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Added Benefit of the Early-Morning-Orbit Satellite Fengyun-3E on the Global Microwave Sounding of the Three-Orbit Constellation

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Advances in Atmospheric Sciences 2024年第1期41卷 39-52页

作者： Juan LI zhengkun qin Guiqing LIU Jing HUANG CMA Earth System Modeling and Prediction Centre Beijing 100081China State Key Laboratory of Severe Weather Chinese Academy of Meteorological SciencesBeijing 100081China Joint Center for Data Assimilation Research and Applications School of Atmospheric SciencesNanjing University of Information Science&TechnologyNanjing 210044China

The three-orbit constellation can comprehensively increase the spatial coverage of polar-orbiting satellites,but the polar-orbiting satellites currently in operation are only mid-morning-orbit and afternoon-orbit ***-3E(FY-3E)was launched successfully on 5 July 2021 in *** an early-morning-orbit satellite,FY-3E can help form a complete three-orbit observation system together with the mid-morning and afternoon satellites in the current mainstream operational *** this study,we investigate the added benefit of FY-3E microwave sounding observations to the midmorning-orbit Meteorological Operational satellite-B(Met Op-B)and afternoon-orbit Fengyun-3D(FY-3D)microwave observations in the Chinese Meteorological Administration global forecast system(CMA-GFS).The results show that the additional FY-3E microwave temperature sounder-3(MWTS-3)and microwave humidity sounder-2(MWHS-2)data can increase the global coverage of microwave temperature and humidity sounding data by 14.8% and 10.6%,*** enables the CMA-GFS to achieve nearly 100% global coverage of microwave-sounding observations at each analysis ***,after effective quality control and bias correction,the global biases and standard deviations of the differences between observations and model simulations are also *** on the Advanced Microwave Sounding Unit A and the Microwave Humidity Sounder onboard Met Op-B,and the MWTS-2 and MWHS-2 onboard FY-3D,adding the microwave sounding data of FY-3E can further reduce the errors of analysis results and improve the global prediction skills of CMA-GFS,especially for the southern-hemisphere forecasts within 96 hours,all of which are significant at the 95% confidence level.

关键词： data assimilation microwave temperature sounder MWTS-3

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高时空分辨率自动站温度观测资料自主质量控制研究

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高原气象 2024年第4期43卷 967-981页

作者：商漪懿张冰秦正坤李昕南京信息工程大学大气科学学院江苏南京210044 南京信息工程大学资料同化研究与应用联合中心江苏南京210044 南京气象科技创新研究院/中国气象局交通气象重点开放实验室江苏南京210041

中国地面自动站观测系统的建设日趋完善,目前已建成六万多个自动气象观测站点。严格的质量控制是自动站资料有效应用的前提条件,然而如何分辨高分辨率自动站资料中的局地小尺度天气信息和错误资料导致的局地变化特征一直是自动站质量控... 详细信息

中国地面自动站观测系统的建设日趋完善,目前已建成六万多个自动气象观测站点。严格的质量控制是自动站资料有效应用的前提条件,然而如何分辨高分辨率自动站资料中的局地小尺度天气信息和错误资料导致的局地变化特征一直是自动站质量控制的难点。本研究在分析地面温度空间尺度特征和误差分布特征的基础上,建立了仅依赖观测资料的EOF(Empirical Orthogonal Function)地面温度观测质量控制方法。研究利用2022年1月和5月的地面自动站温度观测资料,进行了质量控制试验,并对比了质量控制前后自动站观测资料和CRA40(CMA's global atmospheric Re-Analysis)资料中的地面气温差异特征。结果表明:建立的观测资料自主质量控制方法可以有效地识别错误观测资料,很好地避免了背景场误差、陡峭地形和局部天气变化对质量控制的影响,质量控制后的自动站温度与CRA40资料的地面温度差异明显减小,空间相关性也有明显提高,证明质量控制能够有效剔除错误资料并提高自动站资料的空间连续性。

关键词：地面观测自动站地面温度经验正交函数分解质量控制

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Assessment of the GPM and TRMM Precipitation Products Using the Rain Gauge Network over the Tibetan Plateau

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Journal of Meteorological Research 2018年第2期32卷 324-336页

作者： Sijia ZHANG Donghai WANG zhengkun qin Yaoyao ZHENG Jianping GUO Joint Center for Data Assimilation Research and Applications Nanjing University of Information Science &Technology School of Atmospheric Sciences Sun Yat-Sen University Institute of Meteorology and Climate Research Karlsruhe Institute of Technology State Key Laboratory of Severe Weather Chinese Academy of Meteorological Sciences

