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冬春两湖盆地地区大气气溶胶污染的年代际变化特征及其与东亚经向风南北反相位的联系

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大气科学 2024年第2期48卷 773-788页

作者：姜玉洁张玲朱寿鹏白永清智协飞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南京210041 中国气象局武汉暴雨研究所暴雨监测预警湖北省重点实验室武汉430205

基于MERRA-2及ERA5逐月再分析资料,本文采用EOF分析、线性回归和合成分析等方法,分析了1980~2020年长江流域中游两湖盆地地区气溶胶光学厚度(AOD)的年代际变化特征及东亚经向风南北反位相模态对其的影响。结果表明,在年代际尺度上两湖... 详细信息

基于MERRA-2及ERA5逐月再分析资料,本文采用EOF分析、线性回归和合成分析等方法,分析了1980~2020年长江流域中游两湖盆地地区气溶胶光学厚度(AOD)的年代际变化特征及东亚经向风南北反位相模态对其的影响。结果表明,在年代际尺度上两湖盆地地区AOD呈现非线性的变化趋势,20世纪80、90年代处于低值,21世纪初AOD持续升高,2010年后开始下降。空间场上表现为全区一致的变化特征,高值区主要位于两湖盆地中部,以洞庭湖为中心呈南北纵向分布。进一步对两湖盆地AOD年代际变化与大气环流异常关系的分析表明,在东亚经向风南北反相模的影响下,偏北风输送是影响两湖盆地AOD年代际变化的主要气象原因。在年代际尺度上,当西伯利亚高压的强度、面积增大,东亚大槽西移,西北太平洋副热带高压脊线南移时,东亚经向风南北反相模趋于正相位(即长江以北有异常偏南风、长江以南有异常偏北风)。此时,两湖盆地位于气旋性环流异常的底部,在异常的偏北风的作用下,西北地区的气溶胶向两湖盆地输送加强。且两湖盆地处于两个异常气旋性环流的中间,气压梯度小,风速偏弱,使得两湖盆地气溶胶输入大于输出,促进21世纪初AOD年代际升高。

关键词： AOD (aerosol optical depth) 年代际两湖盆地冬春经向风南北反相模

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我国冬油菜的气候灾损变化及其对ENSO响应

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灾害学 2024年第4期39卷 108-114页

作者：黄进张方敏胡正华南京信息工程大学、气象灾害预报预警与评估协同创新中心/生态与应用气象学院南京江苏210044

构建冬油菜气候灾损与ENSO事件的可能关系有利于应对气候变化对油料供给的影响。基于12个主产省市1980—2019年的冬油菜单产序列,通过H-P滤波与时序全局主成分分析识别了气候灾损的年代差异。此外,梳理了主要气象灾害以及不同ENSO年型... 详细信息

构建冬油菜气候灾损与ENSO事件的可能关系有利于应对气候变化对油料供给的影响。基于12个主产省市1980—2019年的冬油菜单产序列,通过H-P滤波与时序全局主成分分析识别了气候灾损的年代差异。此外,梳理了主要气象灾害以及不同ENSO年型对灾损的影响,进而探讨了9种ENSO指数的预判作用。主要结果如下:①冬油菜种植效率的区域均衡性呈现出显著的上升趋势;②多数省市的气候灾损在1980s和1990s有着更高强度;③冻灾和雹灾对冬油菜种植有着更不利的影响;④ENSO强冷事件支配年份的气候灾损明显更高;⑤极端东部热带太平洋海表温度等因子驱动的分类模型对灾损年景有着较好的预判效果。

关键词：气候灾损冬油菜 ENSO 单产 H-P滤波

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花期低温对草莓叶片光系统荧光特性及保护酶活性的影响

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中国农业气象 2024年第2期45卷 178-188页

作者：徐佳晴杨再强袁昌洪罗靖王灿月张涵奇姜楠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 江苏省农业气象重点实验室南京210044 江苏省泰州市气象局泰州225300

以草莓品种“赛娃”(Fragaria ananassa ***)为试材,于2022年11-12月在南京信息工程大学开展人工环境控制试验。11月中旬草莓苗进入开花期,挑选长势一致的草莓苗放入人工气候室进行低温处理。温度设置3个水平,即5℃(日最低气温)/15℃(... 详细信息

