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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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青藏高原东西部积雪效应的模拟对比分析

高原气象 2005年第3期24卷 357-365页

作者：刘华强孙照渤王举闵锦忠南京信息工程大学气象灾害与环境变化重点实验室

采用引入次网格尺度地形重力波拖曳的NCAR区域气候模式(RegCM2),以SMMR微波逐候积雪深度观测值为依据,加入较合理的积雪强迫,通过数值模拟,研究了青藏高原(下称高原)东、西部积雪异常对后期区域环流的不同影响。模拟结果的对比分析表明... 详细信息

采用引入次网格尺度地形重力波拖曳的NCAR区域气候模式(RegCM2),以SMMR微波逐候积雪深度观测值为依据,加入较合理的积雪强迫,通过数值模拟,研究了青藏高原(下称高原)东、西部积雪异常对后期区域环流的不同影响。模拟结果的对比分析表明,高原西部多雪对高原东部积雪存在正的反馈作用,有利于高原东部积雪的增加,而高原东部多雪对高原西部积雪的影响很小。高原西部积雪偏多和高原东部积雪偏多对后期大气温度场和高度场的影响具有基本相同的分布形态,只是影响强度有所不同。高原西部积雪的融化要迟于高原东部积雪,高原西部积雪效应的持续性较强。另外,高原西部多雪对高原东部积雪存在正的反馈作用,高原东部积雪的增加进一步加大了整个高原积雪的异常,因此,高原西部积雪偏多对后期环流的综合影响明显大于高原东部积雪偏多的影响。

关键词：青藏高原东、西部积雪异常数值模拟

太平洋SSTA对中国东部夏季降水的影响II——数值模拟

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热带气象学报 2005年第5期21卷 478-487页

作者：余贞寿孙照渤曾刚南京信息工程大学/气象灾害与环境变化重点实验室

基于观测分析的结果,采用NCAR CCM3模式,设计4组7个数值试验,研究太平洋海表温度异常对中国东部夏季降水影响及其可能的物理过程。结果表明:数值模拟与观测分析所得的结果一致,前期冬季西北太平洋黑潮海区海温异常,引起亚洲中高纬和东... 详细信息

基于观测分析的结果,采用NCAR CCM3模式,设计4组7个数值试验,研究太平洋海表温度异常对中国东部夏季降水影响及其可能的物理过程。结果表明:数值模拟与观测分析所得的结果一致,前期冬季西北太平洋黑潮海区海温异常,引起亚洲中高纬和东亚东部地区大气环流异常,导致长江流域夏季降水异常;前期春季赤道中东太平洋海温异常,西太平洋副热带高压异常;同期夏季北太平洋中纬中太平洋海区海温异常,激发夏季EUP遥相关型,影响东部夏季降水。

关键词：太平洋 SSTA 中国东部夏季降水数值模拟夏季降水异常西北太平洋副热带高压异常海表温度异常海温异常

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近50年华南前汛期降水、江淮梅雨和华北雨季旱涝特征对比分析

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大气科学 2006年第3期30卷 391-401页

作者：吴志伟江志红何金海南京信息工程大学气象灾害和环境变化重点实验室南京210044

利用全国160站逐月降水资料,统计分析了1951～2000年50年华南前汛期降水、江淮梅雨和华北雨季旱涝事件的分布特征,结果表明：近50年无论是华南前汛期降水、江淮梅雨还是华北雨季,旱（涝）事件频率相当,华南和江淮洪涝强度大于干旱强度,... 详细信息

利用全国160站逐月降水资料,统计分析了1951～2000年50年华南前汛期降水、江淮梅雨和华北雨季旱涝事件的分布特征,结果表明：近50年无论是华南前汛期降水、江淮梅雨还是华北雨季,旱（涝）事件频率相当,华南和江淮洪涝强度大于干旱强度,华北干旱与洪涝强度相当,华南前汛期降水和华北雨季总体呈趋旱的趋势,而江淮梅雨呈趋涝的趋势;华南前汛期降水年际变化最为显著,江淮梅雨次之,华北雨季最弱,年代际变化的情况正好相反;从同期500 hPa高度场来看,华南前汛期降水多少与其北侧有无低值系统向南发展关系密切,江淮梅雨和华北雨季均与副高相关显著,不同在于前者还和鄂霍茨克阻塞高压呈显著正相关,而后者受其西北侧中高纬地区的环流影响较大;从前期海温来看,华北雨季与大西洋西部和北太平洋海温关系比华南前汛期降水和江淮梅雨更为密切,江淮梅雨与中国近海海温相关关系最为显著,而华南前汛期降水与孟加拉湾附近海温相关最明显.