Using high-quality hourly observations from national-level ground-based stations, the satellite-based rainfall products from both the Global Precipitation Measurement（GPM） Integrated Multisatellit E Retrievals for GPM（IMERG） and its predecessor, the Tropical Rainfall Measuring Mission（TRMM） Multi-satellite Precipitation Analysis（TMPA）, are statistically evaluated over the Tibetan Plateau（TP）, with an emphasis on the diurnal *** results indicate that：（1） the half-hourly IMERG rainfall product can explicitly describe the diurnal variation over the TP, but with discrepancies in the timing of the greatest precipitation intensity and an overestimation of the maximum rainfall intensity over the whole TP. In addition, the performance of IMERG on the hourly timescale, in terms of the correlation coefficient and relative bias, is different for regions with sea level height below or above 3500 m;（2） the IMERG products, having higher correlation and lower root-mean-square error, perform better than the TMPA products on the daily and monthly timescales; and（3） the detection ability of IMERG is superior to that of TMPA, as corroborated by a higher Hanssen and Kuipers score, a higher probability of detection, a lower false alarm ratio, and a lower bias. Compared to TMPA, the IMERG products ameliorate the overestimation across the TP. In conclusion,GPM IMERG is superior to TRMM TMPA over the TP on multiple timescales.

关键词： Global Precipitation Measurement Tropical Rainfall Measuring Mission Tibetan Plateau precipitation

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A Series of Pure Orange-yellow Iridium Complexes with Low Efficiency Roll-off： a Computational Study

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Chemical Research in Chinese Universities 2016年第3期32卷 451-454页

作者： SONG Mingxing HUANG Jian BAI Fuquan WANG Chunxu LIU Hongbo WANG Jin LI Dongfei qin zhengkun College of Information Technology College of Physics Jilin Normal University Siping 136000 P. R. China Institute of Theoretical Chemistry Jilin University Changchun 130021 P. R. China

The electronic structures and spectroscopic properties of heteroleptic cyclometalated iridium（Ⅲ） complexes were investigated. The geometries, electronic structures, and the lowest-lying excited states of （DBQ）2Ir（acac） and （MDQ）2Ir（acac） were investigated via density functional theory-based approaches. A series of designed models of （DBQ）2Ir（dpis）, （DBQ）2Ir（tpip）, （MDQ）2Ir（dpis） and （MDQ）2Ir（tpip） was also calculated for comparison. The structures in the ground and excited states were optimized via B3LYP method. The lowest absorptions and emissions spectra were evaluated via TD-B3LYP and TD-PBE1PBE methods, The computational results reveal that the emission peaks of the designed complexes are at around 585-640 nm, which belong to the orange-yellow wavelength. The frontier molecular orbital properties indicate that the Ir（Ⅲ） complexes have low efficiency roll-off.

关键词： Organic light-emitting diode(OLED) Ir(Ⅲ) complex Time-dependent density functional theory(TD-DFT) Excited state Efficiency roll-off

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基于EOF的高时空分辨率自动站温度观测资料质量控制

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大气科学学报 2022年第4期45卷 603-615页

作者：邵宇行秦正坤李昕中国科学院大气物理研究所国际气候与环境科学中心北京100029 中国科学院大学北京100049 南京信息工程大学大气科学学院/资料同化研究与应用联合中心江苏南京210044 中国气象局交通气象重点开放实验室/南京气象科技创新研究院江苏南京210008

随着我国气象自动化观测技术的发展,全国已经建成了70000多个自动观测站点,全面实现了气象观测自动化。自动化观测技术使得气象常规观测资料量得到了飞速增长,这也使得通过质量控制提高自动观测站资料的利用率尤为重要。利用江苏省气象... 详细信息

随着我国气象自动化观测技术的发展,全国已经建成了70000多个自动观测站点,全面实现了气象观测自动化。自动化观测技术使得气象常规观测资料量得到了飞速增长,这也使得通过质量控制提高自动观测站资料的利用率尤为重要。利用江苏省气象局提供的2019年12月1日00时—7日23时共168个时次的地面自动站温度观测资料,及ECWMF(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)的ERA5(ECMWF Reanalysis V5)再分析资料中的温度格点资料作为背景场,结合常规质量控制方法及EOF(Empirical Orthogonal Function)质量控制方法,建立了适用于高时空密度的地面温度资料质量控制方法,并对我国中东部地面自动站温度观测资料进行质量控制试验。结果表明,在利用常规质量控制方法剔除观测资料中明显异常的资料后,针对自动站高密度的特点,通过选择合适的分析区域,EOF分析方法可以很好提取有组织的观测系统信息,从而保证剩余信息更好地满足随机分布特点,利用随机概率分布特点就可以很好剔除异常观测资料,并且可以避免天气变化的影响。

