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考虑误差异分布的赣江流域径流概率预报

水文 2025年

作者：蒋晓蕾沈静郭洛夫杰罗凤春付晓雷梁忠民扬州大学水利科学与工程学院水利部水文气象灾害机理与预警重点实验室南京信息工程大学河海大学水灾害防御全国重点实验室河海大学

以赣江流域为研究对象，基于CN05.1降水数据和SWAT（Soil and Water Assessment Tool Model）模型，进行确定性径流预报，在此基础上，分析预报误差规律，采用考虑误差异分布的HRD（Heterogeneous Residual Distribution）方法，通过误... 详细信息

以赣江流域为研究对象，基于CN05.1降水数据和SWAT（Soil and Water Assessment Tool Model）模型，进行确定性径流预报，在此基础上，分析预报误差规律，采用考虑误差异分布的HRD（Heterogeneous Residual Distribution）方法，通过误差标准化模块和高斯变换模块消除流量对误差的影响，构建高斯误差的时间序列关系，估计误差的概率分布，进而实现径流概率预报。通过1963—2013年水文气象数据分析表明：（1）SWAT模型在外洲站的日径流模拟纳什效率系数在0.84以上，洪量误差和年平均洪峰误差均在10%以内，模拟精度较好；（2）HRD模型能够考虑流量级别对预报误差的影响，提供合理的概率预报结果，预报区间的覆盖率判定系数在0.66以上，且中位数预报和均值预报均优于SWAT模型预报结果，基准系数在0.64以上。研究可以为高精度径流预报提供新的思路，对流域水资源管理和防洪减灾具有重要的理论和实践意义。

关键词：赣江流域径流概率预报误差异分布性

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复杂地形区域一次雹暴过程的观测及模拟研究

成都信息工程大学学报 2025年第1期40卷 85-93页

作者：任薪儒周筠珺罗喜平曾勇杨哲邹书平成都信息工程大学大气科学学院气候与环境变化联合实验室四川成都610225 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江苏南京210044 贵州省人工影响天气办公室贵州贵阳550081

为提高中国西南复杂地形区域雹暴预报水平,对该区域内一次典型雹暴过程中的地形作用、微物理过程及成雹机制进行系统分析,并采用全弹性三维对流云模式进行数值模拟。结果表明:(1)雹暴过程为冷空气侵入型,地形对低层暖湿气流的阻拦导致... 详细信息

为提高中国西南复杂地形区域雹暴预报水平,对该区域内一次典型雹暴过程中的地形作用、微物理过程及成雹机制进行系统分析,并采用全弹性三维对流云模式进行数值模拟。结果表明:(1)雹暴过程为冷空气侵入型,地形对低层暖湿气流的阻拦导致水汽的积累,同时高原槽引导的冷空气触发雹暴。(2)近地面层或500~300 hPa高度层的>8×10^(-5)/s的涡度中心、750 hPa高度存在散度4 K/km、0~6 km垂直风切变>15 m/s这几个阈值可以为西南复杂地形区域的雹暴过程提供预警。(3)32.03 m/s的强垂直风切变和旋转速度达19.85 m/s、厚度超3 km的强中气旋是降雹单体的主要维持机制。(4)雹胚主要由雪晶撞冻过冷雨滴产生,低密度霰在沉降过程中凇附云水和过冷雨滴增长成雹是主要的成雹机制。对贵州地区雹暴过程的预报具有一定指导作用。

关键词：雹暴大气物理云模式微物理地形作用

WRF动力降尺度方法在广东近海风资源评估中的适用性分析

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海洋预报 2025年

作者：杜梦蛟王臻臻张磊文仁强李华夏静雯辛欣易侃贾天下中国长江三峡集团有限公司科学技术研究院中国长江三峡集团有限公司广东分公司宁波市鄞州区气象局南京信息工程大学水利部水文气象灾害机理与预警重点实验室/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水文与水资源工程学院

利用WRF模式对ERA5再分析数据进行动力降尺度，获得近海高分辨率的WRF数据，并利用3座测风塔观测数据对WRF高分辨率数据和ERA5再分析数据进行适用性分析。结果表明：WRF模式得到的风速与观测更为接近，ERA5易低估各层风速；WRF和ERA5对... 详细信息

