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地表臭氧浓度升高对麦田水热通量的影响

农业工程学报 2024年第8期40卷 116-124页

作者：徐诗韵徐彦森张宇杰冯兆忠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 南京信息工程大学江苏省农业气象重点实验室南京210044

臭氧(O_(3))浓度升高危害小麦生长,现有研究尚不清楚推广新的小麦品种能否减缓O_(3)对籽粒产量、农田蒸散和水分利用效率的负面效应,且研究O_(3)浓度升高对麦田水分利用效率的影响对农业用水管理具有重要意义。该研究利用完全开放式O_(3... 详细信息

臭氧(O_(3))浓度升高危害小麦生长,现有研究尚不清楚推广新的小麦品种能否减缓O_(3)对籽粒产量、农田蒸散和水分利用效率的负面效应,且研究O_(3)浓度升高对麦田水分利用效率的影响对农业用水管理具有重要意义。该研究利用完全开放式O_(3)浓度升高平台(O_(3)-FACE),通过连续观测农田小气候特征,结合能量平衡法分析O_(3)浓度升高对麦田水热通量、小麦籽粒产量和田间水分利用效率的影响。结果表明:O_(3)浓度升高显著降低了开花后第32天小麦旗叶的叶绿素含量,降低了乳熟–成熟期的麦田潜热通量平均值和正午峰值,但影响幅度较小。O_(3)浓度升高对麦田平均水热通量及其分配无显著影响,也未影响籽粒产量、产量组成和田间水分利用效率。不同于10年前江淮地区主推的扬辐麦2号、烟农19和嘉兴002等品种,当前推广的农麦88表现出极强的O_(3)抗性。在O_(3)浓度不断升高背景下,种植农麦88有助于减缓O_(3)浓度升高对田间蒸散和水分利用效率的影响。

关键词：臭氧水热通量产量蒸散发冠层温度小麦

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基于Sentinel-5P的长三角大气NO_(2)污染特征及影响因子分析

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安全与环境学报 2024年第2期24卷 767-777页

作者：曹念文宋坤杰方文圣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

基于哨兵-5P(Sentinel-5 Precursor,Sentinel-5P)卫星反演的NO_(2)柱浓度数据,利用Google Earth Engine云平台,结合自然因子和人为社会因子数据,分析长三角地区大气NO_(2)柱浓度的污染特征及影响因素。结果显示:(1)Sentinel-5P卫星反演... 详细信息

基于哨兵-5P(Sentinel-5 Precursor,Sentinel-5P)卫星反演的NO_(2)柱浓度数据,利用Google Earth Engine云平台,结合自然因子和人为社会因子数据,分析长三角地区大气NO_(2)柱浓度的污染特征及影响因素。结果显示:(1)Sentinel-5P卫星反演的NO_(2)柱浓度数据与地面观测站NO_(2)质量浓度具有较好的相关性(r≥0.59,p中心的西南向“U形口”;(4)植被指数、高程、全社会用电量、第二产业产值、第三产业产值是长三角大气NO_(2)柱浓度空间分布的重要影响因子,区域大气NO_(2)柱浓度受因子交互作用显著,高程及植被指数与其他因子的交互作用q均在0.6以上。

关键词：环境学 NO_(2)污染长江三角洲 Google Earth Engine 地理探测器

季风低压诱发2018年8月广东特大暴雨过程分析

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大气科学学报 2024年第1期47卷 95-107页

作者：黄玉蓉黄绮君郭炳瑶葛旭阳陈明诚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江苏南京210044

利用NCEP/FNL再分析资料和中尺度数值模拟方法探讨2018年8月27日—9月1日季风低压环境下广东特大暴雨过程的形成成因。利用扰动天气图方法分析发现,季风低压和西南急流为此次广东暴雨过程提供了有利的水汽条件和能量条件。熵变零线位置... 详细信息