关键词：地面观测自动站地面温度常规质量控制 EOF质量控制

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基于EOF迭代的自动气象站气温观测资料修复方法

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大气科学 2022年第2期46卷 406-418页

作者：沈王彬李昕秦正坤张冰南京信息工程大学大气科学学院南京210044 南京信息工程大学资料同化研究与应用联合中心南京210044 南京气象科技创新研究院/江苏省气象科学研究所南京210009

全国目前已经建成了近7万个自动气象观测站点,然而自动气象站观测资料一直存在资料质量较低的问题,大量错误资料的存在极大影响了其在气象研究中的应用,因此对错误观测的数据进行准确的修复是一项重要工作。本文利用2019年12月1日00:00... 详细信息

全国目前已经建成了近7万个自动气象观测站点,然而自动气象站观测资料一直存在资料质量较低的问题,大量错误资料的存在极大影响了其在气象研究中的应用,因此对错误观测的数据进行准确的修复是一项重要工作。本文利用2019年12月1日00:00至7日23:00(北京时),共168个时次的地面自动站温度观测资料,在利用EOF(Empirical Orthogonal Function)质量控制方法识别异常观测资料的基础上,提出了一种基于迭代EOF分析方法的错误资料修复方法。通过理想修复试验的精度分析表明,新修复方法能够很好地修复错误的地面自动站观测气温,修复方法的误差约为0.48°C。而基于Cressman插值等这一类依赖单点观测信息进行修复的方法更容易受到小尺度信号干扰而引入非自然观测信息,对地面温度的修复误差可以达到1.55°C。实际的修复结果分析也证明新修复方法充分利用了EOF分析方法的时空分离作用和模态正交性特点,通过迭代方法逐步消除错误资料的影响,从而获得了与周边观测资料有更好时空连续性的修复结果。

关键词：自动气象站地面温度经验正交函数分解

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中西亚极端干旱特征及其与热带海温的联系

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高原气象 2022年第5期41卷 1141-1152页

作者：吴志文秦正坤林朝晖南京信息工程大学资料同化研究与应用联合中心江苏南京210044 中科院大气物理研究所国际气候与环境科学中心北京100029

干旱是影响中亚和西亚的首要自然灾害,作为"一带一路"倡议的枢纽地区,开展中西亚的干旱研究对"一带一路"倡议的顺利实施具有重要价值.本文利用自矫正帕尔默干旱指数(Self-calibrating Palmer Drought Severity Index,scPDSI)和ERA5再分... 详细信息

干旱是影响中亚和西亚的首要自然灾害,作为"一带一路"倡议的枢纽地区,开展中西亚的干旱研究对"一带一路"倡议的顺利实施具有重要价值.本文利用自矫正帕尔默干旱指数(Self-calibrating Palmer Drought Severity Index,scPDSI)和ERA5再分析资料,分析了中西亚干旱发生发展的主要特征.结果表明中西亚干旱发展有明显的季节特征,干旱多是从前冬开始,春季迅速加强,春末达到最强,夏季开始逐渐缓解.利用合成分析方法,本文探讨了中西亚极端干旱和湿润事件的气候系统差异,结果表明:极端干旱事件前期热带太平洋海温呈现出La Niña海温异常模态,在西南亚激发出反气旋环流,导致中西亚南部低层持续的偏北风异常,使得来自印度洋的水汽输送减少,同时在中西亚对流层中层表现为EU2型遥相关特征,导致该地区出现正的高度场异常并不断加强.高度场正异常控制下大气以下沉运动为主,加之水汽输送减少,均不利于中西亚降水的产生,从而导致了中西亚干旱的迅速发展.

