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2018年中国长江三角洲地区气溶胶的垂直分布特征

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环境科学 2019年第11期40卷 4743-4754页

作者：沈吉曹念文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

利用主动式遥感卫星云-气溶胶激光雷达和红外探测者卫星观测(CALIPSO)提供的激光雷达资料,重点分析了2017-12~2018-11中国长江三角洲地区对流层大气中532 nm气溶胶消光系数,气溶胶退偏比,气溶胶色比以及各类型气溶胶的时空变化特征.对... 详细信息

利用主动式遥感卫星云-气溶胶激光雷达和红外探测者卫星观测(CALIPSO)提供的激光雷达资料,重点分析了2017-12~2018-11中国长江三角洲地区对流层大气中532 nm气溶胶消光系数,气溶胶退偏比,气溶胶色比以及各类型气溶胶的时空变化特征.对气溶胶的光学参数随高度变化的研究表明,与对流层高空相比,一般在对流层低空中气溶胶消光能力更强,气溶胶粒子更规则,气溶胶粒径更小.对气溶胶的光学参数随季节变化的研究表明,与冬春季相比,一般夏秋季在对流层高空中气溶胶消光能力更强,在2 km以下气溶胶粒子更规则,在对流层高空中气溶胶粒径的范围更大.长江三角洲地区全年中污染沙尘气溶胶出现的频率最高,为37.481 6%,夏秋季烟尘、污染大陆与洁净海洋气溶胶出现的频率比冬春季高,而夏秋季沙漠沙尘气溶胶出现的频率相对较低.

关键词：气溶胶垂直分布光学参数类型主动式遥感卫星云-气溶胶激光雷达和红外探测者卫星观测(CALIPSO)

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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01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

新息增量法评估FY-3E/HIRAS-Ⅱ观测质量

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红外与毫米波学报 2023年第6期42卷 834-844页

作者：陈宏涛官莉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

FY-3E/HIRAS-Ⅱ作为世界上第一个晨昏轨道的星载红外高光谱仪器,评估其观测资料质量对提高资料同化分析场和全球数值天气预报精度具有十分重要的作用。本文基于2021年12月-2022年1月及2022年3月共35天的HIRAS-Ⅱ观测,采用新息增量法检... 详细信息

FY-3E/HIRAS-Ⅱ作为世界上第一个晨昏轨道的星载红外高光谱仪器,评估其观测资料质量对提高资料同化分析场和全球数值天气预报精度具有十分重要的作用。本文基于2021年12月-2022年1月及2022年3月共35天的HIRAS-Ⅱ观测,采用新息增量法检验了其在轨辐射观测资料质量,按陆地和洋面分别统计了O-B偏差和标准差的分布特征;进一步匹配相同时间段、相同区域的MetOp-B/IASI观测资料,使用双重差异的O-B法分析了HIRAS-Ⅱ观测资料质量,可消除偏差中辐射传输模式模拟的影响。结果表明,不论海洋还是陆地,HIRAS-Ⅱ长波与中波大部分通道的O-B平均偏差均小于0.5 K、标准差在1 K以内,陆地上标准差比洋面偏大(尤其是窗区通道)。664~665 cm^(-1)CO_(2)吸收带和1300~1680 cm^(-1)水汽吸收带,由于再分析资料的偏差引起RTTOV模拟的辐射值存在系统性误差,使得偏差较大;980~1080 cm^(-1)O_(3)吸收带和1300 cm^(-1)CH_(4)吸收带附近较大的偏差是由于辐射传输模式RTTOV中吸收气体浓度采用固定的气候廓线值造成的,这些波段与MetOp-B/IASI相比的double O-B偏差均趋近于0 K,说明O-B偏差主要是由于辐射传输模式模拟误差造成的,而不是仪器观测的质量低。短波大部分通道的O-B平均偏差在-2 K~2 K之间,标准差在2 K以内。1920 cm^(-1)附近通道由于是仪器中波与短波的交界处,采用的探测器不同造成较大的O-B偏差。2267~2380 cm^(-1)较大的偏差是由于RTTOV模拟亮温时没有考虑非局地热力平衡NLTE效应的影响。波数大于2400 cm^(-1)的短波波段由于太阳污染使得偏差和标准差都逐渐增大。HIRAS-ⅡO-B偏差随扫描角存在不对称现象,使用时需要进行扫描角偏差订正。

关键词： FY-3E/HIRAS-Ⅱ RTTOV 新息增量法观测质量评估

中国平均降水和极端降水对气候变暖的响应:CMIP5模式模拟评估和预估

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地球物理学报 2015年第9期58卷 3048-3060页

作者：吴佳周波涛徐影国家气候中心北京100081 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

基于24个CMIP5全球耦合模式模拟结果,分析了中国区域年平均降水和ETCCDI强降水量(R95p)、极端强降水量(R99p)对增暖的响应.定量分析结果显示,CMIP5集合模拟的当代中国区域平均降水对增温的响应较观测偏弱,而极端降水的响应则偏强.对各... 详细信息

