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5月南极涛动对青藏高原西部夏季气温影响的诊断分析

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气象 2024年第3期50卷 344-356页

作者：张宇李清泉余锦华沈新勇毕淼吴清源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 中国气象局气候预测研究重点开放实验室国家气候中心北京100081 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 珠海519082 中国气象局气候资源经济转化重点开放实验室重庆市气象科学研究所重庆401147

青藏高原是全球气候变暖最敏感的地区之一,是北半球夏季最大的热源,其气候响应受到广泛关注。然而,有关南极涛动与青藏高原夏季气温的关系和机理知之甚少。为了研究南极涛动与青藏高原夏季气温的关系,基于1979—2020年英国东安哥拉大学... 详细信息

青藏高原是全球气候变暖最敏感的地区之一,是北半球夏季最大的热源,其气候响应受到广泛关注。然而,有关南极涛动与青藏高原夏季气温的关系和机理知之甚少。为了研究南极涛动与青藏高原夏季气温的关系,基于1979—2020年英国东安哥拉大学气候研究中心(CRU)的逐月气温、美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的逐月海表面温度和大气环流再分析数据以及南极涛动指数等数据,采用相关、回归、合成分析等方法进行研究。结果表明,北半球夏季青藏高原西部气温与5月南极涛动存在显著负相关,即当5月南极涛动异常偏弱时,夏季青藏高原西部气温异常偏高。其影响过程为,南极涛动为正位相时,在南印度洋中高纬地区出现“负-正-负”的经向“三极子”海温模态,该模态可持续到夏季,在印度洋形成异常的纬向-垂直环流,相应在热带西印度洋和东印度洋-海洋性大陆之间的降水异常导致热带正“偶极子”降水模态,通过该降水模态在青藏高原西部引起异常反气旋环流和下沉运动,有利于高原西部气温偏高。研究结果显示,海洋的热惯性在“延长”南极涛动影响过程中起着重要的桥梁作用,可为青藏高原夏季气温预测提供科学依据。

关键词：南极涛动青藏高原印度洋气温

基于机器学习的目标点雷电安全风险预警方法研究

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热带气象学报 2024年第2期40卷 217-225页

作者：殷启元林蟒杨思鹏朱怡颖方俏娴杜晖周方聪广东省气候中心广东广州510641 海南省南海气象防灾减灾重点实验室海南海口571000 海珠区气象局广东广州510220 中国气象局广州热带海洋气象研究所广东广州510641

收集广东地区1404组包括四个预警类型历史雷暴过程数据样本。结合目标点周围雷电发生的物理特征、雷电灾害的孕灾环境和承灾体特征的7个预报因子,利用四种机器学习算法训练得到面向目标点的雷电安全风险分级预警模型,并开展多指标对各... 详细信息

收集广东地区1404组包括四个预警类型历史雷暴过程数据样本。结合目标点周围雷电发生的物理特征、雷电灾害的孕灾环境和承灾体特征的7个预报因子,利用四种机器学习算法训练得到面向目标点的雷电安全风险分级预警模型,并开展多指标对各模型进行评价分析,发现无等级模型和四级等级模型中都是随机森林算法的预警准确率最好,分别是95%和73%,而传统的卷积神经网络模型效果不佳。并选取广州塔作为目标点进行模型验证方法可行性,最终得到适应于广东雷暴特征的雷电安全风险预警分级模型。同时,根据本研究过程中可能存在不足提出下一步优化升级思路和方法。

关键词：雷电雷电安全风险预警机器学习

基于多位移光谱遥感图像的空间引力模型亚像元定位

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哈尔滨工程大学学报 2024年第6期45卷 1179-1186页

作者：王鹏严昂陈永康赵春雷石立新中国测绘科学研究院测绘科学与地球空间信息技术自然资源部重点实验室北京100039 湖南省国土资源规划院自然资源部南方丘陵区自然资源监测监管重点实验室湖南长沙410114 南京航空航天大学电子信息工程学院江苏南京211106 河北省气象科学研究所河北省气象与生态环境重点实验室河北石家庄050022

目前基于多位移光谱遥感图像的亚像元定位方法通常很少考虑点扩散函数效应影响,本文提出了一种基于多位移光谱遥感图像的空间引力模型亚像元定位方法。为了生成粗糙丰度图像,首先对多个多位移光谱遥感图像进行解混;在点扩散函数效应被... 详细信息