关键词：一带一路干旱干旱指数大气环流

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中国中东部地区再分析资料地面温度误差周期性特征分析

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高原气象 2022年第3期41卷 572-583页

作者：欧阳鸿翔秦正坤李昕张冰南京信息工程大学资料同化研究与应用联合中心江苏南京210044 中国气象局交通气象重点开放实验室南京气象科技创新研究院江苏南京210041

地面温度是表征大气和陆地热力相互作用的重要变量,但是由于其强的小尺度变化特征,地面温度变化的分析一直受到观测资料时空密度的制约。利用2019年1月和7月我国高时空分辨率的自动站观测资料,分析了GFS(Global Forecast System)和ERA5(... 详细信息

地面温度是表征大气和陆地热力相互作用的重要变量,但是由于其强的小尺度变化特征,地面温度变化的分析一直受到观测资料时空密度的制约。利用2019年1月和7月我国高时空分辨率的自动站观测资料,分析了GFS(Global Forecast System)和ERA5(European Centre for Medium-range Weather Forecasts fifth reanalysis data)两种再分析资料对中国东部地区地面温度变化特征的再现能力。结果表明:两种再分析资料的地面2 m温度和地表温度均有明显的日变化特征,但是观测资料与再分析资料的差值出现了明显的规律性特征。进一步分析表明差值的规律性主要是由于两种再分析资料对我国地面温度日变化的周期特征的模拟存在系统性位相偏差,而且位相偏差还存在明显的经度依赖性,通过对各经度带误差特征的定量分析,论文初步探讨了规律性误差形成的可能原因。

关键词：地面温度日变化周期误差

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SSM/I极地亮温资料中的4个月振荡现象

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遥感学报 2016年第3期20卷 502-512页

作者：董慧杰秦正坤南京信息工程大学大气科学学院资料同化研究与应用中心南京210044

SSM/I仪器采用圆锥扫描方式,避免了AMSU-A等跨轨迹横扫仪器观测资料中存在的临边效应,其观测资料更加适用于空间特征分析。因此,利用1998年—2008年SSM/I仪器极地观测亮温资料,经谱分析、小波分析以及经验正交函数(EOF)分析,验证了南、... 详细信息

SSM/I仪器采用圆锥扫描方式,避免了AMSU-A等跨轨迹横扫仪器观测资料中存在的临边效应,其观测资料更加适用于空间特征分析。因此,利用1998年—2008年SSM/I仪器极地观测亮温资料,经谱分析、小波分析以及经验正交函数(EOF)分析,验证了南、北极地区的4个月振荡(后简称FMO)现象,揭示了南、北极地区FMO现象的时空分布特征。结果显示:(1)SSM/I 19V/H,37V/H通道在南、北极的亮温观测中有显著的FMO现象,北极亮温值FMO峰值出现在3月、7月和11月上旬,南极FMO峰值出现在4月、8月和12月中旬;(2)北极的FMO增强年为1999年、2002年和2006年;南极为1998年、2001年、2005年和2008年;(3)从12月到次年5月,当海冰面积基本不变时,亮温值随表面温度变化而变化;6到10月,表面温度基本不变时,亮温值随海冰面积变化而变化。当海冰FMO和表面温度FMO均位于相对较大值时,亮温的FMO达到峰值;当海冰FMO和温度FMO都相对较小时,则亮温的FMO到达谷值,其中海冰的影响较大;(4)北极大部分地区呈现同位相的FMO现象;南极不同区域间有显著差异:威德尔海(Weddell Sea,20°W—60°W,60°S—75°S)与拉扎列夫海域(Lazarev sea,20°W—30°E,60°S—70°S)FMO位相相反;90°W到180°W的绕极海域内60°S到70°S纬度带与70°S到80°S纬度带的FMO位相相反。综上,SSM/I对极地的观测亮温中有显著的FMO现象,其振荡强度存在年际变化。地表亮温的FMO主要受到表面温度变化和海冰凝结融化过程的共同作用。在空间特征上,北极大部分地区呈现同位相的FMO现象;南极不同区域间有显著差异。

关键词：微波亮温 4个月振荡(FMO) 南极北极地区

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Effects of manufacturing errors on the characteristics of a polymer vertical coupling microring resonator

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Journal of Semiconductors 2012年第10期33卷 58-61页

作者：汪玉海秦政坤王春旭王立忠 College of Information and Technology Jilin Normal University

The effects of manufacturing errors on transmission characteristics are analyzed for a polymer vertical coupling microring *** results show that the errors cause a shift and shape change of the transmission spectrum compared to the designed case without ***,accumulation and compensation for the errors is *** order to realize the normal filtering for the fabricated microring resonator device,some allowed errors are discussed.

关键词： microring resonator manufacturing error polymer transmission spectrum

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