基于24个CMIP5全球耦合模式模拟结果,分析了中国区域年平均降水和ETCCDI强降水量(R95p)、极端强降水量(R99p)对增暖的响应.定量分析结果显示,CMIP5集合模拟的当代中国区域平均降水对增温的响应较观测偏弱,而极端降水的响应则偏强.对各子区域气温与平均降水、极端降水的关系均有一定的模拟能力,并且极端降水的模拟好于平均降水.RCP4.5和RCP8.5情景下,随着气温的升高,中国区域平均降水和极端降水均呈现一致增加的趋势,中国区域平均气温每升高1℃,平均降水增加的百分率分别为3.5%和2.4%,R95p增加百分率为11.9%和11.0%,R99p更加敏感,分别增加21.6%和22.4%.就各分区来看,当代的区域性差异较大,未来则普遍增强,并且区域性差异减小,在持续增暖背景下,中国及各分区极端降水对增暖的响应比平均降水更强,并且越强的极端降水敏感性越大.未来北方地区平均降水对增暖的响应比南方地区的要大,青藏高原和西南地区的R95p和R99p增加最显著,表明未来这些区域发生暴雨和洪涝的风险将增大.

关键词：全球变暖 CMIP5 降水极端降水区域响应

影响中国北方强降雪事件年际变化的典型环流背景和水汽收支特征分析

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地球物理学报 2018年第7期61卷 2654-2666页

作者：王遵娅周波涛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 国家气候中心北京100081

基于1961—2014年中国台站观测资料和NECP/NCAR再分析资料,对影响中国北方强降雪事件(日降雪量5mm及以上,包括大到暴雪)年际变化的典型大尺度环流特征和水汽条件进行了综合分析.结果表明:中国北方强降雪事件主要集中在新疆北部和东北两... 详细信息

基于1961—2014年中国台站观测资料和NECP/NCAR再分析资料,对影响中国北方强降雪事件(日降雪量5mm及以上,包括大到暴雪)年际变化的典型大尺度环流特征和水汽条件进行了综合分析.结果表明:中国北方强降雪事件主要集中在新疆北部和东北两个地区,而且强降雪日数和降雪量具有高度一致的年际变化特征.中国北方强降雪事件偏多时,对应北大西洋涛动(NAO)和北极涛动(AO)负位相;贝加尔湖上空维持异常低槽区,有利于冷空气的爆发南下;热带印度洋至热带西太平洋上空维持一条异常反气旋带,有利于暖湿气流向北输送;中国北方及以北区域高空为异常西风气流,提供有利的动力抬升条件,使得强降雪易于在中国北方发生;反之亦然.水汽收支分析显示,中国北方西边界和南边界水汽入流增强在强降雪偏多中起着主要贡献.异常西风水汽输送利于新疆北部大到暴雪偏多,异常西南风水汽输送则利于东北地区大到暴雪的发生.进一步研究揭示:与小雪相比,影响中国北方大到暴雪年际偏多的中高纬环流特征相类似,但环流经向度更大;而且大到暴雪与NAO和AO的关系更密切,并更多的受到来自中低纬地区的水汽输送影响.

关键词：强降雪中国北方大气环流水汽输送年际变化

AMSR-E观测资料干扰对反演地表参数的影响

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中国环境科学 2015年第1期35卷 260-268页

作者：张思勃官莉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

针对星载微波成像仪低频窗区通道观测数据中存在大范围无线电频率干扰(简称RFI)的情况,以微波扫描辐射计(AMSR-E)为例,首先用改进的主成分分析方法对RFI进行识别;进而探讨RFI存在对反演地表参数的影响.然后,利用经过线性拟合RFI订正后的... 详细信息

针对星载微波成像仪低频窗区通道观测数据中存在大范围无线电频率干扰(简称RFI)的情况,以微波扫描辐射计(AMSR-E)为例,首先用改进的主成分分析方法对RFI进行识别;进而探讨RFI存在对反演地表参数的影响.然后,利用经过线性拟合RFI订正后的AMSR-E观测资料,采用一维变分1D-Var方法进行地表参数反演,通过对美国地区陆地RFI订正前、后地表反演产品(地表温度及降水率)的比较,发现RFI干扰使得受影响区域反演的地表温度及降水率异常偏高,存在较大误差.因此,在使用星载微波成像仪低频窗区通道观测进行地表参数反演和资料同化前必须进行有效地RFI识别和订正,改进的主成分分析识别方法和线性拟合的RFI订正算法对陆地上观测是有效的.