目前基于多位移光谱遥感图像的亚像元定位方法通常很少考虑点扩散函数效应影响,本文提出了一种基于多位移光谱遥感图像的空间引力模型亚像元定位方法。为了生成粗糙丰度图像,首先对多个多位移光谱遥感图像进行解混;在点扩散函数效应被考虑的前提下,对粗糙丰度图像实施面积到点的克里插值处理,然后通过理想方波滤波进行滤波,最终获得改进后的粗糙丰度图像;利用空间引力模型对改进后的粗糙丰度图像进行上采样,从而得到上采样丰度图像,再对上采样丰度图像执行整合处理,以生成精细丰度图像;在完成上述所有图像处理步骤后,最终通过应用类别分配方法,将类别标签分发给各个亚像元,以此获得精确的定位结果。在2组实验数据集上的实验结果表明:本文提出的方法比现有的亚像元定位方法获得了更好的定位效果。

关键词：遥感图像高光谱图像亚像元定位点扩散函数空间引力模型多位移光谱遥感图像

黑潮延伸体中甲基环己烷降解菌的微生物多样性研究

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应用海洋学学报 2024年

作者：冯珂李颖超李淑君刘金艳郝童郑立崔志松自然资源部第一海洋研究所山东省海洋资源与环境研究院山东省海洋生态修复重点实验室山东科技大学

原油中含有50%～98%的烃类化合物，而环烷烃占这些烃类化合物的20%～45%。环烷烃对水生动物和人类具有明显的毒性作用，其环境效应不容忽视。然而，目前国内外关于环烷烃微生物降解的研究工作却十分有限。黑潮延伸体(Kuroshio extensio... 详细信息

原油中含有50%～98%的烃类化合物，而环烷烃占这些烃类化合物的20%～45%。环烷烃对水生动物和人类具有明显的毒性作用，其环境效应不容忽视。然而，目前国内外关于环烷烃微生物降解的研究工作却十分有限。黑潮延伸体(Kuroshio extension，简称KE)不仅具有复杂的水动力过程，其水体微生物多样性也非常丰富。本研究以KE为研究对象，以甲基环己烷(methylcyclohexane，简称MCH)作为唯一碳源和能源对KE表层、中层和深层的海水进行富集和转接培养实验，并通过16S rRNA高通量测序技术对KE中MCH降解菌的微生物多样性及群落组成进行分析。α多样性分析结果表明，MCH的添加使微生物群落的丰度和多样性显著降低。采用PLS-DA分析了各处理组之间的群落组成差异，与自然微生物群落相比，MCH的添加使微生物群落结构发生了明显的变化，形成了独立特征的微生物群落。通过物种组成分析得出，KE的中层和深层海水中存在MCH降解菌，主要包括科贝特氏菌属(Cobetia)、假交替单胞菌属(Pseudoalteromona)、交替单胞菌属(Alteromonas)、副栖海冰菌属(Paraglaciecola)、栖盐田菌属(Salinicola)、盐单胞菌属(Halomonas)和潜在新属C1-B045等。该研究为海洋环境中石油污染相关的生物修复工作提供必要的微生物新资源，同时丰富了我们对黑潮延伸体海域中存在的环烷烃降解微生物多样性的认知，为后续深入开发利用黑潮延伸体的微生物资源提供了参考依据。

关键词：黑潮延伸体环烷烃甲基环己烷富集转接微生物多样性

基于多普勒激光雷达的青岛地区大气物质边界层高度反演与分析

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光学学报 2024年第6期44卷 64-78页

作者：王俊博王筱晔任超孙康闻尹嘉萍范梦奇戴光耀吴松华中国海洋大学信息科学与工程学部海洋技术学院山东青岛266100 北京航空气象研究所北京100085 青岛镭测创芯科技有限公司山东青岛266100 崂山实验室山东青岛266237 中国海洋大学海洋高等研究院山东青岛266100

为了提升大气物质边界层高度(AMBLH)的识别准确性,基于2020年11月至2021年11月在青岛开展的大气边界层(ABL)观测实验,提出了一种基于相干多普勒激光雷达(CDL)信噪比数据的AMBLH的综合反演方法,并应用此方法反演得到了青岛地区的AMBLH,... 详细信息