利用NCEP/FNL再分析资料和中尺度数值模拟方法探讨2018年8月27日—9月1日季风低压环境下广东特大暴雨过程的形成成因。利用扰动天气图方法分析发现,季风低压和西南急流为此次广东暴雨过程提供了有利的水汽条件和能量条件。熵变零线位置与降水落区位置有较好的对应,零线处能量有最大累积,有利于暴雨的发生发展,对预报暴雨降水落区有一定的指示意义。为进一步验证季风低压的影响机制,构建不同季风低压尺度的敏感性试验,即通过滤去季风低压环流中的扰动分量来改变季风低压的强度。结果表明:暴雨强度与季风低压尺度和强度存在密切的关系。当季风低压强度较强时,暴雨过程总雨量强;当季风低压强度较弱时,降水大为减少甚至无降水。诊断分析指出,能量螺旋度指数能够较好反映出不同情形下降水发生发展,在季风低压背景下,暴雨区能量螺旋度指数较大,降水强度较强。反之,随着季风低压强度减弱,能量螺旋度指数减小,降水减弱。

关键词：季风低压暴雨能量螺旋度水汽条件

利用动态阈值决策树分类的华北平原冬小麦动态监测

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农业工程学报 2024年第8期40卷 125-132页

作者：乔梦琦周德成南京信息工程大学中国气象局生态系统碳源汇重点开放实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044

华北平原是中国最大的粮食生产基地,准确监测其冬小麦种植面积及其变化对粮食产量预测和国家粮食安全具有重要意义。然而,不同土地利用产品所估算的小麦面积、空间分布及其动态变化均存在较大分歧,不能有效反映出冬小麦的长期变化特征... 详细信息

华北平原是中国最大的粮食生产基地,准确监测其冬小麦种植面积及其变化对粮食产量预测和国家粮食安全具有重要意义。然而,不同土地利用产品所估算的小麦面积、空间分布及其动态变化均存在较大分歧,不能有效反映出冬小麦的长期变化特征。该研究结合作物物候特征和已有小麦专题数据产品,首先构建动态阈值决策分类算法,以降低传统方法在阈值设定和样本筛选方面的不确定性;进而分析了2003—2022年华北平原区冬小麦播种面积的长期变化规律。结果表明:1)该研究提出的动态阈值决策分类算法能准确地提取冬小麦面积,平均总体精度为93.44%,且与统计数据具有较高的一致性;2)2003—2022年华北平原冬小麦种植面积整体呈上升趋势,不同地区变化类型差异较大;3)研究时段内,持续种植冬小麦的耕地面积仅占各年份种植范围总面积的5%,种植次数低于10 a的面积占比达55%;4)河北省中南部、山东省西部和河南省中北部冬小麦种植面积相对稳定,京津冀地区以及山区冬小麦播种面积变化相对频繁。该研究可为大尺度冬小麦动态监测提供了新的方法视角,并对科学制定耕地调控策略具有重要意义。

关键词：遥感农作物分类动态阈值决策树 MODIS 华北平原

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江南和华南茶区茶树高温热害识别及阈值验证

生态学杂志 2024年第4期43卷 1183-1191页

作者：李欣王培娟唐俊贤杨建莹马玉平邬定荣霍治国中国气象科学研究院北京100081 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

茶树高温热害是高温天气过程中高温强度及其持续时间综合作用的结果。本文利用2011—2022年江南和华南茶区591个气象站点的日最高气温和茶树高温热害灾情资料,采用灾情反演、受试者工作特征曲线(ROC)、约登指数等方法,确定江南和华南茶... 详细信息

茶树高温热害是高温天气过程中高温强度及其持续时间综合作用的结果。本文利用2011—2022年江南和华南茶区591个气象站点的日最高气温和茶树高温热害灾情资料,采用灾情反演、受试者工作特征曲线(ROC)、约登指数等方法,确定江南和华南茶区茶树高温热害临界阈值。结果表明:以连续14天日最高气温的滑动平均值(T_(14))作为判断江南和华南茶区茶树是否发生高温热害的指示因子,ROC曲线的AUC值为0.942,模型结果极好,且T_(14)=34.5℃时,约登指数最大,由此得到江南和华南茶区茶树高温热害临界阈值为T_(14)≥34.5℃。利用随机预留样本、茶树高温热害个例样本和典型高温热害过程验证该临界阈值,发现随机预留样本的总体准确度为87.5%,个例样本的总体准确度为84.1%,2022年江南和华南茶区茶树高温热害过程判识与灾情记录基本一致,说明本研究得到的茶树高温热害临界阈值可以用于江南和华南茶区的茶树高温热害动态监测与影响评估。

