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四种再分析辐射资料在东南极高原适用性评价

极地研究 2015年第1期27卷 56-64页

作者：傅良卞林根效存德丁明虎中国气象科学研究院北京100081 冰冻圈科学国家重点实验室中国科学院寒区旱区环境与工程研究所甘肃兰州730000

利用东南极Panda-1站2011年2月至2012年1月期间的辐射观测资料,检验了四种再分析资料在该地区的适用性。结果表明:对各辐射分量ERA interim在Panda-1地区的适用性都明显好于其他三种再分析资料,这主要归因于其四维变分(4D-VAR)数据同化... 详细信息

利用东南极Panda-1站2011年2月至2012年1月期间的辐射观测资料,检验了四种再分析资料在该地区的适用性。结果表明:对各辐射分量ERA interim在Panda-1地区的适用性都明显好于其他三种再分析资料,这主要归因于其四维变分(4D-VAR)数据同化系统的应用、新的云预报方程和改进的参数化方案以及同化了更多的卫星资料雷达等非常规探测资料。对于向下短波辐射,NCEP-1与实测值之间偏差最大(18.7 W·m-2),可能原因是模式对大气透明度的高估和对云量的低估。对反射率模拟的偏差直接导致了各模式对净短波辐射模拟偏差。NCEP-1与JCDAS都低估了Panda-1地区的地表反射率,模式中,地表吸收了更多的向下短波辐射,最终导致对净短波辐射模拟偏高。对向下长波辐射,四种再分析资料都存在不同程度的低估,冬季偏差大于夏季,其中NCEP-1与NCEP-2偏差最大(分别为-62.6 W·m-2和-37.3 W·m-2)。四种再分析资料均不能很好地反映Panda-1地区净辐射的年变化情况,一般而言,夏季偏差小,冬季偏差大。虽然再分析资料存在明显的缺陷和不足,在广袤的东南极高原地区,观测站点稀少,实测资料无法满足需要,再分析资料仍不失为研究东南极地区气候的一种有效工具。

关键词：东南极辐射再分析资料适用性

基于遥感数据的北极西北航道海冰变化以及通航情况研究

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极地研究 2020年第2期32卷 236-249页

作者：汪楚涯杨元德张建田彪丁明虎武汉大学中国南极测绘研究中心湖北武汉430079 中国气象科学研究院青藏高原与极地气象科学研究所北京100081

使用不莱梅大学AMSR-E(Advanced Microwave Scanning Radiometer for EOS)和AMSR2(Advanced Microwave Scanning Radiometer 2)日尺度海冰密集度数据,计算了2002—2018年加拿大北极群岛7—9月的平均海冰面积,研究了9月份平均海冰密集度变化特征;结合商船破冰能力确定海冰密集度阈值,选取西北航道关键区域,统计了西北航道的通航窗口,探讨了西北航道在实际商业通航方面的可能性。研究发现,在过去17年加拿大北极群岛的7—9月海冰面积整体呈下降趋势但有明显波动性,9月份的海冰分布年际变化复杂,差异较大;在西北航道可通航的年份中,可通航的开始日期一般在8月份,结束日期在9月底至10月初,南路可通航时间最短14天,最长达到80天。总的来说,西北航道可通航年份和时间缺乏规律性。

关键词：加拿大北极群岛海冰变化西北航道北极航运

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大洋表层海水氧稳定同位素比率研究进展

极地研究 2023年第3期35卷 428-439页

作者：衡福新田彪孙维君吴雪梅丁明虎山东师范大学地理与环境学院山东济南250014 中国气象科学研究院全球变化与极地研究所北京100081

大洋表层海水氧稳定同位素比率(δ^(18)O)能够准确指示多种海洋循环过程,也可以用来重建古气候变化。随着近几十年采样范围的扩大和分析技术的提高,大洋表层海水δ^(18)O研究取得了重要进展,其主要体现在δ^(18)O的时空分布特征及归因... 详细信息

