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北京一次罕见1月初雪过程的复杂降水相态成因分析

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气象 2024年第8期50卷 905-916页

作者：荆浩赵桂洁于波翟亮郭锐王媛媛李桑何娜杨艺亚北京市气象台北京100097

2023年1月12日的降雪为北京近42年来首次出现在1月上中旬的初雪,期间降水相态经历了复杂的变化。应用多种常规观测资料和云雷达、微雨雷达等新型探测资料以及ERA5再分析资料,对此次过程进行分析,并重点探讨相态变化成因。结果表明:850 ... 详细信息

2023年1月12日的降雪为北京近42年来首次出现在1月上中旬的初雪,期间降水相态经历了复杂的变化。应用多种常规观测资料和云雷达、微雨雷达等新型探测资料以及ERA5再分析资料,对此次过程进行分析,并重点探讨相态变化成因。结果表明:850 hPa以下偏南暖湿急流输送了丰富的水汽,但动力抬升较弱导致降水量不大,而近地层冷垫的缺失不利于全市范围转雪和降雪的维持;0℃层高度的东西差异是北京西部为雪、东部为雨的主要原因,融化和蒸发过程引起的冷却效应导致0℃层高度快速降至500 m以下使得平原地区转雪,>0℃暖层增厚和融化层以上雪花尺度与密度的减小导致平原相态由雪转为雨;针对复杂的降水相态转换,确定性模式无法准确刻画融雪过程,而短期时效内集合预报可弥补确定性模式的短板;综合应用云雷达、微雨雷达和微波辐射计等探测资料,可提高对云中成雪和边界层融雪的判断准确性,有助于提升临近时段降水相态的预报准确率。

关键词：初雪降水相态 0℃层高度云雷达微雨雷达

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北京“23·7”极端强降雨特征和成因分析

气象 2024年第5期50卷 616-629页

作者：荆浩亢妍妍吴宏议雷蕾郭锐赵玮于波北京市气象台北京100097

利用北京地区加密气象站、补盲的北京市规划和自然资源委员会雨量站、双偏振雷达、风廓线雷达、GPS水汽等观测数据和ERA5再分析数据,对北京“23·7”极端强降雨阶段性特征和成因进行了分析。结果表明:“23·7”极端强降雨累计降水量(331... 详细信息

利用北京地区加密气象站、补盲的北京市规划和自然资源委员会雨量站、双偏振雷达、风廓线雷达、GPS水汽等观测数据和ERA5再分析数据,对北京“23·7”极端强降雨阶段性特征和成因进行了分析。结果表明:“23·7”极端强降雨累计降水量(331 mm)和单点最大降水量(1025 mm)均打破历史纪录,最大雨强(126.6 mm·h^(-1))排名历史第二位,具有显著的极端性。强降雨可分为5个阶段,其中第Ⅱ和第Ⅳ阶段降水量分别占过程累计降水量的37.1%和39.7%,第Ⅳ阶段雨强更大,对应急流更强,高温、高湿特征也更明显。地形对降雨的增幅作用显著,降水量在海拔100~300 m山区迅速增加,极大值出现在海拔约400 m的山区,第Ⅱ(第Ⅳ)阶段山区平均降水量和小时雨强分别是平原的2.1(3.0)倍和2.0(2.7)倍;第Ⅱ阶段主要为地形对急流的直接抬升,第Ⅳ阶段为地形绕流辐合和直接抬升共同作用。7月31日上午(第Ⅳ阶段)边界层急流出口区与低空急流入口区耦合导致低层上升运动增强,促使西部山前β中尺度对流系统由块状发展成线状并有γ中尺度涡旋产生,该β中尺度对流系统北上时形成短暂的列车效应,引发了西部山区8个站次100 mm·h^(-1)以上的极端短时强降水。