关键词：阈值厘定 ROC曲线灾情反演茶树高温热害

夏季热带太平洋海表温度与北极海冰年际关系的年代际变化

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地球物理学进展 2024年

作者：顾稷泰曾刚李忠贤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南京信息工程大学

本研究利用1979-2023年哈德来中心HadISSTv1.1数据集的月平均海表温度、海冰密集度资料及NCEP/NCAR全球大气再分析资料，分析了夏季热带太平洋海表温度与北极海冰年际关系的年代际变化及其可能机理。结果表明，夏季热带中太平洋海表温... 详细信息

本研究利用1979-2023年哈德来中心HadISSTv1.1数据集的月平均海表温度、海冰密集度资料及NCEP/NCAR全球大气再分析资料，分析了夏季热带太平洋海表温度与北极海冰年际关系的年代际变化及其可能机理。结果表明，夏季热带中太平洋海表温度与同期波弗特海海冰关系在2001年前后发生了显著的年代际变化，特征为由相关性不显著转变为显著的正相关，其原因在于热带中太平洋海表正温度异常由弱转强。2001-2023年期间，由于热带中太平洋海表温度异常，增强了局地大气垂直运动，加强Rossby波的经向传播，在环流场上形成 “+-+-”的经向四极波列，为波弗特海海冰正异常创造了有利的平流与辐射条件，使得热带中太平洋海表温度与波弗特海海冰关系表现为显著正相关。同时，我们也利用Liang-Kleeman信息流验证了热带中太平洋海表温度异常仅能单方面影响波弗特海海冰的变化。1979-2000年，由于热带中太平洋海表温度正异常偏弱，难以激发到达高纬地区的波列，因此热带中太平洋海表温度与波弗特海海冰相关性不显著。

关键词：热带太平洋海表温度波弗特海海冰年际关系年代际变化

MJO对2020年夏季中国东部持续性降水的维持作用

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大气科学 2024年第3期48卷 1157-1172页

作者：赵起帆周洋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/南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/南京信息工程大学大气科学学院南京210044

本文利用美国NOAA的CMORPH降水和NCEP的CFSv2再分析资料、欧洲中心ERA-5再分析数据、Wheeler和Hendon的MJO指数等资料和敏感性数值试验分析了MJO对2020年夏季中国东部持续性降水的影响机制。通过相关、回归、波源分析等方法发现:(1)与... 详细信息

本文利用美国NOAA的CMORPH降水和NCEP的CFSv2再分析资料、欧洲中心ERA-5再分析数据、Wheeler和Hendon的MJO指数等资料和敏感性数值试验分析了MJO对2020年夏季中国东部持续性降水的影响机制。通过相关、回归、波源分析等方法发现:(1)与往年相比,2020年夏季风雨带在我国华南和长江中下游地区长时间维持,使得该地区季风降水具有明显的极端性特征;(2)同时,我国东部大气中高层位势高度出现负异常,伴随着水汽辐合和低层大气不稳定,均有利于2020年夏季强降水的维持;(3)2020年夏季MJO活跃于1、2位相,其振幅在10~30天具有显著的周期。MJO在非洲和印度洋产生显著的Rossby波源,该波源激发的波列沿急流传播,造成了我国东部位势高度负异常的维持,同时也有利于我国东部夏季降水的维持;(4)通过敏感性试验进一步验证,MJO的在10~30天的信号有利于在我国东部500 hPa上空形成负的位势高度异常,有利于该区域降水增加。