大洋表层海水氧稳定同位素比率(δ^(18)O)能够准确指示多种海洋循环过程,也可以用来重建古气候变化。随着近几十年采样范围的扩大和分析技术的提高,大洋表层海水δ^(18)O研究取得了重要进展,其主要体现在δ^(18)O的时空分布特征及归因等研究方向。但是,受到海洋调查范围的限制,现在仍存在对δ^(18)O时空范围深入认知的不足。本文对大洋表层海水δ^(18)O的相关研究方法和研究进展进行了梳理和归纳,以期为未来的深入研究提供参考。

关键词：氧稳定同位素比率盐度大洋表层海水

南极科考断面水汽同位素观测与模拟及其反映的水循环信息

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冰川冻土 2014年第6期36卷 1440-1449页

作者：柳景峰效存德丁明虎 Butzin Martin 任贾文中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冰冻圈科学国家重点实验室甘肃兰州730000 中国气象科学研究院北京100081 Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research Bremerhaven 27568Germany 中国科学院大学北京100049

大气水汽同位素实时监测为水循环和区域大气环流分析提供了新的定量化方法.依托雪龙号考察船,利用水同位素激光光谱仪(PICARRO L1102-i)完成了38°N^69°S海表大气水汽氢氧稳定同位素的观测,结合表层海水和GNIP降水同位素分析了多相水... 详细信息

大气水汽同位素实时监测为水循环和区域大气环流分析提供了新的定量化方法.依托雪龙号考察船,利用水同位素激光光谱仪(PICARRO L1102-i)完成了38°N^69°S海表大气水汽氢氧稳定同位素的观测,结合表层海水和GNIP降水同位素分析了多相水同位素纬向特征.结果表明:水汽、降水和表层海水同位素比率(δ18O,δD)随纬度呈明显的递变性规律,赤道最低,副热带升高,而在南极大陆外围高纬区域则急剧降低;过量氘(d-excess)变化与此相反,反映出副热带下沉气流对同位素富集影响以及高纬度极地气团经过洋面时过饱和分馏的剧烈变化.实测水汽同位素与LMDZ4-iso和ECHAM 5-w iso模型对比表明了模拟结果较好,根据模拟进一步分析了南极内陆Dome A水汽同位素反映的水汽源区.结果显示,除了中纬度印度洋海区之外,中低纬东太平洋海域也是冰盖内陆的重要水汽源区.

关键词：大气水汽同位素过量氘水汽传输 Dome A

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北极冰雪表面能量平衡研究进展

极地研究 2023年第1期35卷 139-151页

作者：邹小伟杨堤益田彪张雷孙维君李昭丁明虎武汉大学卫星导航定位技术研究中心湖北武汉430079 中国气象科学研究院极地与全球变化研究所北京100081 山东师范大学地理与环境学院山东济南250014 浙江省海宁市气象局浙江海宁314400

北极地区冰/雪-大气相互作用的过程,尤其是冰雪表面反照率的变化,是制约我们认识北极地区气候系统快速变化的关键科学问题。目前已有的研究表明,随着观测技术和方法的进步,北极冰雪表面能量平衡研究取得了较大的进展,但由于缺乏高质量... 详细信息

北极地区冰/雪-大气相互作用的过程,尤其是冰雪表面反照率的变化,是制约我们认识北极地区气候系统快速变化的关键科学问题。目前已有的研究表明,随着观测技术和方法的进步,北极冰雪表面能量平衡研究取得了较大的进展,但由于缺乏高质量、时空连续的观测试验数据,大部分参数化方案、遥感及模式产品等在北极不同区域的适用性仍待评估。因此,北极地区观测站点的加密、综合观测试验的开展和多源卫星遥感体系的进一步完善,能为遥感卫星产品及复杂参数化方案在北极的评估验证提供数据支撑,也可以揭示更多潜在的冰雪表面能量平衡相关的过程和机理,加深对极地海-冰/雪-气相互作用的理解,更好地服务于极地冰冻圈与气候变化研究。