以草莓品种“赛娃”(Fragaria ananassa ***)为试材,于2022年11-12月在南京信息工程大学开展人工环境控制试验。11月中旬草莓苗进入开花期,挑选长势一致的草莓苗放入人工气候室进行低温处理。温度设置3个水平,即5℃(日最低气温)/15℃(日最高气温)、10℃/20℃和15℃/25℃(CK),处理持续时间为3d、6d和9d。测定不同低温持续天数下草莓叶片光系统荧光诱导动力学参数和保护酶活性等指标,以期了解低温对草莓叶片光系统荧光特性及保护酶活性的影响。结果表明:(1)在日最低温5~15℃范围内,随着温度的降低,持续时间的延长,草莓叶片单位反应中心吸收的光能(ABS/RC)、单位反应中心耗散掉的能量(DIo/RC)和单位反应中心捕获的用于还原QA的能量(TRo/RC)均有所升高,但单位反应中心捕获的用于电子传递的能量(ETo/RC)下降。日最低温5℃持续9d处理的ABS/RC、DIo/RC分别为CK的1.367倍和1.718倍。日最低温10℃持续3d、6d、9d和日最低温5℃持续9d的TRo/RC分别较CK增加了7.42%、14.66%、25.27%和30.48%,而ETo/RC分别较CK下降了1.71%、20.39%、26.65%和28.32%。用于热耗散的量子比率(φDo)随着低温持续时间的延长而显著增大,日最低温5℃持续3d和9d时分别较CK升高了12.34%和25.32%。然而用于电子传递的量子产额(φEo)随低温持续时间的延长而降低,日最低温5℃持续3d和9d分别较CK下降了27.92%和43.02%。(2)随着温度的降低和低温持续时间的延长,草莓叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)的活性和丙二醛(MDA)含量逐渐增加。日最低温5℃持续6d时SOD和POD的活性达到最大,分别为CK的1.39倍和2.03倍,CAT受低温影响变化幅度较小。日最低气温5℃持续9d的MDA含量最高,为CK的2.10倍。研究显示低温会破坏草莓叶片光系统的结构和功能,光化学效率下降,以热量散失的能量增加,导致PSⅡ供体侧提供电子的能力下降,电子传递效率降低,草莓叶片会激发体内的抗氧化系统,对环境产生一定的抵抗能力,表现为SOD、POD、CAT的活性较CK相比均有不同程度的升高,但细胞膜结构仍有一定损伤,膜透性增加。

关键词：草莓低温叶绿素荧光保护酶丙二醛含量

不同物理约束方案下西北地区夏季降水的未来预估对比

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气候变化研究进展 2024年第4期20卷 403-415页

作者：周天仪江志红李伟孙岑霄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联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044

近年来,各种证据表明我国西北地区降水呈现增加的趋势,在未来变暖背景下,西北地区降水如何变化,成为我国学术界和社会广泛关注的问题。文中采用了两种基于物理关系的约束(优选)方法,即涌现约束和帕累托最优集合方案,选择了显著影响夏季... 详细信息

近年来,各种证据表明我国西北地区降水呈现增加的趋势,在未来变暖背景下,西北地区降水如何变化,成为我国学术界和社会广泛关注的问题。文中采用了两种基于物理关系的约束(优选)方法,即涌现约束和帕累托最优集合方案,选择了显著影响夏季西北地区降水的物理因子热带印度洋海温和东亚副热带200 hPa纬向风,对25个CMIP6模式给出的SSP585情景下21世纪末期夏季西北地区降水进行了不同约束方案的预估及对比。结果表明:相对于1995—2014年,基于CMIP6模式集合平均得到的21世纪末期夏季西北地区平均降水增加23%,未经约束的不确定性范围为-8.4%~61.7%。通过热带印度洋海温(东亚副热带200 hPa纬向风)涌现约束后,21世纪末期夏季西北地区降水增加24%(19%),不确定性范围减小为-8.4%~52%(-9%~45%),不确定性分别降低了15%(21%)。进一步利用三变量(中国西北夏季历史降水、热带印度洋海温、东亚副热带200 hPa纬向风)的帕累托最优集合方案得到21世纪末期夏季西北地区平均降水变化增加28%,范围为8%~44%,降低了近39%的不确定性范围。同时帕累托最优集合表明降水增多的区域主要集中在西北地区中部与西部,最大降水增幅达到60%以上。

关键词： CMIP6 帕累托最优集合方案涌现约束降水

中国夏季边界层高度及其主要影响因子的分区研究

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大气科学 2024年第3期48卷 1201-1216页

作者：吴雯璐陈海山郭建平许智棋张潇艳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京210044 南京信息工程大学大气科学学院南京210044 中国气象科学研究院北京100081 中国气象局北京城市气象研究院北京100089