利用WRF模式对ERA5再分析数据进行动力降尺度，获得近海高分辨率的WRF数据，并利用3座测风塔观测数据对WRF高分辨率数据和ERA5再分析数据进行适用性分析。结果表明：WRF模式得到的风速与观测更为接近，ERA5易低估各层风速；WRF和ERA5对广东近海主导风向的再现能力基本一致，且均能反映主导风向；WRF和ERA5风速的时间序列与观测的相关性都很高，均通过99%显著性检验；相较于ERA5，WRF拟合得到的威布尔参数与观测更为接近。因此相较于ERA5，WRF模拟数据更适用于对广东风能资源的评估。而后利用WRF得到的广东近海风资源空间分布则表明，广东近海风能密度大(> 200 W/m2)，有效风速的出现频率高（> 0.88），且具有单一或两个主导风向，以上特征有利于广东近海的风能资源开发。

关键词：风能资源适用性评估海上风电 WRF模式

基于多层感知机模型的长三角水稻种植区净生态系统碳通量模拟

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高原气象 2025年第1期44卷 191-200页

作者：席闻阳何建军王智麟郭立峰李亚荣中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室/中国气象局大气化学重点开放实验室北京200081 海南大学海洋科学与工程学院海南海口570228 南京信息工程大学计算机与软件学院江苏南京210044 兰州大学大气科学学院甘肃兰州730000

中国长江三角洲地区(以下简称长三角地区)是典型的水稻种植区,其碳源汇对区域气候和环境具有重要影响。本文系统地分析了长三角地区净生态系统碳交换量(net ecosystem exchange,NEE)与各个气象因子之间的关系,发现NEE与太阳短波辐射的... 详细信息

中国长江三角洲地区(以下简称长三角地区)是典型的水稻种植区,其碳源汇对区域气候和环境具有重要影响。本文系统地分析了长三角地区净生态系统碳交换量(net ecosystem exchange,NEE)与各个气象因子之间的关系,发现NEE与太阳短波辐射的相关性最强,其次与湿度相关参量(饱和水汽压差、相对湿度)等呈现较强的相关性。同时,NEE与太阳辐射、气温、湿度因子、风速和摩擦速度的相关性呈现明显的昼夜变化。基于上述分析,本文利用NEE和气象观测数据构建了长三角水稻下垫面多层感知机(Multilayer perceptron,MLP)NEE模拟模型,评估了模型的模拟效果及其时空稳定性。构建的MLP模型能较好地拟合NEE,训练集模拟的NEE与观测值的相关系数达到0.88,均方根误差为5.34μmol·m^(-2)·s^(-1);MLP模型在模拟长三角水稻季NEE时表现良好,在东台和寿县站点的模拟NEE结果与观测值的相关系数均高于0.78,模型具有较好的时空稳定性;MLP模型模拟白天平均NEE的效果好于夜间平均NEE的效果。研究结果揭示了影响水稻碳循环的主要气象因子,为认识长三角水稻种植区碳循环时空分布特征提供支撑,对准确评估全球和区域碳通量具有重要意义。

关键词：机器学习 MLP模型 NEE 长江三角洲地区水稻种植区

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鄱阳湖全天候水位-面积逐日数据集（2014—2023年）

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湖泊科学 2025年

作者：李昕悦谢涛马荣华南京信息工程大学遥感与测绘工程学院中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与流域水安全重点实验室中国科学院大学南京学院

在气候变化与人类活动的影响下，鄱阳湖洪涝灾害和干旱频发，严重影响鄱阳湖流域的生态环境。本研究旨在通过雷达遥感技术，准确监测鄱阳湖水域面积全天候的时空动态变化，为鄱阳湖水资源评估和旱涝灾害预警提供科学依据。基于2014—202... 详细信息

在气候变化与人类活动的影响下，鄱阳湖洪涝灾害和干旱频发，严重影响鄱阳湖流域的生态环境。本研究旨在通过雷达遥感技术，准确监测鄱阳湖水域面积全天候的时空动态变化，为鄱阳湖水资源评估和旱涝灾害预警提供科学依据。基于2014—2023年Sentinel-1影像，分别利用单波段阈值法、双极化水体指数以及谱间关系法，结合最大类间方差法自适应确定阈值提取水体，通过精度评价，选定最优提取方法，应用于全天候鄱阳湖水域面积提取。结合星子站、湖口站水位数据，揭示水位变化与湖泊水域面积关系。得到鄱阳湖全天候水位-面积逐日数据集，该数据集包括2014—2023年共424期鄱阳湖水域栅格数据、水域面积汇总数据以及星子站、湖口站水位数据，数据集存储为.tif、.xlsx格式。同时，利用湖泊水域面积时间序列曲线的扰动事件识别方法，识别2020年和2022年面积突变的主要因素。结果表明：谱间关系法结合最大类间方差的阈值分割法的提取精度最优(总体精度>95%);2016—2023年间，鄱阳湖的水域面积呈现显著的年内变化，主要集中在河道以及湖中部。水位与面积变化总体趋于一致，水位≥14 m时，水位变化与湖泊水域面积变化呈现显著正相关。从湖泊时间序列扰动结果分类可以看出，2020年湖泊水域面积扩张的主要原因是自然因素，2022年湖泊水域面积骤减的主要原因是人为因素。