关键词：反演 RFI AMSR E 1D-Var

拉曼散射激光雷达反演平流层气溶胶消光系数廓线

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中国激光 2018年第6期45卷 239-246页

作者：沈吉曹念文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

介绍了位于南京北郊的拉曼散射激光雷达的基本结构,描述了使用拉曼散射激光雷达反演平流层大气气溶胶消光系数廓线的数据处理方法。重点研究了南京北郊2011-12-08与2011-12-09晚间平流层气溶胶观测数据,对拉曼散射激光雷达距离矫正信号... 详细信息

介绍了位于南京北郊的拉曼散射激光雷达的基本结构,描述了使用拉曼散射激光雷达反演平流层大气气溶胶消光系数廓线的数据处理方法。重点研究了南京北郊2011-12-08与2011-12-09晚间平流层气溶胶观测数据,对拉曼散射激光雷达距离矫正信号进行4种不同阈值的小波去噪,选择出合适的阈值,然后利用反演原理公式,得到平流层大气气溶胶消光系数廓线,分析了平流层大气气溶胶消光系数的变化特征。

关键词：大气光学气溶胶平流层消光系数反演拉曼散射小波去噪

南京地区雨滴谱参数的详细统计分析及其在天气雷达探测中的应用

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大气科学 2019年第3期43卷 691-704页

作者：黄兴友印佳楠马雷黄兆楚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

雨滴谱包含了降雨的丰富信息,不仅能反映雨滴群的微物理特性,也能反映降雨类型、降雨强度等宏观特性,并且在雷达气象领域也有重要的价值。论文对2015和2016年度南京地区32次降雨过程的雨滴谱资料进行了处理、并对多种雨滴参数进行了详... 详细信息

雨滴谱包含了降雨的丰富信息,不仅能反映雨滴群的微物理特性,也能反映降雨类型、降雨强度等宏观特性,并且在雷达气象领域也有重要的价值。论文对2015和2016年度南京地区32次降雨过程的雨滴谱资料进行了处理、并对多种雨滴参数进行了详细的统计和分析,拟合了层状云降雨、对流云降雨以及积层混合云降雨的雨滴谱Gamma分布参数。另外,还基于雨滴谱数据拟合了雷达反射率因子Z与降雨强度R的Z-R关系,计算了差分反射率ZDR、相位常数KDP以及衰减参数,并利用衰减参数进行了C波段雷达回波的衰减订正试验。结果表明:(1)层状云降雨的各微物理参数比较稳定,积雨云的变化剧烈;层云降雨和积层混合云降雨的中雨滴、积雨云降雨的大雨滴对雷达反射率因子的贡献最大。(2)积雨云降雨的滴谱最宽,层状云降雨的最窄。(3)利用依据雨滴谱数据拟合的三类降雨Z-R关系,可以一定程度地提高雷达估测降雨的精度。(4)利用基于雨滴谱数据拟合的衰减系数,有效地进行了C波段双偏振雷达回波强度的衰减订正,体现了统计参数和拟合参数准确性。

关键词：雨滴谱微物理参量 Gamma分布 Z-R关系双偏振参数

土壤湿度-地表气温耦合对长江中下游地区2022年8月复合型热浪事件的影响

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地球物理学报 2024年第5期67卷 1709-1720页

作者：崔彩珍余锦华代刊云星娥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 国家气象中心北京100081

2022年8月长江中下游地区的复合型热浪给社会经济、人类健康、农业生产和自然环境等方面均造成了严重影响.本文利用国家信息中心提供的1979—2022年6—8月逐日最高、最低气温和欧洲中期天气预报中心再分析数据集的土壤湿度等资料,定义... 详细信息

2022年8月长江中下游地区的复合型热浪给社会经济、人类健康、农业生产和自然环境等方面均造成了严重影响.本文利用国家信息中心提供的1979—2022年6—8月逐日最高、最低气温和欧洲中期天气预报中心再分析数据集的土壤湿度等资料,定义了复合型热浪事件强度指数及其相应的土壤湿度-地表气温耦合指数,采用分段线性拟合等方法,探讨此次复合型热浪特征及土壤湿度-地表气温耦合的影响.结果表明:(1)2022年8月长江中下游地区的复合型热浪事件强度为1979年以来最强,伴随最强的土壤湿度-地表气温耦合.空间分布显示,强的热浪发生在四川东部、重庆西部、湖南等地,这些区域的土壤湿度严重偏干,蒸发受限,获得的净辐射主要用于地表向上的感热通量,使土壤湿度-地表气温出现强的正反馈过程,对热浪的维持起重要作用.(2)复合型热浪中土壤湿度-地表气温耦合影响日间和夜间热浪的物理强迫及过程不同:日间,地表净太阳短波向下辐射增强的强迫作用,促使发生强的土壤湿度-地表气温耦合,引起日间热浪.夜间,白天积累在土壤的热量,通过减小大气热量通量辐散,使夜间地表气温下降减慢,形成夜间热浪,这与以往研究单独夜间热浪的过程不同,后者认为夜间热浪主要与大气柱水汽增加引起的大气逆辐射增强有关.

关键词：复合型热浪事件土壤湿度-地表气温耦合长江中下游地区