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基于双锥气腔结构的MZI/FPI光纤双参量传感器（特邀）（英文）

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光子学报 2024年

作者：袁庭轩赵立龙任建新毛雅亚 ULLAH Rahat 吴翔宇毛贝贝夏文超南京信息工程大学物理与光电工程学院光电研究院南京信息工程大学江苏省大气海洋光电探测重点实验室南京信息工程大学江苏省气象光子学与光电探测国际合作联合实验室

提出一种基于单模光纤和中空光纤的Mach-Zehnder/Fabry-Pérot干涉仪（MZI/FPI）光纤传感器，该传感器对温度和横向载荷具有高灵敏度。所提出的装置由两个通过手动控制熔接机形成的单模光纤锥和一个通过熔接一段中空光纤形成的空气腔组... 详细信息

提出一种基于单模光纤和中空光纤的Mach-Zehnder/Fabry-Pérot干涉仪（MZI/FPI）光纤传感器，该传感器对温度和横向载荷具有高灵敏度。所提出的装置由两个通过手动控制熔接机形成的单模光纤锥和一个通过熔接一段中空光纤形成的空气腔组成，并通过实验进行了验证。通过波长解调，实验结果表明，在30℃到80℃的范围内，传感器对温度的波长灵敏度为56.29 pm/℃。在0～5 N的范围内，传感器对横向载荷的波长灵敏度为1.123 nm/N。该MZI/FPI混合传感器对温度和横向载荷具有高灵敏度，同时具有结构简单坚固、体积小、生产方便等优点。

关键词：温度横向载荷光纤传感器 Mach-Zehnder干涉 Fabry-Pérot干涉

不同种类秸秆添加对稻田NH_(3)挥发的影响机制

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生态学报 2024年第15期44卷 6696-6707页

作者：马锦峰赵梦颖李雨欣谢婉玉纪洋冯兆忠冯彦房南京信息工程大学生态与应用气象学院中国气象局生态系统碳源汇开放重点实验室南京210044 江苏省农业科学院农业资源与环境研究所农业农村部长江下游平原农业环境重点实验室南京210014

秸秆还田对稻田土壤NH_(3)挥发可产生影响,但相关排放变化规律和调控机制有待系统研究。以南粳46水稻品种为材料,太湖地区典型单季稻田原状土为研究对象,利用连续气流封闭法监测三种秸秆(水稻秸秆:RS;小麦秸秆:WS;玉米秸秆:MS)两种添加... 详细信息

秸秆还田对稻田土壤NH_(3)挥发可产生影响,但相关排放变化规律和调控机制有待系统研究。以南粳46水稻品种为材料,太湖地区典型单季稻田原状土为研究对象,利用连续气流封闭法监测三种秸秆(水稻秸秆:RS;小麦秸秆:WS;玉米秸秆:MS)两种添加量(W秸秆:W_土=0.5%、0.8%)下水稻各生长期NH_(3)挥发通量、土壤理化因子及水稻产量;进而结合分子生物学技术,将环境因子与氮循环相关的功能微生物丰度进行耦合,揭示NH_(3)挥发对不同种类秸秆和不同添加量的响应机制并解析关键因子,从而筛选出稻田生态系统氨减排效果最佳的秸秆还田种类及施用量。试验结果表明,秸秆种类及秸秆种类与其施用量交互作用对稻田土壤NH_(3)挥发均产生显著影响,总体来看,与CK相比,施加秸秆处理NH_(3)挥发变化幅度为-33.2%—27.3%。不同秸秆种类对稻田土壤NH_(3)挥发影响不同,低添加量下,与CK相比,RS与WS施用对NH_(3)挥发量均无显著影响,而MS施用显著增加NH_(3)挥发量21.1%;高添加量下,RS施用显著降低NH_(3)挥发量33.2%。不同秸秆施加量对稻田土壤NH_(3)挥发影响亦不同,RS和MS处理下稻田NH_(3)挥发量随施用量的增加分别降低31.2%和32.8%,而WS处理则呈现相反规律;不同秸秆种类及不同施加量交互作用下RS-0.8处理显著降低稻田土壤NH_(3)挥发33.2%。田面水pH、总氮(TN)浓度、土壤微生物量碳含量(MBC)、土壤氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)群落丰度是导致不同秸秆种类和用量下稻田土壤NH_(3)挥发产生差异的主要影响因素;RS-0.8处理相较于其他处理显著增加土壤AOA、AOB群落丰度并显著降低田面水TN含量,综合效应下显著减少稻田NH_(3)挥发量33.2%,并显著增加水稻产量22.9%。因此,综合稻田NH_(3)挥发总量和水稻产量,秸秆施用水稻种植体系中水稻(RS)秸秆以0.8%施用量模式下减排增产效果最佳。