中国区域下垫面复杂且边界层热力和动力影响因子众多,目前缺乏对全国范围内边界层高度及其影响因子的综合分析。本文基于2012~2016年L波段高分辨率探空资料,采用K-prototypes算法结合12个可能影响因子将中国夏季边界层高度进行了聚类分... 详细信息

中国区域下垫面复杂且边界层热力和动力影响因子众多,目前缺乏对全国范围内边界层高度及其影响因子的综合分析。本文基于2012~2016年L波段高分辨率探空资料,采用K-prototypes算法结合12个可能影响因子将中国夏季边界层高度进行了聚类分析,以探讨中国夏季边界层高度的区域性特征和主要影响因子。结果表明,中国区域100个站点08、14、20时(北京时,下同)的边界层高度均可划分为东北、东南、西北和西南4个区域。在此基础上,分析了三个不同时次不同区域边界层高度的主要影响因子,并探究这些因子影响不同热力状态下边界层发展的可能机理。结果表明:稳定边界层早(08时)、晚(20时)的发展主要受风速湍流动力作用的影响,而中午14时的发展与间歇性湍流作用密切相关。中性和对流边界层的发展在早上也主要受风速的驱动,而在中午则主要受较高地表温度和较大地表净辐射通量所引起的湍流热力作用驱动。此外,东北地区的云量和比湿、东南地区的潜热通量、西北地区的感热通量和比湿、西南地区的感热通量和土壤湿度也会通过对热力湍流的直接或间接影响,从而影响该区域中性和对流边界层的发展。晚上,由于东西时差的影响,在东部地区,风速开始成为中性和对流边界层高度的主要影响因子,而西部地区边界层高度的主要影响因子仍为热力因子。值得注意的是,北部地区的叶面积指数可以通过植被蒸腾作用改变比湿,从而影响边界层的发展;东北地区地表气压的变化可以通过影响气流的上升和下沉运动从而影响边界层的发展。

关键词：大气边界层高度影响因子聚类不同稳定度类型

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2022年夏季长江中下游高温异常：热带印度洋-太平洋海温异常的贡献

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大气科学学报 2024年

作者：金大超管兆勇王子佳闫尊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河海大学水文水资源学院

利用NCEP/NCAR再分析资料、ERSST v5海表温度资料和大气环流模式，分析了2022年夏季热带印度洋-太平洋海温异常对长江中下游地区高温事件的影响机理及相对贡献。研究表明，此次高温异常事件受La Ni?a事件和负位相IOD事件的共同影响，长... 详细信息

利用NCEP/NCAR再分析资料、ERSST v5海表温度资料和大气环流模式，分析了2022年夏季热带印度洋-太平洋海温异常对长江中下游地区高温事件的影响机理及相对贡献。研究表明，此次高温异常事件受La Ni?a事件和负位相IOD事件的共同影响，长江中下游地区的温度异常为0.86 ℃、为近40 a来最高，且温度正异常的极大值位于河南和湖北两省交界处的西侧。热带印度洋和太平洋海温异常引起了长江中下游约0.22 ℃的增温，对长江中下游地区此次高温异常所作贡献为25.66%。La Ni?a事件和负位相IOD事件可通过增强西太平洋副热带高压，进而有利于维持长江中下游地区的异常下沉运动，为高温事件的发生提供了有利条件。

关键词： 2022年夏季长江中下游地区高温异常热带印度洋-太平洋海温异常

DNDC模型在稻田水肥管理中的应用研究进展

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生态学杂志 2024年第7期43卷 2198-2207页

作者：万佳静景元书吉梦宇孙琪娜南京信息工程大学应用气象学院/气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 江苏省农业气象重点实验室南京210044

稻田生态系统是重要的碳库,它具有碳源和碳汇双重功能。充分发挥稻田碳汇功能对推进低碳绿色农业生产方式和保障农业可持续发展具有重要意义。稻田水肥管理模式很大程度上影响了温室气体的排放和稻田碳固存能力。本文综述了近年来DNDC... 详细信息