关键词： “23·7”极端强降雨地形作用低空急流中尺度对流系统 γ中尺度涡旋

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云南一次秋季极端暴雨过程的天气学分析

山地学报 2024年第4期042卷 557-575页

作者：梁红丽赵梅珠云南省气象台

全球多个区域的降水模式正逐渐向极端化演变。受东亚和南亚季风交汇影响，加之山地地形复杂，中国云南极端降水分布在时空上具有高度不均匀性，降水演变在不同区域具有差异性。前期云南极端降水的研究多关注极端暴雨发生的大尺度背景及... 详细信息

全球多个区域的降水模式正逐渐向极端化演变。受东亚和南亚季风交汇影响，加之山地地形复杂，中国云南极端降水分布在时空上具有高度不均匀性，降水演变在不同区域具有差异性。前期云南极端降水的研究多关注极端暴雨发生的大尺度背景及影响系统，对其精细演变特征及其成因差异的探讨则相对不足。本研究利用逐小时区域自动站雨量观测资料、高空间分辨率的ERA-Interim再分析资料，以2015年10月9日云南一次强暴雨过程为研究对象，对其极端降水天气过程特点、系统演变及低层水汽辐合、锋区和切变活动特征、地形作用等进行诊断分析，探讨不同阶段、不同区域极端暴雨演变成因差异。结果表明：（1）2015年10月9日极端暴雨是孟加拉湾低压与冷锋切变相互作用的结果。水汽输送主体是孟加拉湾西南急流，其次是中南半岛偏南气流。切变西段水汽强烈辐合达-3.0×10-7g·cm-2·hPa-1·s-1,锋区西段经向梯度-21×10-5K·m-1,东西风交界面稳定维持在99°E～100.5°E,南北风在25°N～26°N。与2000年以来影响系统相似度第2的2015年1月9日暴雨过程相比，此次极端降雨低层水汽输送及辐合强度、暖湿空气及锋区强度均明显偏强，东西风及南北风对峙时间更长。（2）极端暴雨为西北—东南走向的移动型雨带、影响范围广。雨带较长时间维持，是切变线西段冷暖气流强烈辐合、西南急流向滇西南的水汽输送加剧、影响滇南的西南和偏南气流汇合作用增强而形成的，在强降水初期、发展、维持阶段各个因素的作用又有差异。（3）不同阶段、不同区域大暴雨中心降水演变的成因也有很大差异，是低层经纬向风辐合、锋区辐合上升、地形对经纬向气流的强迫抬升、低层水汽辐合等多种因素相互作用的结果。研究结果可为提升云南地区极端降水事件的预报能力和防灾减灾工作提供科学依据。

关键词：极端降雨孟加拉湾低压锋区和切变活动地形作用云南

全球变暖背景下陕西省夏季极端降水及其大尺度环流特征

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高原气象 2024年第2期43卷 342-352页

作者：杜一博李双双冯典肖贻青陈小婷黄少妮杜莉丽陕西省气象台陕西西安710014

基于陕西省99个国家站1979-2021年夏季逐日降水资料和ERA5再分析数据,研究了陕西省夏季极端降水的时空变化以及相应的大尺度环流特征,并对全省典型地区进行水汽追踪分析。结果表明,陕西省夏季极端降水总体呈现出南多北少的空间分布,陕... 详细信息

基于陕西省99个国家站1979-2021年夏季逐日降水资料和ERA5再分析数据,研究了陕西省夏季极端降水的时空变化以及相应的大尺度环流特征,并对全省典型地区进行水汽追踪分析。结果表明,陕西省夏季极端降水总体呈现出南多北少的空间分布,陕北中部、关中中东部极端降水为增加的趋势,通过REOF分析并计算得到陕北、关中极端降水变化趋势分别为0.36 mm·a^(-1),0.35 mm·a^(-1),陕南极端降水变化趋势最小为0.11 mm·a^(-1)。夏季影响陕西省的水汽来源主要有三支路径,北支水汽来自欧亚中高纬地区,东支水汽主要来自内陆的江河流域,南支水汽主要来自南海和孟加拉湾。此外,陕西省夏季极端降水在2005年后增多是大气高、中、低层大气环流共同作用的结果,大气高层辐散增强有利于上升运动,大气中层西太平洋副热带高压(以下简称,西太副高)西伸北抬造成外围水汽更容易进入内陆,蒙古反气旋南侧的异常东风和低层的异常东南风更有利于水汽进一步向西北地区输送。