为了提升大气物质边界层高度(AMBLH)的识别准确性,基于2020年11月至2021年11月在青岛开展的大气边界层(ABL)观测实验,提出了一种基于相干多普勒激光雷达(CDL)信噪比数据的AMBLH的综合反演方法,并应用此方法反演得到了青岛地区的AMBLH,其与探空仪反演结果的相关度为0.93。分析了青岛一年内的AMBLH发展情况,发现各月份AMBLH均有日变化特征,其中6、7月特征相对较弱,推测这与夏季来自海洋的东南风盛行有关。AMBLH月均值在全年呈起伏波动趋势,在冬末至春初、夏末至秋初的阶段逐步增大。AMBLH月均中位数4月最高、6月最低,AMBLH季度发展程度由高到低的顺序为春季、冬季、秋季、夏季,其中春季和冬季高度相近。AMBLH各季度日变化中抬升趋势出现的时间为夏季早于春季,秋季与春季相近并早于冬季。

关键词：大气光学相干多普勒激光雷达大气物质边界层高度综合反演方法

海上遇险目标漂移运动的水槽模型试验设计研究

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海洋工程 2024年

作者：林汛仉天宇雷桂斌宁浩欧紫靖张树钦梁朋广东海洋大学海洋与气象学院自然资源部空间海洋遥感与应用重点实验室

海上遇险目标的搜寻是开展海上搜救工作的前提，其中保证海上遇险目标漂移轨迹的预测准确性至关重要。以3种海上遇险目标共5种遇险姿态为研究对象，设计基于风浪流水槽的漂移运动物理模型试验，试验首先进行受力分析和漂移驱动树分析的... 详细信息

海上遇险目标的搜寻是开展海上搜救工作的前提，其中保证海上遇险目标漂移轨迹的预测准确性至关重要。以3种海上遇险目标共5种遇险姿态为研究对象，设计基于风浪流水槽的漂移运动物理模型试验，试验首先进行受力分析和漂移驱动树分析的预设计，其次基于相似原则计算特定的缩尺比进行3D打印制作海上遇险目标模型，设计不同风、浪、流条件下的59种工况，最后完成共计659次的漂移运动试验，其中包含单因子驱动试验和多因子耦合驱动试验。试验结果表明，水槽模型试验的试验结果与前人的外海试验结果基本符合，说明物模试验设计较为合理可靠，能够在风浪流水槽中准确地复现海上遇险目标的漂移运动，物模试验设计以期为海上遇险目标漂移运动的研究工作提供新的试验思路。

关键词：海上搜救海上遇险目标漂移运动物模试验设计风浪流水槽

2021年7月20—22日豫北地区暴雨过程中尺度低涡和垂直运动发展的位涡动力学诊断

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气象学报 2024年第3期82卷 306-318页

作者：刘柯毛江玉汪小康生宸张冠舜任靖中国气象局武汉暴雨研究所中国气象局流域强降水重点开放实验室/暴雨监测预警湖北省重点实验室武汉430205 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029 中国气象局广州热带海洋气象研究所广州510641

2021年7月17—23日,河南省发生了一次大范围的强降水过程(简称河南“21.7”特大暴雨)。20—22日暴雨中心移至豫北地区,在太行山东侧新乡、鹤壁等地引发了洪涝灾害。基于自动雨量站观测和ERA5再分析数据,利用位涡倾向方程和垂直运动分解... 详细信息

2021年7月17—23日,河南省发生了一次大范围的强降水过程(简称河南“21.7”特大暴雨)。20—22日暴雨中心移至豫北地区,在太行山东侧新乡、鹤壁等地引发了洪涝灾害。基于自动雨量站观测和ERA5再分析数据,利用位涡倾向方程和垂直运动分解方法,对河南“21.7”特大暴雨事件中豫北地区暴雨过程中中尺度低涡及垂直运动发展的热动力学机制进行了诊断分析。结果表明:豫北地区强降水凝结潜热引起的大气非绝热加热,因其垂直分布在低空随高度上升而制造位涡,使得低层大气位涡增强,表明中尺度低涡发展;另外,加深的中尺度低涡又使得等熵面进一步下凹、倾斜坡度增大,从而增强大尺度东南暖湿气流向豫北地区的辐合与抬升,特别是沿等熵面上滑的上升运动分量和与凝结潜热有关的上升运动分量,导致降水进一步加强。由此,中尺度低涡、垂直运动和强降水发展之间形成一定的正反馈,在豫北造成持续性暴雨过程。

关键词：河南暴雨位涡垂直运动非绝热加热中尺度低涡

高寒气候区生长季NDVI与昼夜不对称增温的Copula分析

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大气科学学报 2024年第3期47卷 407-424页

作者：李忠良何光鑫李勋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 中国气象局广州热带海洋气象研究所/广东省区域数值预报重点实验室广东广州510640 海南省气象局南海气象防灾减灾重点实验室/海南省气象台海南海口570203