关键词：稻田土壤NH_(3)挥发秸秆种类秸秆用量水稻产量结构方程模型

基于双锥气腔结构的MZI/FPI光纤双参量传感器（英文）

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光子学报 2024年

作者：袁庭轩赵立龙任建新毛雅亚 ULLAH Rahut 吴翔宇毛贝贝夏文超南京信息工程大学物理与光电工程学院光电研究院南京信息工程大学江苏省大气海洋光电探测重点实验室南京信息工程大学江苏省气象光子学与光电探测国际合作联合实验室

关键词：温度横向载荷光纤传感器 Mach-Zehnder干涉 Fabry-Pérot干涉

资料非均一性对分析淮河流域平均气温变化趋势的影响

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中国农业气象 2024年第7期45卷 689-700页

作者：卢晓晶江晓东曹雯周剑飞杨再强江苏省农业气象重点实验室/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/应用气象学院南京210044 安徽省农业气象中心合肥230031 安徽省气象科学研究所/安徽省大气科学与卫星遥感重点实验室合肥230031

均一性长序列气象资料是研究气候变化的重要基础,评估资料非均一性对分析淮河流域平均气温变化的影响,对于准确理解农业、生态和水资源等领域对气候变暖的响应具有一定指导意义。本研究基于国家气象信息中心提供的淮河流域172个台站1961... 详细信息

均一性长序列气象资料是研究气候变化的重要基础,评估资料非均一性对分析淮河流域平均气温变化的影响,对于准确理解农业、生态和水资源等领域对气候变暖的响应具有一定指导意义。本研究基于国家气象信息中心提供的淮河流域172个台站1961-2018年逐日平均气温均一化数据和观测数据,采用一元线性回归计算气温变化速率,并通过定义非均一性影响及其贡献率两个术语,定量评估气候资料非均一性对分析淮河流域平均气温变化趋势的影响。结果表明:淮河流域96个气象站点的平均气温序列表现出不均一性,占总站点数的55.8%。均一化前、后,区域年平均气温均显著上升,但非均一性导致增温速率被低估,非均一性影响为-0.015℃·10a^(-1),贡献率达到-6.6%;空间上,20.3%站点受到正影响,升温速率被高估,非均一性贡献率平均为21.3%;35.5%站点为负影响,升温速率被低估,贡献率平均为-43.6%。四季区域平均气温的非均一性影响差异较小,春、夏、秋、冬四季分别为-0.016℃·10a^(-1)、-0.014℃·10a^(-1)、-0.016℃·10a^(-1)和-0.015℃·10a^(-1);但由于夏季增温速度最慢,非均一性贡献率绝对值最大,贡献率为-40.0%,春、秋和冬季的贡献率分别为-4.7%、-8.0%和-4.3%;在春、秋和冬季,非均一性主要影响各站点的气温变化速率,但夏季有11.6%的站点在均一化前后出现了气温升降趋势的转变。

关键词：淮河流域平均气温变化趋势数据非均一性贡献率

水稻生长季CO_(2)通量的时间动态和影响因子研究

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环境科学与技术 2024年第3期47卷 27-36页

作者：张丽君胡凝刘珊珊徐敏王伟邰久葛培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中国气象局生态系统碳源汇重点开放实验室江苏省农业气象重点实验室江苏南京210044 江苏省气候中心江苏南京210019 衡水市气象局河北衡水053000

为了明确长三角地区稻麦轮作生态系统中水稻生长季CO_(2)通量的多时间尺度变化特征,量化环境因子对农田CO_(2)通量变化的贡献度,拆分环境因子的直接影响和间接影响,该研究利用涡度相关观测系统进行了2年CO_(2)通量的连续观测,分析了辐... 详细信息