关键词：华南前汛期江淮梅雨华北雨季旱涝特征对比

1991—2010年全球湖泊表面温度效应的时空格局及生物物理因子拆分

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地理学报 2022年第9期77卷 2266-2279页

作者：吕恒王伟万梓文李雨竹楚淏然赖宇婧张珂菡石婕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

量化湖泊与邻近陆地的表面温度差异,拆分生物物理因子对其贡献是明确湖泊气候效应的基础。本文基于耦合CLM4.5的CESM模式模拟的1991—2010年全球气候数据,分析了全球湖泊表面温度效应(湖泊与邻近陆地的表面温度差异)的时空格局,利用IBP... 详细信息

量化湖泊与邻近陆地的表面温度差异,拆分生物物理因子对其贡献是明确湖泊气候效应的基础。本文基于耦合CLM4.5的CESM模式模拟的1991—2010年全球气候数据,分析了全球湖泊表面温度效应(湖泊与邻近陆地的表面温度差异)的时空格局,利用IBPM因子拆分理论量化了生物物理因子对其贡献。结果表明:①湖泊表面温度效应的季节变化明显,但年际变化不显著,北半球湖泊最强增温(4.37 K)和降温效应(-0.99 K)分别出现在9月和4月。②除干旱区湖泊呈降温效应外,其他气候区的湖泊以增温效应为主,热带湖泊增温效应最强。③湖泊表面温度效应的生物物理主控因子随气候区改变,湖陆之间的蒸发差异是干旱区湖泊呈降温效应的主控因子,较低的对流散热效率是热带和温带湖泊呈增温效应的主控因子,反照率差异和冰雪融化潜热分别对寒带、极地湖泊表面温度效应的正贡献和负贡献最大。全球尺度上,湖陆之间的对流效率差异(3.77±0.13 K)和蒸发差异(-2.01±0.1 K)对湖泊表面温度效应的正、负贡献最大。

关键词：湖泊表面温度生物物理因子时空变化因子拆分

广西十万大山背景点PM_(2.5)中非极性有机气溶胶组成及来源解析

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环境科学 2022年第6期43卷 2895-2905页

作者：邢佳莉曹芳王谦张煜娴章炎麟南京信息工程大学应用气象学院耶鲁大学-南京信息工程大学大气环境中心气候与环境变化国际合作联合实验室南京210044 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气象灾害教育部重点实验室南京210044 江苏省农业气象重点实验室南京信息工程大学应用气象学院南京210044

大气细颗粒物(PM_(2.5))中的非极性化合物包括多环芳烃(PAHs)和正构烷烃(n-alkanes)等,通常用于识别污染来源,且对人体健康和环境有很重要的影响.为探究广西背景点PM_(2.5)中非极性有机气溶胶的污染特征及来源,于2017年11月至2018年10月... 详细信息

大气细颗粒物(PM_(2.5))中的非极性化合物包括多环芳烃(PAHs)和正构烷烃(n-alkanes)等,通常用于识别污染来源,且对人体健康和环境有很重要的影响.为探究广西背景点PM_(2.5)中非极性有机气溶胶的污染特征及来源,于2017年11月至2018年10月,对野外采集的PM_(2.5)样品分析了其中17种多环芳烃和20种正构烷烃.结果表明,多环芳烃和正构烷烃全年的平均值分别为(4.28±4.25)ng·m^(-3)和(13.7±14.72)ng·m^(-3);季节变化规律均是:冬季[(7.86±5.19)ng·m^(-3)和(27.51±16.9)ng·m^(-3)]>春季[(2.73±1.76)ng·m^(-3)和(7.64±4.71)ng·m^(-3)]>秋季[(2.34±1.45)ng·m^(-3)和(7.01±4.55)ng·m^(-3)]>夏季[(1.91±1.67)ng·m^(-3)和(3.98±3.12)ng·m^(-3)].PAHs中5环和6环的分子占比较大,超过60%,其次是中低环分子(4环和3环);n-alkanes中高分子量占比较高(C29>C31>C27),且奇偶碳数有明显差异.另外结合特征比值法、主成分分析法和后向轨迹相互验证发现:冬季非极性有机气溶胶中41.5%受港口船舶交通排放、海洋源输送影响,36.7%的污染贡献来自燃煤和局地生物质燃烧;春季污染气团中有25.2%来自生物质燃烧传输影响,45.0%来自研究区域南部的海洋输送,高等植物蜡排放污染较高;夏季53.4%气团污染来自船舶交通源传输,10.6%的污染来自西南泰国的跨境输送.广西背景点有机气溶胶受到局地排放和传输源的共同影响.