关键词：表面能量平衡冰-气相互作用北极太阳辐射湍流通量

近40年中国冬季寒潮的气候特征及大气环流异常

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应用气象学报 2024年第3期35卷 298-310页

作者：王淼淼丁明虎吕俊梅陈军明中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 中国气象局雄安大气边界层重点开放实验室雄安新区071000

利用1980—2023年高分辨率中国气象站观测数据,根据寒潮标准及强度指数,对中国寒潮事件的强度及影响区域进行客观分类,探讨全国性、区域性寒潮事件的时空变化特征和环流演变。结果表明:近40年我国冬季寒潮频次呈显著减少趋势,其影响范... 详细信息

利用1980—2023年高分辨率中国气象站观测数据,根据寒潮标准及强度指数,对中国寒潮事件的强度及影响区域进行客观分类,探讨全国性、区域性寒潮事件的时空变化特征和环流演变。结果表明:近40年我国冬季寒潮频次呈显著减少趋势,其影响范围扩大,而强寒潮的强度呈显著增加趋势,且年际变化幅度明显增大。中国寒潮冷空气主要来源于新地岛东南地区,路径因寒潮类型而异。分析全国型、东北华北型和西北华北型寒潮前期和同期大气环流异常特征发现:格陵兰岛的异常深厚暖高压是全国型寒潮的重要前兆,欧亚大陆对流层中高层纬向波列是其爆发的显著特征;东北华北型寒潮与冷涡在中低纬度异常高压系统阻挡下的东移有关;西北华北型寒潮与东欧平原上空暖性高压脊的发展及欧亚大陆两脊一槽的形势密切相关。所有类型寒潮爆发前均有乌拉尔阻塞高压的维持和西伯利亚地区冷空气的堆积。

关键词：寒潮冷空气路径西伯利亚高压乌拉尔阻塞高压

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服务冬奥、支撑发展：冰冻圈科学的延拓

中国科学院院刊 2022年第3期37卷 395-402页

作者：秦大河效存德丁明虎王飞腾朱志强殷水清任贾文中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室中国气象科学研究院全球变化与极地研究所哈尔滨体育学院

冰冻圈科学作为一门自然和人文深度交叉的新兴学科，其目的是认识自然规律，服务人类社会，促进可持续发展。近年来，中国冰冻圈研究实现了从传统基础研究到服务国家重大需求的跨越，这标志着学科的日臻成熟。北京冬奥会是我国重要历史... 详细信息

冰冻圈科学作为一门自然和人文深度交叉的新兴学科，其目的是认识自然规律，服务人类社会，促进可持续发展。近年来，中国冰冻圈研究实现了从传统基础研究到服务国家重大需求的跨越，这标志着学科的日臻成熟。北京冬奥会是我国重要历史节点的重大标志性活动。早在2016年冬奥会申办成功之初，当意识到国际顶级赛事对雪冰特殊需求“近在眼前”后，冰冻圈科学国家重点实验室即以国家自然科学基金创新研究群体项目（三期）和中国科学院学部院士咨询项目为依托，率先在河北张家口滑雪场开展了观测研究。过去5年来，冬奥雪务需求牵引着我国冰冻圈科学团队在雪冰物理关键技术环节上集中攻关，推动了学科向应用领域的延拓，取得了预期成果。文章总结研究团队研发的冬奥雪务保障关键技术，展望我国冰雪产业发展路径，从战略思维、科学积淀及实践创新的角度阐述冰冻圈科学的应用及拓展，提出了相关思考和建议。

关键词：冰冻圈科学北京冬奥会雪务保障冰雪产业冰冻圈服务

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南极大陆沿岸地面臭氧损耗事件的研究

气象学报 2017年第3期75卷 506-516页

作者：冶磊卞林根汤洁丁明虎郑向东高志球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 中国气象科学研究院北京100081

利用南极大陆沿岸中山站2008—2013年的地面臭氧连续观测数据和相关资料,对地面臭氧损耗事件(ODE)进行研究。结果显示,春季南极中山站常发生臭氧损耗事件。在该事件发生期间,气象要素有明显的突变过程,包括气温明显下降,风向由偏东风转... 详细信息