关键词：水域面积鄱阳湖 Sentinel-1 Google Earth Engine 时序变化

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大气气溶胶硝酸盐氧同位素异常值测定方法

分析化学 2021年第2期49卷 253-262页

作者：俞浩然曹芳张雯淇赵祝钰章炎麟南京信息工程大学气候与环境变化国际合作联合实验室大气环境中心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

改造了稳定同位素比质谱仪的外设设备,优化了细菌反硝化方法,并对金管高温热分解温度进行了讨论,建立了一种高灵敏度、高精度的适用于大气气溶胶硝酸盐氧同位素异常值(Δ;O-NO;)快速测定的方法。本方法前处理步骤耗时约4 h,测定时间仅需... 详细信息

改造了稳定同位素比质谱仪的外设设备,优化了细菌反硝化方法,并对金管高温热分解温度进行了讨论,建立了一种高灵敏度、高精度的适用于大气气溶胶硝酸盐氧同位素异常值(Δ;O-NO;)快速测定的方法。本方法前处理步骤耗时约4 h,测定时间仅需15 min,所需样品含氮量检出限0.4μg N(Δ;O测定精确度达到0.6‰),在0.8μg N水平具有更好的测定精度(Δ;O测定精确度可达到0.19‰)。利用反硝化细菌（ATCC13985）将样品中的硝酸盐转化为N;O,再利用自动进样器以及预浓缩装置将细菌反硝化,产生的N;O气体通入纯金反应管热分解为N;和O;,继而进入MAT253稳定同位素比质谱仪测定其δ;N、δ;O、δ;O,并计算Δ;O。根据Δ;O国际标准样品建立Δ;O标准曲线,可换算出样品中硝酸盐的Δ;O,使用相同步骤可获得样品中硝酸盐的δ;N。使用0.8μg含氮量IAEA-NO-3标准样品进行方法验证,Δ;O测定精确度可达到0.19‰,与真实值差值最小可达0.04‰。本方法具有灵敏度高、测定精确度高、测定速度快、前处理步骤简单、实验流程安全的优点。本方法在0.4μg N低浓度水平样品测定时Δ;O测定精确度可达到0.6‰,δ;N测定精确度可达到0.3‰,因此,在适用于大气气溶胶样品的Δ;O及δ;N测定的同时,调整样品处理方法后,本方法也可用于雨水、雪水等低浓度大气环境样品的Δ;O及δ;N测定。

关键词：大气气溶胶硝酸盐细菌反硝化法氧同位素异常值

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大气气溶胶硝酸盐中稳定氮氧同位素比值测定

分析化学 2019年第6期47卷 907-915页

作者：赵祝钰曹芳张雯淇翟晓瑶方言范美益章炎麟南京信息工程大学气候与环境变化国际合作联合实验室大气环境中心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

改进了两步化学还原法的pH值、反应时间、镉粉种类、NaCl浓度等条件,测定了大气气溶胶硝酸盐的氮、氧同位素比值。将样品溶液中的硝酸盐通过两步还原为氧化亚氮气体(NO),将产生的NO通过自动进样器以及预浓缩装置进入MAT253稳定同位素比... 详细信息

