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Influence of rainfall-induced diabatic heating on southern rainfall-northern haze over eastern China in early February 2023

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Science China Earth Sciences 2023年第11期66卷 2579-2593页

作者： Xiadong AN Wen CHEN Chun LI Lifang SHENG Weihang ZHANG shangfei hai Peng HU Department of Marine Meteorology College of Oceanic and Atmospheric SciencesOcean University of ChinaQingdao 266100China Department of Atmospheric Sciences Yunnan UniversityKunming 650500China Yunnan Key Laboratory of Meteorological Disasters and Climate Resources in the Greater Mekong Subregion Yunnan UniversityKunming 650091China Center for Monsoon System Research Institute of Atmospheric PhysicsChinese Academy of SciencesBeijing 100190China CMA Earth System Modeling and Prediction Center China Meteorological AdministrationBeijing 100081China

In early February 2023,there was severe haze on the North China Plain(NCP)that was contemporaneous with heavy rainfall over southern China,which was known as southern rainfall-northern haze(SR-NH).Based on observational and reanalysis data,the meteorological causes of this SR-NH event are investigated in this study using correlation analysis,dynamic diagnostics and numerical *** results show that the anticyclonic anomaly in the Pacific Northwest(also referred to as the northeast Asian anomalous anticyclone)is responsible for the *** the one hand,this anticyclonic anomaly leads to persistent rainfall over southern China by causing strong ascending motion in conjunction with an anomalous cyclone over the Chinese mainland and transporting large amounts of water vapor *** the other hand,it weakens the climatological northerly winds of the NCP through the southeasterly flow,worsening the horizontal diffusion conditions of ***,the atmospheric stability and relative humidity over the NCP are significantly increased by this anticyclonic *** conditions result in higher PM2.5concentrations over the *** results suggest that this anticyclonic anomaly is related to diabatic heating released by rainfall in southern China,which not only intensifies the rainfall process there(with a contribution of 11.5%)but also induces an anticyclonic anomaly in the upper troposphere of the Pacific Northwest(i.e.,200 hPa).The rainfall-related anticyclonic anomaly reinforces the anticyclonic anomaly in the Pacific Northwest caused by large-scale circulation(with a contribution of 27%)and thus affects haze over the *** study provides a new reference for understanding the contribution of rainfall in southern China to haze over the NCP.

关键词： Rainfall Haze Diabatic heating Anticyclonic anomaly Eastern China

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Improving the Forecasts of Coastal Wind Speeds in Tianjin,China Based on the WRF Model with Machine Learning Algorithms

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Journal of Meteorological Research 2024年第3期38卷 570-585页

作者： Weihang ZHANG Meng TIAN shangfei hai Fei WANG Xiadong AN Wanju LI Xiaodong LI Lifang SHENG College of Oceanic and Atmospheric Sciences Ocean University of ChinaQingdao266100China Tianjin Key Laboratory for Oceanic Meteorology Tianjin Institute of Meteorological ScienceTianjin300074China CMA Earth System Modeling and Prediction Centre China Meteorological Administration(CMA)Beijing100081China Qingdao Meteorological Bureau Qingdao266003China

Characterized by sudden changes in strength,complex influencing factors,and significant impacts,the wind speed in the circum-Bohai Sea area is relatively challenging to *** the western side of Bohai Bay,as the economic center of the circum-Bohai Sea,Tianjin exhibits a high demand for accurate wind *** this study,three machine learning algorithms were employed and compared as post-processing methods to correct wind speed forecasts by the Weather Research and Forecast(WRF)model for *** results showed that the random forest(RF)achieved better performance in improving the forecasts because it substantially reduced the model bias at a lower computing cost,while the support vector machine(SVM)performed slightly worse(especially for stronger winds),but it required an approximately 15 times longer computing *** back propagation(BP)neural network produced an average forecast significantly closer to the observed forecast but insufficiently reduced the *** regard to wind speed frequency forecasting,the RF method commendably corrected the forecasts of the frequency of moderate(force 3)wind speeds,while the BP method showed a desirable capability for correcting the forecasts of stronger(force>6)*** addition,the 10-m u and v components of wind(u_(10)and v_(10)),2-m relative humidity(RH_(2))and temperature(T_(2)),925-hPa u(u925),sea level pressure(SLP),and 500-hPa temperature(T_(500))were identified as the main factors leading to bias in wind speed forecasting by the WRF model in Tianjin,indicating the importance of local dynamical/thermodynamic processes in regulating the wind *** study demonstrates that the combination of numerical models and machine learning techniques has important implications for refined local wind forecasting.