关键词：极端降水西太平洋副热带高压水汽追踪

甲基丙烯化明胶微球缓释Kartogenin修复髓核退变的体外评估

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中国组织工程研究 2024年第5期28卷 724-730页

作者：田鑫刘滔杨惠林何帆苏州大学附属第一医院骨科江苏省苏州市215006 苏州大学骨科研究所江苏省苏州市215007

背景:细胞外基质合成与降解的失衡是髓核退变的主要原因,小分子药物Kartogenin(KGN)可恢复基质合成和降解的平衡。利用合适的载药系统实现KGN的缓释对KGN发挥长期有效的治疗至关重要。目的:用甲基丙烯酰化明胶(gelatin methacryloyl,Gel... 详细信息

背景:细胞外基质合成与降解的失衡是髓核退变的主要原因,小分子药物Kartogenin(KGN)可恢复基质合成和降解的平衡。利用合适的载药系统实现KGN的缓释对KGN发挥长期有效的治疗至关重要。目的:用甲基丙烯酰化明胶(gelatin methacryloyl,GelMA)包裹KGN,通过微流控技术制备成可注射的水凝胶微球,探究其生物相容性和对髓核细胞生物学功能的影响。方法:将β-环糊精(β-cyclodextrins,β-CD)与KGN混合成包合物,与10%GelMA按1∶9的体积混合,利用微流控技术制备可注射水凝胶微球GelMA@β-CD@KGN,扫描电镜表征微球的微观形貌,检测水凝胶微球浸泡于PBS中1个月的药物释放情况。提取SD大鼠髓核细胞,将第1代细胞分3组培养:对照组单独培养髓核细胞,另外两组分别将GelMA@β-CD微球、GelMA@β-CD@KGN微球与髓核细胞共培养,利用CCK-8法检测细胞增殖,活死细胞染色检测细胞存活。分别用含有白细胞介素1β和不含白细胞介素1β的完全培养基将髓核细胞与两种微球共培养,采用RT-PCR法检测髓核细胞基质合成蛋白和分解蛋白的mRNA表达。结果与结论:①扫描电镜下可见,冻干后的GelMA@β-CD@KGN微球为规则的球形,保持高度分散且大小均一,形状饱满;GelMA@β-CD@KGN微球体外可持续释放药物,至30 d时药物释放量达到总量的62%;②活死细胞染色显示,GelMA@β-CD@KGN可保持髓核细胞的活性;CCK-8检测显示,GelMA@β-CD@KGN可促进髓核细胞的增殖;③在含或不含白细胞介素1β的完全培养基中,GelMA@β-CD@KGN微球组聚集蛋白聚糖、Ⅱ型胶原的mRNA表达均高于GelMA@β-CD微球组(P<0.05,P<0.01),基质金属蛋白酶13、血小板反应蛋白解整合素金属肽酶5的mRNA表达均低于GelMA@β-CD微球组(P<0.01);④结果表明,GelMA@β-CD@KGN微球具有良好的生物相容性和药物缓释能力,作为载药系统是一种具有广阔应用前景的生物材料。

关键词：椎间盘髓核微球甲基丙烯化明胶微流控 Kartogenin 载药系统

椎间盘退变程度与髓核中miRNA-142-3p、混合谱系激酶3及白细胞介素1β的相关性

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中国组织工程研究 2024年第2期28卷 165-171页