为了明确长三角地区稻麦轮作生态系统中水稻生长季CO_(2)通量的多时间尺度变化特征,量化环境因子对农田CO_(2)通量变化的贡献度,拆分环境因子的直接影响和间接影响,该研究利用涡度相关观测系统进行了2年CO_(2)通量的连续观测,分析了辐射类、温度类、水汽类和风速对CO_(2)通量的影响。结果表明:稻麦轮作生态系统在水稻生长季是一个二氧化碳汇,2020、2021年水稻生长季的总固碳量分别为396.3、491.9 g/m^(2)(以C计);CO_(2)通量也有明显的日变化,呈现出“U形”和“V型”的单峰曲线,吸收峰值出现在第200~250天。在不同时间尺度上,影响CO_(2)通量的主控因子始终是光合有效辐射;但随时间尺度的增加,各个因子贡献度的差异逐渐减小。饱和水汽压差也是影响CO_(2)通量的重要因子,它与光合有效辐射的交互作用会抑制彼此对CO_(2)通量的直接贡献。

关键词：稻麦轮作生态系统 CO_(2)通量贡献度交互作用涡度相关

气体吸附对硅锗异质结纳米线电子结构与光学性质的影响

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原子与分子物理学报 2024年第4期41卷 63-70页

作者：顾芳陆春玲刘清惓张加宏朱涵南京信息工程大学物理与光电工程学院南京210044 南京信息工程大学江苏省气象探测与信息处理重点实验室南京210044

基于密度泛函理论体系下的广义梯度近似(GGA),采用第一性原理方法探讨了沿[112]晶向的硅锗异质结纳米线作为气体传感器检测CO,CO_(2)和Cl2的能力,着重计算了其吸附气体分子前后的吸附能、能带结构与光学性质.几何结构优化计算表明:不同... 详细信息

基于密度泛函理论体系下的广义梯度近似(GGA),采用第一性原理方法探讨了沿[112]晶向的硅锗异质结纳米线作为气体传感器检测CO,CO_(2)和Cl2的能力,着重计算了其吸附气体分子前后的吸附能、能带结构与光学性质.几何结构优化计算表明:不同硅锗组分的[112]晶向的硅锗纳米线对CO,CO_(2)和Cl_(2)分子的吸附能的绝对值在0.001 eV至1.36 eV之间,其中Si_(24)Ge_(36)H_(32)对CO_(2)气体的吸附能最大,气敏性能最好.能带结构计算表明:吸附CO和CO_(2)分子的[112]晶向硅锗纳米线能带的简并度明显减小,带隙变化较小;而吸附Cl2分子后的价带顶与导带底之间产生了杂质能级使其带隙减小.光学性质计算表明:Si_(24)Ge_(36)H_(32)纳米线吸附CO, CO_(2)和Cl_(2)分子后的光学性质差异明显,主要体现在吸收谱的范围及吸收峰的峰值上,上述研究结果为[112]晶向Si_(24)Ge_(36)H_(32)纳米线可作为气体传感器敏感材料提供了一定的理论依据.

关键词：硅锗异质结纳米线气体吸附电子结构光学性质

基于机器学习的中国夏季降水延伸期预报及土壤湿度的可能贡献

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高原气象 2024年第1期43卷 184-198页

作者：叶宇辰陈海山朱司光董寅硕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/气象灾害教育部重点实验室江苏南京210044 南京信息工程大学大气科学学院江苏南京210044

延伸期预报准确率较低的问题仍然是目前重要的科学难题,做好延伸期预报对防灾减灾具有重要意义。本文利用机器学习方法开展了中国夏季降水延伸期(5~30天)预报试验,并探讨了土壤湿度对降水延伸期预报的可能贡献。结果表明机器学习方法的... 详细信息

延伸期预报准确率较低的问题仍然是目前重要的科学难题,做好延伸期预报对防灾减灾具有重要意义。本文利用机器学习方法开展了中国夏季降水延伸期(5~30天)预报试验,并探讨了土壤湿度对降水延伸期预报的可能贡献。结果表明机器学习方法的预报结果准确率要比传统线性模型方法有较大改善,且在诸多机器学习方法中,以Catboost, Lightgbm和Adaboost三个机器学习模型为最优。进一步分析发现长江流域表层土壤湿度异常导致的蒸发异常和感热异常,能够引起大气环流和垂直运动异常,最终对夏季降水产生影响。使用三个最优的机器学习方法的集合计算出模型中各个预报因子的贡献率,发现在长江流域的延伸期降水中,局地土壤湿度主要在5~10天占主导作用,而前期降水主要在10~15天占主导作用,长江流域20~30天的延伸期降水基本上受到大尺度环流控制。还评估了非局地土壤湿度在延伸期降水中的作用,发现中南半岛表层土壤湿度主要对15~30天的长江流域延伸期降水有重要贡献。将中南半岛表层土壤湿度加入到东北地区延伸期降水模型中,发现对该地区延伸期降水预报准确率并无提升作用,验证了机器学习模型的可用性。该研究为延伸期降水预测以及探究预报因子贡献率提供了一定的参考。