关键词： machine learning Weather Research and Forecast(WRF)model wind speed forecasting coastal region

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北京山地森林站非持续生长型新粒子生成事件的数值模拟研究

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中国海洋大学学报（自然科学版） 2023年第12期53卷 115-126页

作者：楚明海尚飞高阳孙业乐姚小红王俊涛沈艳洁中国海洋大学深海圈层与地球系统前沿科学中心海洋环境与生态教育部重点实验室山东青岛266100 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋生态与环境科学功能实验室山东青岛266237 中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室北京100029

鉴于新粒子生成(New particle formation,NPF)对气候的重要效应,过去很多研究重点关注持续增长型NPF事件;但新粒子生长过程中时常也伴随着非持续型生长,如生长粒径先增长后下降的收缩型以及粒径明显不增长的团块型NPF事件,对于这类NPF... 详细信息

鉴于新粒子生成(New particle formation,NPF)对气候的重要效应,过去很多研究重点关注持续增长型NPF事件;但新粒子生长过程中时常也伴随着非持续型生长,如生长粒径先增长后下降的收缩型以及粒径明显不增长的团块型NPF事件,对于这类NPF事件的生长机制尚不清楚。基于此,本研究于2019年夏季在中国科学院北京森林生态系统定位研究站(39.96°N,115.43°E,1170 m a.s.l.,以下简称北京山地森林站)进行了NPF事件的野外观测,发现了4次持续生长型NPF事件和3次非持续生长型NPF事件。本文借助WRF-Chem模式进一步探究非持续生长型NPF事件的生长机制,发现其主要成因有三个:首先,北京山地森林站与成核相关的气态前体物充足,但颗粒物中SO_(4)^(2-)、NO_(3)^(-)、NH_(4)^(+)等无机盐浓度较低,削弱了新粒子的后续增长能力;其次,后向轨迹显示非持续生长型NPF事件的气团来源于清洁的北方地区;最后,通过过程分析发现水平和垂向输送是非持续生长型NPF事件的重要物理过程。本研究对非持续增长新粒子传输来源和生长机制的解释,对于完善新粒子增长的物理化学机制的理解具有重要意义。

关键词：新粒子生成非持续生长化学组分分析过程分析 WRF-Chem模式

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基于光化学指示剂法研究华北平原臭氧生成敏感性及气象因素影响:以2021年为例

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环境科学研究 2024年第3期37卷 479-492页

作者：刘冬晖海尚飞张玮航高阳周杨赵园红荆琦刘晓瑜盛立芳中国海洋大学海洋与大气学院山东青岛266100 中国气象局地球系统数值预报中心北京100081 中国海洋大学海洋环境科学与生态教育部重点实验室深海圈层与地球系统前沿科学中心山东青岛266100

近年来,随着大气污染防治措施的实施,我国城市地区空气质量得到有效改善,以细颗粒物(PM_(2.5))为代表的污染物年均浓度持续下降,但是臭氧污染并没有得到很好的控制.明确臭氧生成敏感性变化规律及气象影响因子是制定有效臭氧污染控制策... 详细信息