稻田生态系统是重要的碳库,它具有碳源和碳汇双重功能。充分发挥稻田碳汇功能对推进低碳绿色农业生产方式和保障农业可持续发展具有重要意义。稻田水肥管理模式很大程度上影响了温室气体的排放和稻田碳固存能力。本文综述了近年来DNDC模型在稻田水肥管理中的应用研究进展。从稻田生态系统固碳减排角度出发,总结了稻田水肥管理措施对温室气体CH4和N2 O排放、土壤碳库和作物生产固碳的影响,评价了不同稻田轮作模式的固碳减排效应,并展望了DNDC模型在未来稻田生态系统的应用前景。研究结果将为未来稻作生产固碳减排,实现农业生产可持续发展提供理论参考。

关键词：生物地球化学模型农田固碳减排敏感性分析

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不同应对措施对高温胁迫下夏玉米生长的影响

玉米科学 2024年第3期32卷 67-73页

作者：刘忠贤张琪杨再强姚嫚南京信息工程大学应用气象学院南京210044 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/江苏省农业气象重点实验室南京210044

通过文献检索共获得52篇缓解夏玉米受高温影响的相关试验性文献,以不采取任何措施为对照,基于Meta分析方法定量研究高温胁迫下采取不同应对措施对夏玉米的影响。结果表明,高温胁迫下,选用耐热型夏玉米品种对产量的提升效果最优,达27.62%... 详细信息

通过文献检索共获得52篇缓解夏玉米受高温影响的相关试验性文献,以不采取任何措施为对照,基于Meta分析方法定量研究高温胁迫下采取不同应对措施对夏玉米的影响。结果表明,高温胁迫下,选用耐热型夏玉米品种对产量的提升效果最优,达27.62%,选用耐热性品种主要提高夏玉米的授粉结实能力。施用植物生长调节剂、施肥和调整播期可分别使夏玉米产量提高23.55%、19.15%和13.15%,施用植物生长调节剂主要影响穗位叶抗氧化酶活性,施肥对穗位叶净光合速率的提高效果最突出。综合分析表明,选用耐热型品种是缓解夏玉米高温热害最直接有效的方法,在此基础上可通过施用植物生长调节剂、施肥和调整播期进一步缓解高温所带来的不利影响。

关键词：夏玉米高温胁迫应对措施 Meta分析

基于改进版NUIST CFS1.1的热带大气季节内信号及其对中国气温降水影响的预测评估

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大气科学学报 2024年第2期47卷 284-299页

作者：伍继业谢欣芮罗京佳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/气候与应用前沿研究院江苏南京210044

基于南京信息工程大学次季节气候预测系统(NUIST CFS1.1),通过调整成员的大气初始化方案并优化了集合预测方案,构建了性能更优、计算成本更低的9成员NUIST CFS1.1 Pro系统。进一步基于实时多变量Madden-Julian Oscillation(MJO)指数和... 详细信息

基于南京信息工程大学次季节气候预测系统(NUIST CFS1.1),通过调整成员的大气初始化方案并优化了集合预测方案,构建了性能更优、计算成本更低的9成员NUIST CFS1.1 Pro系统。进一步基于实时多变量Madden-Julian Oscillation(MJO)指数和两类北半球夏季季节内振荡(Boreal Summer Intraseasonal Oscillation,BSISO)指数BSISO1和BSISO2,评估了该预测系统对热带不同季节的大气季节内振荡(ISO)的预测技巧。结果表明,NUIST CFS1.1 Pro能分别提前26、17、12 d有效预测(距平相关高于0.5)MJO、BSISO1、BSISO2,对强事件(振幅>1)的有效预测时长能分别延长到30、21、13 d。此预测性能对比国内其他最新次季节动力模式如BCC_CSM2和FGOALS-f2有一定优势,同时在与国际S2S计划的8个主要业务预测系统的技巧对比中,NUIST CFS1.1 Pro在冬季MJO和夏季BSISO1预测上处于较为领先的水平,BSISO2的预测则处于中等水平;对不同位相的计算技巧显示,冬季MJO和夏季BSISO1的2、3、6、7位相较其他位相技巧更高。进一步的分析表明,NUIST CFS1.1 Pro能提前5候准确把握冬季MJO的东传特征,并能在一定程度上预测出其对我国气温异常的影响,尤其是对位相2、3时候的冷异常预测;而在夏季,则能提前4候正确预测BSISO1的北传、西北传特征,尤其能较好地预测西北太平洋上的对流和低层环流异常,从而成功预测出BSISO1造成的我国东部地区降水异常的空间形态。然而预测的强度较观测偏弱,这需要进一步的工作来改进。

关键词：热带大气季节内振荡次季节预测中国气温降水