作者：周树良徐良钱学峰曾金才朱立帆苏州市第九人民医院江苏省苏州市215200

背景:研究表明,miRNA水平与椎间盘细胞的凋亡和增殖、细胞外基质代谢和炎症反应密切相关,而miR-142-3p在椎间盘退变中的具体作用尚不清楚。目的:探讨人腰椎间盘髓核组织中miRNA-142-3p、混合谱系激酶3、白细胞介素1β表达与椎间盘退变... 详细信息

背景:研究表明,miRNA水平与椎间盘细胞的凋亡和增殖、细胞外基质代谢和炎症反应密切相关,而miR-142-3p在椎间盘退变中的具体作用尚不清楚。目的:探讨人腰椎间盘髓核组织中miRNA-142-3p、混合谱系激酶3、白细胞介素1β表达与椎间盘退变程度的相关性。方法:选择2020年1月至2022年3月在苏州市第九人民医院因腰椎间盘退行性疾病而行手术的患者82例,术前均行MRI检查,根据Videman分级标准将患者分为轻度退变组(n=36)、中度退变组(n=26)和重度退变组(n=20),获取82份髓核组织标本,检测各组髓核组织中miRNA-142-3p、混合谱系激酶3、白细胞介素1β、Ⅰ型胶原和Ⅱ型胶原的基因表达,以及混合谱系激酶3、白细胞介素1β、Ⅰ型胶原和Ⅱ型胶原的蛋白表达,采用Spearman相关系数法评估miRNA-142-3p、混合谱系激酶3、白细胞介素β表达与腰椎间盘退变程度的相关性。采用随机数字表法将30只成年SD大鼠分为假手术组(仅穿刺皮肤与肌肉后处死)、轻度退变组(穿刺Co7/8椎间盘1周后处死)与重度退变组(穿刺Co7/8椎间盘2周后处死),每组10只,检测各组髓核组织中混合谱系激酶3、白细胞介素1β的蛋白表达,以及miRNA-142-3p、混合谱系激酶3、白细胞介素1β的基因表达。结果与结论:①人髓核组织:miRNA-142-3p的表达由高到低的顺序为轻度退变组>中度退变组>重度退变组(P中度退变组>重度退变组的趋势(P<0.05);Spearman相关分析显示,椎间盘退变程度与miRNA-142-3p表达呈负相关(P<0.05),与混合谱系激酶3、白细胞介素1β表达呈正相关(P<0.05);②大鼠髓核组织:与假手术组比较,轻度退变组髓核组织中混合谱系激酶3、白细胞介素1β基因与蛋白表达升高(P<0.05),miRNA-142-3p表达降低(P<0.05);与轻度退变组比较,重度退变组髓核组织中混合谱系激酶3、白细胞介素1β基因与蛋白表达升高(P<0.05),miRNA-142-3p表达降低(P<0.05);③结果表明,人腰椎间盘退变程度与髓核组织中miRNA-142-3p表达呈负相关,与混合谱系激酶3和白细胞介素1β表达呈正相关。

关键词：腰椎间盘髓核组织 miRNA-142-3p 混合谱系激酶3 白细胞介素1β 相关性

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5月华南气温的岭回归预测模型

应用气象学报 2024年第4期35卷 480-492页

作者：韩浦城纪忠萍广东省气象台广州510610

该文研究5月华南气温变化特征及其成因,寻找海温前兆信号并探讨其影响气温的可能物理机制,建立5月华南气温的多元岭回归预测模型。结果表明:5月华南气温异常偏高(偏低)年表现为乌拉尔山、东亚的异常反气旋(气旋)环流,以及贝加尔湖附近... 详细信息