利用南极大陆沿岸中山站2008—2013年的地面臭氧连续观测数据和相关资料,对地面臭氧损耗事件(ODE)进行研究。结果显示,春季南极中山站常发生臭氧损耗事件。在该事件发生期间,气象要素有明显的突变过程,包括气温明显下降,风向由偏东风转变为偏北风,风速随之下降。来自海冰区的偏北风增多,风速很小,使臭氧浓度维持在较低水平。地面臭氧损耗事件主要与南极沿岸海冰区的活性溴(BrO)浓度有关。春季南极大陆沿岸海冰冻融过程中形成的冰间水道和冰间湖,在低温的作用下会再次冻结,形成薄冰和霜花。卫星资料能够观测到薄冰区释放的活化海盐溴高浓度区,活性溴与臭氧发生化学反应形成地面臭氧损耗事件。臭氧损耗现象是在未受到人为影响的自然状态下发生的,与中高纬度地区光化学反应导致臭氧消耗有所不同。

关键词：南极臭氧损耗事件冰间水道或冰间湖活性溴

中国第一代再分析产品CRA Interim气温在东南极中山站-Dome A断面的适用性分析

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冰川冻土 2020年第4期42卷 1145-1157页

作者：朱江萍谢爱红丁明虎赵聪郭晓寅胡婉嫔徐冰秦翔中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049 中国气象科学研究院北京100081 西南交通大学地球科学与环境工程学院四川成都611756

2017年中国气象局发布中国第一代全球大气和陆面再分析产品(以下简称"中国再分析产品")CRA Interim,通过对比CRA Interim气温资料与中国在南极考察区域中山站-Dome A断面气象站实测2m气温、欧洲中期数值预报中心再分析产品(以下简称"欧... 详细信息

2017年中国气象局发布中国第一代全球大气和陆面再分析产品(以下简称"中国再分析产品")CRA Interim,通过对比CRA Interim气温资料与中国在南极考察区域中山站-Dome A断面气象站实测2m气温、欧洲中期数值预报中心再分析产品(以下简称"欧洲再分析产品")ERA Interim和ERA5相应的气温资料,分析了CRA Interim气温在东南极中山站-Dome A断面的适用性。结果表明:三种再分析产品均能反映研究区域的气温变化,均具有一定适用性,但是都存在一定偏差且适用性存在区域差异和季节差异。CRA Interim、ERA Interim、ERA5对中山站-Dome A断面气温的解释方差分别为81.3%、87.1%、87.2%。中国与欧洲再分析产品对日均值与最低温的反演都呈现负偏差,CRA Interim对最高温的反演表现为负偏差(-1.8℃),欧洲再分析产品则表现为正偏差(ERA Interim和ERA5偏差分别为0.5℃和0.8℃)。中国与欧洲再分析产品在位于冰盖边缘的中山站适用性最好,位于冰盖内陆的Dome A次之,对Eagle站气温的反演偏差较大。三种再分析产品对冬季气温反演最差,ERA Interim对秋季气温反演最好,CRA Interim和ERA5对夏季气温反演最好。CRA Interim、ERA Interim、ERA5对极端低温事件发生时最低温的解释方差分别为46.1%、76.9%、87.3%,对极端高温事件发生时最高温的解释方差分别为59.9%、65.1%、73.6%,极端事件发生时ERA5对极端气温的反演更为准确。2016年9月3日-13日极端低温事件主要受冷高压的影响,7月25日-8月6日极端高温事件主要受暖低压和暖舌的影响。CRA Interim能够反演东南极中山站-Dome A断面的气温及极端气温事件的变化,但对风场尤其是中山站风场的反演不准确。与欧洲再分析产品相比,CRA Interim在中山站-Dome A断面的适用性较低,三种再分析产品中ERA5更适于南极极端天气与气候的研究。

关键词： CRA Interim ERA Interim ERA5 东南极气温极端事件