利用1982—2016年的青海地区归一化植被指数和气象数据,基于马尔科夫链蒙特卡罗的Copula函数方法,深入探索昼夜增温不对称性与植被活动之间的复杂关系,揭示了昼夜增温和NDVI之间的联合概率分布及其季节性差异。研究结果表明,昼夜增温与N... 详细信息

利用1982—2016年的青海地区归一化植被指数和气象数据,基于马尔科夫链蒙特卡罗的Copula函数方法,深入探索昼夜增温不对称性与植被活动之间的复杂关系,揭示了昼夜增温和NDVI之间的联合概率分布及其季节性差异。研究结果表明,昼夜增温与NDVI之间的关系在不同季节呈现显著差异。尤其在秋季,昼夜增温对NDVI的影响最为显著,其次是夏季和春季。通过Copula函数模型,发现昼夜增温与NDVI在特定温度区间内呈现正相关,表明适宜的温度条件下昼夜增温对植被生长具有促进作用。然而,当昼夜增温超过某一阈值时,其对NDVI的促进作用转变为抑制作用,从而限制了植被的生长。同时,还揭示了重现期与昼夜增温及NDVI之间的关系。在较低的重现期下,昼夜增温与NDVI的联合概率较高,表明在这些条件下,植被生长良好的情况出现的频率较高。反之,较高的重现期对应于昼夜增温与NDVI较低的联合概率,表明植被生长受到抑制。本研究通过Copula函数提供了一个全新的视角来理解昼夜增温与植被动态之间的相互作用,强调了气温变化对植被生长影响的复杂性。

关键词：昼夜增温归一化植被指数(NDVI) 非对称性增温 Copula 重现期

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淮河流域暖季极端高温干旱复合事件的演变特征及其与气候和植被的关系

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生态学报 2024年第13期44卷 5596-5608页

作者：姚昊昕李清泉赵亮吴星麒沈新勇段春锋李畅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 中国气象局气候预测研究重点开放实验室国家气候中心北京100081 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029 南京信息工程大学应用气象学院南京210044 南京信息工程大学大气环境中心教育部气候与环境变化国际合作联合实验室南京210044 海南省南海气象防灾减灾重点实验室海口570203 大气科学与卫星遥感安徽省重点实验室安徽省气象科学研究所合肥230031

使用淮河流域1981年至2020年的149个气象站点的气温和相对湿度数据,分析了流域暖季极端高温干旱复合事件(Compound Drought and Heat Events,CDHEs)的时空演变特征,并通过趋势分析和相关分析法探讨了CDHEs与气候和植被的关系。结果表明:... 详细信息

使用淮河流域1981年至2020年的149个气象站点的气温和相对湿度数据,分析了流域暖季极端高温干旱复合事件(Compound Drought and Heat Events,CDHEs)的时空演变特征,并通过趋势分析和相关分析法探讨了CDHEs与气候和植被的关系。结果表明:(1)CDHEs的发生日数在年代际尺度上呈现明显的增加趋势,并且范围扩大,频发区逐渐向淮河流域中西部移动;(2)在年际尺度上,CDHEs随时间序列呈显著的波动上升趋势,空间分布上以西北部为中心向四周递减。连续CDHEs事件呈年际变化,最大2至4天的连续事件存在波动,2019年达到高峰,并且在流域内零散或成片出现;(3)在月际尺度上,CDHEs的发生日数在6月最多,其次是5月、7月、9月和8月。淮河流域入汛前的旱情和入汛后的旱涝急转都容易导致CDHEs发生,而且随着月际变化向南移动;(4)CDHEs对水热条件和大气环流具有特别的敏感性。在850hPa反气旋和500hPa显著高压异常的控制下,高温、低湿、高蒸发和降水少的气候背景有利于淮河地区CDHEs的形成,尤其是在淮河中西部地区。因此,CDHEs的发生与气候变化密切相关;(5)CDHEs与植被生长也存在显著关系。CDHEs与GPP呈显著的负相关,而与NDVI呈显著的正相关,显著地区的土地类型以耕地和城乡、工矿、居民用地为主。GPP和NDVI的不同步可能是因为多种因素的非线性相互作用,而不仅仅是单一因素的影响。此外,对于GPP和NDVI来说,土壤含水量至关重要。总之,本文对淮河流域CDHEs的时空分布特征进行了深入研究,并探讨了其与气候和植被的关系。研究结果可以为该地区的气象灾害防御和生态环境保护提供科学依据和参考。

关键词：淮河流域极端高温干旱复合事件气候变化时空分布特征植被