该文研究5月华南气温变化特征及其成因,寻找海温前兆信号并探讨其影响气温的可能物理机制,建立5月华南气温的多元岭回归预测模型。结果表明:5月华南气温异常偏高(偏低)年表现为乌拉尔山、东亚的异常反气旋(气旋)环流,以及贝加尔湖附近的异常气旋(反气旋)环流,使东亚经向环流减弱(加强),冷空气活动减弱(加强);同时副热带高压在华南地区异常西伸(东退)和西南风减弱(加强)。海温前兆信号主要为前冬北大西洋三极子型、印度洋全区一致型,其中北大西洋海温前兆信号的相关性最强。北大西洋海温前兆信号为正(负)位相时,通过欧亚遥相关波列使经向环流减弱(增强)和冷空气活动减弱(加强),同时副热带高压在华南一带西伸(东退),有利于华南地区气温偏高(低)。利用前冬前兆信号所建立的5月气温多元岭回归预测模型,拟合效果较好并对异常年份有较好的预测能力。

关键词： 5月华南气温年际变化前兆信号岭回归模型

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太行山中南段暖季极端降水的水汽输送特征

应用气象学报 2024年第3期35卷 285-297页

作者：邱贵强武永利董春卿孙颖姝马丽山西省气象台太原030006

利用自动气象站观测降水、ERA5(ECMWF reanalysis version 5)再分析资料和GDAS(Global Data Assimilation System)资料,基于SOMs(self-organizing maps)算法和天气学检验方法,归纳总结2012—2021年太行山中南段75次暖季极端降水事件的环流形势,探讨不同形势下的水汽输送特征及降水差异。结果表明:影响太行山中南段暖季极端降水的环流形势可分为高空槽型、低涡型、副高纬向型、副高经向型和西北气流型5种,其中以高空槽型最为常见,西北气流型最少。低涡型存在孟加拉湾、南海和西北太平洋水汽输送通道,其日降水极值、最大小时降水强度和影响范围在所有类型中均最大,与低涡型相比,高空槽型缺少西北太平洋水汽输送通道,而副高纬向型和副高经向型缺少孟加拉湾水汽输送通道。利用HYSPLIT(hybrid single-particle Lagrangian integrated trajectory)模型追踪气团发现:低涡型和副高纬向型均以来自西北太平洋的水汽输送贡献最大,高空槽型和副高经向型分别以来自黄海沿岸和南海的水汽输送贡献最大。整层水汽收支分析表明:太行山中南段暖季极端降水最主要的水汽流入来自南边界,其他流入边界及各边界水汽流入贡献的相对大小与环流形势有关。

关键词：太行山极端降水环流分型水汽收支水汽输送

基于改进凸内逼近法的主动配电网有功-无功协调优化

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中国电机工程学报 2024年第14期44卷 5528-5537,I0007页

作者：黄永红王玉祥孔维健曹程苏家宇王克威江苏大学电气信息工程学院江苏省镇江市212013 亨通光电股份有限公司江苏省苏州市215200

以风电、光伏为代表的分布式电源接入配电网后容易导致系统电压波动变大以及局部电压越限。以二阶锥优化为代表的松弛技术在优化时为了保证松弛后解的精确,约束条件极为严苛并且在功率的极端注入下容易导致对偶间隙增大。针对上述问题,... 详细信息

以风电、光伏为代表的分布式电源接入配电网后容易导致系统电压波动变大以及局部电压越限。以二阶锥优化为代表的松弛技术在优化时为了保证松弛后解的精确,约束条件极为严苛并且在功率的极端注入下容易导致对偶间隙增大。针对上述问题,该文提出基于改进凸内逼近法的主动配电网有功-无功优化方法。首先,基于支路潮流方程定义与支路电流、节点电压和视在功率流相关的非线性项的凸包,并与剩余线性元素结合形成凸内部近似,建立完善的数学模型;进一步提出网络容许性判据以及引入KKT条件收缩最优解的对偶间隙。最后,基于IEEE 33系统及PG&E69节点系统,利用Yalmip等平台求得电网中各有功、无功决策变量的出力区间,验证所提方法的稳定、精确与高效性。

关键词：分布式电源凸内逼近电压调度区域