顶低于240 K的区域内,且与WWLLN闪击点具有较好的对应。这种同时考虑信号时空连续性及不同信号间特征量差异性的虚假信号滤除算法,为设计更通用高效的虚假信号滤除算法做出了尝试。

关键词：闪电成像仪虚假信号贝叶斯推断滤除算法

广东一次雷暴过程的宏微观及电特征的数值模拟

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热带气象学报 2018年第5期34卷 626-636页

作者：郭凤霞黄兆楚王曼霏李扬穆奕君廉纯皓曾凡辉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/中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室江苏南京210044

采用三维雷暴云动力-电耦合数值模式,模拟了2015年7月17日广东清远一次系统性强雷暴过程,探究此次雷暴的宏微观及电活动特征,从微物理角度出发,分析电荷结构的复杂成因。结果表明,由于水汽充足,上升气流速度大,云体高度高,小粒子随着强... 详细信息

采用三维雷暴云动力-电耦合数值模式,模拟了2015年7月17日广东清远一次系统性强雷暴过程,探究此次雷暴的宏微观及电活动特征,从微物理角度出发,分析电荷结构的复杂成因。结果表明,由于水汽充足,上升气流速度大,云体高度高,小粒子随着强上升气流快速上升,迅速增长为雨滴等大粒子,降水出现早,强度大,较高的气温,使得很难产生固态降水。本次过程中,电荷结构由三极性结构逐渐演变成偶极性结构,这是由于霰的自动转化作用较强,中层霰粒在雷暴云成熟期转化为雹下落,上升气流由于强降水的发生不能维持,冰晶和霰粒子分布区域重合面积减少,非感应起电减弱,使得下部电荷结构消散。较高的电荷区高度使得云闪数目远远多于地闪数目。

关键词：积云模式广东地区水凝物粒子电荷结构

中国内陆高原地区雷暴电荷结构特征数值模拟研究

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中国内陆高原地区雷暴电荷结构特征数值模拟研究

第34届中国气象学会年会

作者：王曼霏郭凤霞黄兆楚李扬廉纯皓曾凡辉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/中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室

＜正＞1天气过程模式采用的初始场为2003年8月13日20:00那曲（东经92.06°,北纬31.48°,海拔4508m）的探空。8月13日过程开始于20:00左右,当顶时间在21:00左右,并在21:00-21:09发生降雹。0℃层和-20℃层分别位于550h Pa和400h Pa左右,... 详细信息

＜正＞1天气过程模式采用的初始场为2003年8月13日20:00那曲（东经92.06°,北纬31.48°,海拔4508m）的探空。8月13日过程开始于20:00左右,当顶时间在21:00左右,并在21:00-21:09发生降雹。0℃层和-20℃层分别位于550h Pa和400h Pa左右,相对应的高度约为1.7km（海拔高度,下同）和4.5 km;中层温湿度约为54%,高层相对湿度约为25%。中低层的湿度

关键词：内陆高原电荷结构水凝物粒子

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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基于大气不稳定参数的广东地区雷暴特征分析

气象科技 2019年第4期47卷 648-654页

作者：刘泽郭凤霞廉纯皓曾凡辉黎奇甘明骏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/中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室

利用广东省清远地区2011、2012和2014年6-8月地闪定位资料将每天发生的雷暴情况进行分级,并结合对应的探空资料,计算对流有效位能、沙氏指数、K指数等反映大气稳定性或能量关系的参数,分析其在发生时间和强度不同的雷暴发生前的分布情... 详细信息

利用广东省清远地区2011、2012和2014年6-8月地闪定位资料将每天发生的雷暴情况进行分级,并结合对应的探空资料,计算对流有效位能、沙氏指数、K指数等反映大气稳定性或能量关系的参数,分析其在发生时间和强度不同的雷暴发生前的分布情况。结果表明,沙氏指数、抬升指数、K指数、全总指数、强天气威胁指数和对流有效位能与雷暴强度有一定的相关性,而对流抑制能量、粗理查森数与雷暴强度间没有发现较好的相关性。广东地区雷暴发生前沙氏指数小于0℃,抬升指数小于-2℃,K指数大于30℃,对流有效位能大于500J/kg,更容易产生中强雷暴。广东地区的K指数高于青藏高原地区20℃左右,对流有效位能的平均值高于青藏高原及陕甘宁地区约300J/kg,其余参数分布特点与部分地区相似,进一步反映了广东地区雷暴特征的特殊性,加深了对广东地区雷暴特征的认识。

关键词：大气不稳定参数雷暴强度探空资料

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数字科技伦理问题治理：域外经验及中国路向

领导科学 2025年第1期 145-152页

作者：姚懿纯孟飞华中师范大学马克思主义学院苏州大学马克思主义学院

英国、美国、澳大利亚和欧盟处于数字化转型的前沿地带，在数字科技伦理的基本理念、主体定位、机制建设和核心议题等方面展开了针对数字伦理问题治理的战略部署和政策构建，但面对日新月异的数字科技创新所带来的伦理困境，它们的数字... 详细信息

英国、美国、澳大利亚和欧盟处于数字化转型的前沿地带，在数字科技伦理的基本理念、主体定位、机制建设和核心议题等方面展开了针对数字伦理问题治理的战略部署和政策构建，但面对日新月异的数字科技创新所带来的伦理困境，它们的数字科技伦理体系也存在难以克服的问题。中国逐步构筑起自己的数字科技伦理体系的基础框架，然而仍存在制度建设不完善、群众数字科技伦理素养不足和国际合作缺乏等问题。推动我国数字科技伦理体系构建，需要通过透视国外数字科技伦理治理模式，结合中国具体情况，探索出中国数字科技伦理体系未来发展的路向。具体包括：完善法律法规，引导数字科技健康发展；开展普及教育，提升群众对数字科技伦理问题的认识；加强国际合作，建构全球数字治理共同体。

关键词：数字科技伦理道德责任伦理监管全球数字治理共同体