近年来,随着大气污染防治措施的实施,我国城市地区空气质量得到有效改善,以细颗粒物(PM_(2.5))为代表的污染物年均浓度持续下降,但是臭氧污染并没有得到很好的控制.明确臭氧生成敏感性变化规律及气象影响因子是制定有效臭氧污染控制策略的基础.本研究利用WRF-Chem模式数据计算VOCs/NO_(x)、HCHO/NO_(2)和H_(2)O_(2)/HNO_(3)(均为质量浓度的比值)三类光化学指示剂,对华北平原2021年4−9月的臭氧生成敏感性(OFS)控制区进行划分,并探讨不同天气状况下影响OFS的关键气象因子.结果表明:华北平原OFS控制区变化存在地域与季节性差异.人为活动水平越高的区域,OFS受挥发性有机物(VOCs)的影响越大,唐山市−北京市−天津市、石家庄市−邢台市、潍坊市−淄博市−济南市等地带臭氧生成主要处于VOCs控制;华北平原的VOCs控制区面积在4−7月间缩小,在7−9月间扩大,其中7月VOCs的控制区范围最小.此外,在华北平原地区,阴雨天相较晴天更利于发生OFS的日变化.晴天时,高温是OFS变化的关键因素;阴天时,高温高湿是引起臭氧敏感性转变的关键;而雨天,高湿条件发挥了更为重要的作用,但当雨量较大时,反而会抑制OFS发生转变.研究显示,华北平原的OFS与VOCs浓度密切关联,在不同天气下,气象因子通过影响VOCs浓度进而影响OFS.因而,针对不同天气状况实施差异化的前体物减排策略是有效控制臭氧污染的关键.

关键词：臭氧生成敏感性控制区气象因子 WRF-Chem 光化学指示剂

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基于BP神经网络预报风场改善WRF对强降水的预报效果——以青岛为例

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中国海洋大学学报（自然科学版） 2023年第4期53卷 111-124页

作者：李晓东海尚飞于诗赟王菲马艳丁仁智盛立芳中国海洋大学海洋与大气学院山东青岛266100 青岛市气象局山东青岛266003 中国民用航空华东地区管理局气象中心上海200335

本文将全球预报系统(GFS,Global forecast system)分析数据和预报数据作为训练集和测试集,利用BP(Back propagation)神经网络后报风场,将BP后报结果松弛逼近到天气研究和预报(WRF,Weather research and forecasting)模式的后报阶段,改善... 详细信息

本文将全球预报系统(GFS,Global forecast system)分析数据和预报数据作为训练集和测试集,利用BP(Back propagation)神经网络后报风场,将BP后报结果松弛逼近到天气研究和预报(WRF,Weather research and forecasting)模式的后报阶段,改善WRF模式对强降水的预报效果。以2018年5月22日青岛地区强降水为例,利用青岛地区7个气象站的观测数据和雷达回波图检验优化方法对强降水的后报效果。结果表明,松弛逼近BP后报风场后,降水强度有了明显改善,相比于不松弛逼近任何数据的WRF模式,松弛逼近BP后报风场的WRF模式24 h降水量误差减少了8.62 mm,但后报降水量仍弱于实际降水量。

关键词：强降水预报 WRF模式 BP神经网络松弛逼近

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海屯高速公路熔岩空洞地基稳定性二级模糊综合评判方法应用研究

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公路工程 2014年第6期39卷 243-246页

作者：王泽仁谢上飞刘江波海南省公路勘察设计院海南海口570206 湖南省交通科学研究院湖南长沙410015

以海屯高速公路为工程背景,结合该地区熔岩空洞地基的主要特点,提取该类型地基的稳定性影响因素,得到了符合海屯高速熔岩空洞地基特点的影响因素关系集及各级权重影响因素权重集,并以K9＋680~K9＋800填方路基处一通道型空洞为例,系统介... 详细信息

以海屯高速公路为工程背景,结合该地区熔岩空洞地基的主要特点,提取该类型地基的稳定性影响因素,得到了符合海屯高速熔岩空洞地基特点的影响因素关系集及各级权重影响因素权重集,并以K9＋680~K9＋800填方路基处一通道型空洞为例,系统介绍了运用二级模糊综合评判方法对该区域空洞地基进行稳定性评价的一般步骤,可将本方法进一步推广,以期为海屯高速公路熔岩地区高速公路建设提供指导。

关键词：道路工程熔岩空洞模糊评判稳定性

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