改进了两步化学还原法的pH值、反应时间、镉粉种类、NaCl浓度等条件,测定了大气气溶胶硝酸盐的氮、氧同位素比值。将样品溶液中的硝酸盐通过两步还原为氧化亚氮气体(NO),将产生的NO通过自动进样器以及预浓缩装置进入MAT253稳定同位素比质谱仪测定其氮、氧同位素比值。借助已知氮、氧同位素比值的国际标准样品建立了NO和NO~-的氮、氧同位素比值的标准曲线,通过公式即可换算样品中硝酸盐的氮、氧同位素比值。方法最小进样量只需0.8μg(以N计),氮、氧同位素的标准偏差分别为0.08‰和0.24‰。本方法原理明确,操作简便、快速,灵敏度与精度符合环境微量样品测试要求。将此方法应用于东北大气颗粒物样品的测定中,所测氮氧同位素比值特征可以有效区分硝酸盐来源与生成机制的季节差异。此方法适用于大气气溶胶样品以及雨水、雪水等大气低浓度环境样品的测定。

关键词：大气气溶胶硝酸盐化学还原法氮、氧同位素比值

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我国华北盛夏强降水频次的统计预报模型

中国科学:地球科学 2025年第1期 157-170页

作者：蒋顺莉韩婷婷周昕王会军尹志聪宋晓蕾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中国科学院大气物理研究所竺可桢-南森国际研究中心南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海)

近年来,我国华北地区强降水频发,造成了巨大的经济损失和人员伤亡.然而,目前对于强降水的短期气候预测水平十分有限.因此,本文基于3个独立的预测因子——前期2月印度洋海温(SST＿IO)、2月北亚积雪深度(SDE＿NA)和5月华北融雪(MSDE＿NC)... 详细信息

近年来,我国华北地区强降水频发,造成了巨大的经济损失和人员伤亡.然而,目前对于强降水的短期气候预测水平十分有限.因此,本文基于3个独立的预测因子——前期2月印度洋海温(SST＿IO)、2月北亚积雪深度(SDE＿NA)和5月华北融雪(MSDE＿NC),利用年际增量方法(the year-to-year difference, DY),建立了华北地区盛夏强降水频次(heavy precipitation days, HPDs)的季节预测模型.结果表明, SST＿IO通过太平洋-日本遥相关影响华北降水. SDE＿NA通过激发欧亚大陆上空Rossby波向东南传播,进而引起东亚反气旋异常来影响华北降水.MSDE＿NC异常往往伴随着后期盛夏局地的垂直运动异常和比湿异常,从而引起华北降水异常.该预测模型能很好地预测HPDs的年际变化特征,预测与观测的HPDs＿DY(HPDs)的相关系数分别为0.81和0.65.15个极端HPDs年的距平同号率为100%.在1982～2022年留一法交叉验证中, HPDs极值年份距平同号率高达100%,具有较低的均方根误差(1.14).在2013～2022年独立试报结果中,预测与观测的HPDs＿DY(HPDs)的相关系数分别为0.93和0.83,同时具有较高的Nash-Sutcliffe效率系数(0.82)和一致性指数(0.89).值得注意的是, 2015年、2016年、2017年、2021年和2022年独立试报结果与观测结果基本一致,这也表明了该预测模型对华北地区强降水频次预测的优异性能.

关键词：华北强降水年际增量方法季节预测海温积雪深度

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南亚高压强度与邻近地区垂直速度的相互依赖关系

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地球物理学报 2020年第9期63卷 3240-3250页

作者：王惠平施春华郭栋覃皓南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心/大气科学学院南京210044

利用ERA-Interim 1979—2018年6—8月的再分析资料,通过相关分析、信息流、合成分析等方法研究了南亚高压强度与其邻近地区垂直速度的相互依赖关系.结果表明:南亚高压在上对流层-下平流层区域具有上冷下暖的热力结构,冷、暖中心分别在70... 详细信息

利用ERA-Interim 1979—2018年6—8月的再分析资料,通过相关分析、信息流、合成分析等方法研究了南亚高压强度与其邻近地区垂直速度的相互依赖关系.结果表明:南亚高压在上对流层-下平流层区域具有上冷下暖的热力结构,冷、暖中心分别在70 hPa和250 hPa,以这两层的温度异常建立的温差指数可以反映南亚高压的强度.在不同时间尺度上,南亚高压强度与其邻近地区垂直速度的相互依赖关系是不同的.在月时间尺度上,南亚高压强度通过动力作用影响邻近地区的垂直速度,南亚高压增强(减弱)时,其东部地区的上升运动和西部地区的下沉运动同步增强(减弱);在日时间尺度上,南亚高压中部的垂直速度通过热力强迫影响南亚高压强度,南亚高压中部地区上升运动增强(减弱)时,南亚高压增强(减弱)且位置偏西(偏东).

关键词：南亚高压强度垂直速度温差指数依赖关系

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