关键词：机器学习延伸期预报夏季降水土壤湿度

CMIP6模式对热带大气季节内振荡东传速度的模拟

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大气科学 2024年第2期48卷 704-714页

作者：赵维佳陈国森南京信息工程大学大气科学学院南京210044 南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气象灾害预报预警与评估省部共建协同创新中心南京210044

成功预测热带大气季节内振荡(MJO)能够有效改进延伸期预报。但是目前对MJO的数值模拟仍具有一定的难度,其中一个主要挑战就是能否合理地模拟出MJO的传播速度。本文研究了CMIP6模式对MJO传播速度的模拟,并揭示了影响模式中MJO传播速度的... 详细信息

成功预测热带大气季节内振荡(MJO)能够有效改进延伸期预报。但是目前对MJO的数值模拟仍具有一定的难度,其中一个主要挑战就是能否合理地模拟出MJO的传播速度。本文研究了CMIP6模式对MJO传播速度的模拟,并揭示了影响模式中MJO传播速度的因子。结果表明大部分CMIP6模式能够模拟出MJO在印度—太平洋暖池区域的传播特征,但对其平均传播速度的模拟存在显著的模式间差异。MJO的Kelvin波响应和Rossby波响应强度是影响模式中MJO传播速度的主要环流因子,强的Kelvin波响应有利于MJO加速东传,但强的Rossby波响应不利于MJO向东传播。模式间背景场海表温度(SST)的差异是导致Kelvin波响应差异的主要原因。MJO东传更快的模式在赤道太平洋中部和西北太平洋具有更高的SST。赤道太平洋中部偏暖主要以两种方式影响MJO的东传速度:第一,通过增加暖池的水平尺度,从而扩展MJO水平尺度,进而加强Kelvin波响应使得MJO东传加快;第二,通过增强该区域的水汽含量,减弱西太平洋纬向水汽梯度,导致纬向水汽平流增强,从而加速MJO东传。与前人研究不同,本研究发现西北太平洋增暖有助于加速模式中MJO的向东传播。西北太平洋增暖导致海温分布关于赤道更加对称,能够通过增强海洋性大陆北侧的水汽,使得背景场水汽分布关于赤道更加对称,从而有利于Kelvin波响应的发展。本研究的结论不仅能够提高我们对MJO传播动力机制的理解,也表明提高模式对背景场的模拟有助于改进对MJO传播特征的模拟。

关键词： MJO 东传速度 Kelvin 波响应背景场因子海温

基于FY-3DMWRI的海上大气可降水反演研究

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地球物理学进展 2024年第05期 1723-1733页

作者：徐超凡官元红鲍艳松陆其峰李江涛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江苏省系统建模与数据分析国际合作联合实验室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中国气象局地球系统数值预报中心

水汽是大气中重要的组成部分，实现大气中水汽含量的高精度反演对气象研究有着重要意义.本文利用FY-3D卫星微波成像仪(FY-3D/MWRI)在2019—2022年间每年7月份的亮温资料，根据随机森林算法，以太平洋区域ERA5水汽数据为参考，分别建立... 详细信息

水汽是大气中重要的组成部分，实现大气中水汽含量的高精度反演对气象研究有着重要意义.本文利用FY-3D卫星微波成像仪(FY-3D/MWRI)在2019—2022年间每年7月份的亮温资料，根据随机森林算法，以太平洋区域ERA5水汽数据为参考，分别建立海上晴空大气可降水的六通道、八通道随机森林反演模型(RF6、RF8).试验结果表明，相较于经验回归反演模型，随机森林反演模型精度有明显提高，其中RF6模型精度提高了约22%,RF8模型精度提高了约28%.进一步，将基于太平洋区域数据训练生成的RF6、RF8反演模型应用于北大西洋与南印度洋的大气可降水反演，也得到了较好的结果.因此，海上晴空大气可降水的随机森林反演模型具有较好的稳定性和普适性，且RF8模型优于RF6模型，RF6模型优于经验回归模型．

关键词：微波成像仪大气可降水量反演随机森林模型经验回归模型

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