关键词： Madden-Julian振荡(MJO) Rossby波源季风降水中国东部

不确定环境下考虑偏好调整效率的非加性BWM应急群决策方法

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系统科学与数学 2024年

作者：肖婧梅蔡玫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信息工程大学管理工程学院

针对应急群决策过程中决策属性间的互补和冗余效应,以及不一致偏好信息调整效率低下的问题,建立了基于模糊测度理论和最优最劣方法(BWM)的应急群决策模型.首先,鉴于应急决策环境的复杂性和决策者偏好的不确定性,利用灵活语言偏好关系刻... 详细信息

针对应急群决策过程中决策属性间的互补和冗余效应,以及不一致偏好信息调整效率低下的问题,建立了基于模糊测度理论和最优最劣方法(BWM)的应急群决策模型.首先,鉴于应急决策环境的复杂性和决策者偏好的不确定性,利用灵活语言偏好关系刻画决策个体关于属性间的偏好强度,并基于最小偏好调整的思想建立最小信息损失模型,以产生群体关于属性的成对比较偏好向量.其次,为了保证应急决策的时效性与决策结果的合理性,提出考虑偏好调整效率的非加性BWM优化模型,该模型既能体现属性互补与冗余效应对应急方案排序的影响,又能实现BWM方法决策效率的提升.最后,以郑州特大暴雨突发应急事件为例验证了所提方法的可行性和有效性,为提升应急决策的决策效率与决策质量提供参考.

关键词：偏好调整效率非加性BWM 属性交互灵活语言应急群决策

秋季北大西洋马蹄型海温异常与初冬我国气温年际变化的联系

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大气科学 2024年第3期48卷 1131-1143页

作者：李忠贤王庭轩曾刚邓伟涛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南京210044 南京信息工程大学大气科学学院南京210044

本文基于Hadley中心的海表温度资料、全国160站气温资料以及National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research(NCEP/NCAR)的再分析资料,运用经验正交函数(empirical orthogonal function,EOF)分解和相关分析等多种统计方法,研究了1951~2020年秋季(9~11月)北大西洋海温年际异常的主要特征及其对初冬(12月)我国气温异常的影响。结果表明:秋季北大西洋海温异常EOF的第一模态是纽芬兰岛东南部海温为负(正)距平,北大西洋副极地和副热带及其东部海温为正(负)距平的马蹄型海温模态,方差贡献率为20.5%。研究表明,秋季北大西洋马蹄型海温异常与我国大部分地区初冬气温异常有显著的正相关关系,即秋季北大西洋马蹄型海温模态呈正位相时,我国大部分地区初冬气温偏高,反之,我国大部分地区初冬气温偏低。进一步分析表明,秋季北大西洋马蹄型海温异常能够持续到初冬。当秋季北大西洋马蹄型海温呈正(负)位相时,初冬北大西洋副极地和副热带海温异常通过加热(冷却)异常能够引起局地对流层上层的辐散(辐合)运动,并且激发出南、北两支Rossby波列。其中,北支波列由北大西洋副极地向东北方向传播至巴伦支海附近,然后沿西伯利亚向东南方向传播至我国上空;南支波列由北大西洋副热带向东传播至我国上空。在南、北支波列的影响下,我国上空对流层上层出现异常辐合(辐散),与之伴随的异常下沉(上升)运动使得我国上空云量减少(增加),到达地表的短波辐射增加(减少),同时地表向低层大气传输的长波辐射增加(减少),在非绝热加热的作用下,我国大部分地区气温偏高(偏低)。利用NCAR Community Atmosphere Model version 5.3(CAM5.3)模式模拟了北大西洋马蹄型海温异常对初冬大气环流、辐射强迫和气温的影响,模拟结果与观测资料统计分析结果基本一致,进一步表明该海温模态能够激发出遥相关波列,影响东亚大气环流异常,通过非绝热加热的作用影响我国气温异常的年际变化。

关键词：北大西洋海温初冬气温非绝热加热年际变化