关键词：非极性化合物多环芳烃(PAHs) 正构烷烃(n-alkanes) 后向轨迹分析主成分分析

伴随模式同化系统在修正模式误差中的应用研究

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热带气象学报 2007年第2期23卷 182-188页

作者：杜钦沈桐立南京信息工程大学/江苏省气象灾害和环境变化重点实验室江苏南京210044

资料误差和模式误差都是制约数值预报结果准确性提高的关键因素,传统四维资料同化都是假设模式完全正确仅对初始资料进行修正,忽略了模式误差本身造成的预报误差。伴随模式同化系统不仅具有修正资料误差的能力,也可应用于修正模式误差... 详细信息

资料误差和模式误差都是制约数值预报结果准确性提高的关键因素,传统四维资料同化都是假设模式完全正确仅对初始资料进行修正,忽略了模式误差本身造成的预报误差。伴随模式同化系统不仅具有修正资料误差的能力,也可应用于修正模式误差方面的研究。本文将卫星中心导风系统提供的GMS5卫星风场与非常规温度资料用于MM5伴随同化系统修正模式地形误差进行试验性研究表明,该方法能够反演出一个既与初始气象要素场相匹配,又与模式更协调的地形场,得到比一般包络地形更好的效果,改善模式对强降水中心及降水区域的预报;数值试验结果还揭示模式误差对模式预报造成一定的影响,用伴随方法对观测资料进行修正的同时也对模式误差进行修正的方法是可行的。

关键词：伴随同化系统模式误差地形参数云导风

陆面模式CLSM的设计及性能检验 I模式设计

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大气科学 2004年第6期28卷 801-819页

作者：陈海山孙照渤南京信息工程大学气象灾害与环境变化重点实验室南京210044

在现有陆面模式的基础上 ,详细考虑了地气系统中的积雪、土壤水热传输、植被及湍流边界层中的各种物理过程 ,发展了一个既能反映积雪变化、干旱 /半干旱区地气交换过程 ,同时又能描述不同陆面状况物理过程的陆面模式 (ComprehensiveLand... 详细信息

在现有陆面模式的基础上 ,详细考虑了地气系统中的积雪、土壤水热传输、植被及湍流边界层中的各种物理过程 ,发展了一个既能反映积雪变化、干旱 /半干旱区地气交换过程 ,同时又能描述不同陆面状况物理过程的陆面模式 (ComprehensiveLandSurfaceModel,简称CLSM) ,改善了陆面模式对全球范围内不同下垫面条件下的陆面过程及地—气交换过程的模拟能力。

关键词：陆面模式积雪地气系统陆面过程模拟能力下垫面物理过程半干旱区土壤水植被

南京市区与郊区大气PM_(2.5)中元素含量的对比分析

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中国环境科学 2005年第2期25卷 146-150页

作者：樊曙先樊建凌郑有飞王正梅南京信息工程大学气象灾害与环境变化江苏省重点实验室中国科学院南京土壤研究所江苏南京210008

2002年12月～2003年10月分别在南京城区和市郊采集大气细颗粒物(PM2.5)样品,用XRF-9800型荧光分析仪分析,得到17种化学元素的含量.结果表明,南京市大气PM2.5中的元素主要可分为地壳元素和污染元素两大类.研究不同元素在PM2.5中的体积分... 详细信息

2002年12月～2003年10月分别在南京城区和市郊采集大气细颗粒物(PM2.5)样品,用XRF-9800型荧光分析仪分析,得到17种化学元素的含量.结果表明,南京市大气PM2.5中的元素主要可分为地壳元素和污染元素两大类.研究不同元素在PM2.5中的体积分数、质量分数以及富集系数,发现南京市大气PM2.5超标率高达100%,超标倍数为0.62～1.83,其中S、Pb、Zn 3种污染元素在PM2.5中显著富集,尤其以S元素的富集最为明显,其富集系数在市区均值达6059.1,在市郊均值达1120.2,表现出南京市大气污染煤烟型硫氧化物的特征.

关键词：南京 PM2.5 含量富集系数