南海雷暴大风时空分布及闪电和对流活动特征 被引量：6

1

作者 闫琳城 张文娟 +5 位作者 张义军 张增海 郑栋 姚雯 孙秀斌 张一旭 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2023年第4期503-512,共10页

利用2019-2020年风云四号气象卫星A星(FY-4A)多通道扫描成像辐射计(AGRI)提供的云顶数据和地基全球闪电定位网(WWLLN)提供的闪电数据,结合MICAPS气象观测站和海洋浮标记录的极大风数据,研究南海区域(5°~30°N,105°~125
... 利用2019-2020年风云四号气象卫星A星(FY-4A)多通道扫描成像辐射计(AGRI)提供的云顶数据和地基全球闪电定位网(WWLLN)提供的闪电数据,结合MICAPS气象观测站和海洋浮标记录的极大风数据,研究南海区域(5°~30°N,105°~125°E)71次雷暴大风过程的时空分布及其闪电和对流活动特征。结果表明:观测站记录的雷暴大风主要分布在南海北部;雷暴大风主要发生在5-9月,峰值出现在8月,3月发生次数最少;雷暴大风主要发生在07:00-12:00(北京时,下同),10:00频次最高,午后频次减少。雷暴大风闪电密度的极大值分布在广东南部近海区域,且闪电集中发生在距离观测站40~80 km半径范围内;孤立雷暴大风过程首次闪电跃变的发生时刻相对大风峰值时刻超前30 min至2 min。在对流特征方面,在雷暴大风风速峰值时刻,观测站处的云顶亮温为200~220 K,云顶高度为12.5~15 km。孤立雷暴大风云团云顶亮温最低值(即最强对流发生位置)与大风观测站点的距离平均为77.2 km,云顶亮温平均相差2.6 K。 展开更多

关键词 闪电 雷暴大风 对流 南海

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热带气旋闪电活动特征研究综述 被引量：5

2

作者 张文娟 张义军 +2 位作者 郑栋 吕伟涛 徐良韬 《海洋气象学报》 2021年第3期1-10,共10页

针对热带气旋(tropical cyclone,TC)闪电已有研究,首先从闪电活动分布特征、眼壁闪电爆发对TC强度和路径的指示、外雨带闪电活动与雨带对流结构的关系三个方面进行了总结;其次从动力-微物理方面对TC闪电的形成原因和特征机理进行了梳理... 针对热带气旋(tropical cyclone,TC)闪电已有研究,首先从闪电活动分布特征、眼壁闪电爆发对TC强度和路径的指示、外雨带闪电活动与雨带对流结构的关系三个方面进行了总结;其次从动力-微物理方面对TC闪电的形成原因和特征机理进行了梳理;最后提出当前研究中存在的两个关键问题,并对后续研究内容进行了展望。基于地基和空基相结合的综合闪电探测得到的闪电属性特征参量,有望建立一个明确的、具有代表性的闪电活动-TC强度变化关系。利用沿海地区架设的三维闪电定位系统结合地基双偏振雷达,针对登陆台风强对流过程开展的综合观测研究,将有助于推进闪电观测资料在台风中小尺度强对流监测、预警和资料同化中的应用。 展开更多

关键词 闪电 热带气旋 台风 眼壁 闪电爆发

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基于闪电聚类方法的西北太平洋区域雷暴活动特征 被引量：1

3

作者 周鑫 张文娟 +3 位作者 张义军 孙秀斌 郑栋 姚雯 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2021年第3期490-501,共12页

利用2010—2018年全球闪电定位网(WWLLN)观测资料,采用基于闪电密度的空间聚类算法(DBSCAN)建立了西北太平洋地区雷暴数据集,研究了该区域雷暴的时空分布特征,并进行海陆差异对比。研究结果表明,在合理设定DBSCAN参数阈值的条件下,基于W... 利用2010—2018年全球闪电定位网(WWLLN)观测资料,采用基于闪电密度的空间聚类算法(DBSCAN)建立了西北太平洋地区雷暴数据集,研究了该区域雷暴的时空分布特征,并进行海陆差异对比。研究结果表明,在合理设定DBSCAN参数阈值的条件下,基于WWLLN闪电聚类的雷暴与天气雷达观测在时空分布和过程演变上具有一致性。西北太平洋区域的日均雷暴数为3869,雷暴的闪电密集区平均面积为557.91 km^(2),平均延展尺度为31.99 km,平均闪电频次为33 str/(h·thu)。在空间分布上,东南亚沿海地区与热带岛屿的雷暴活动最强,南海的雷暴活动强于深海。距离海岸线越近的海域其雷暴面积越大。在季节分布上,整个区域雷暴活动在夏季(6—8月)达到全年最强,南海雷暴活动6月达到峰值,而日本东部近海海域的雷暴活动则在冬季达到最强。我国内陆南方地区雷暴3月开始显著增多,雷暴平均面积达到最大,但雷暴平均闪电频次5月才达到峰值。在日变化方面,陆地雷暴活动呈现典型的单峰型特征,大部分雷暴发生在午后及傍晚。海洋雷暴日变化则较为平缓,南海具有其独特的雷暴日变化特征。 展开更多

关键词 雷暴 闪电 WWLLN DBSCAN 西北太平洋

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西北太平洋热带气旋闪电时空尺度和光辐射能

4

作者 周鑫 张文娟 +1 位作者 张义军 郑栋 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2022年第1期69-79,共11页

利用1998—2014年热带测雨(Tropical Rainfall Measuring Mission,TRMM)卫星上携带的闪电成像仪(lightning imaging sensor,LIS)数据,建立西北太平洋热带气旋闪电数据集,并研究该区域热带气旋闪电属性特征。结果表明:热带气旋闪电各属... 利用1998—2014年热带测雨(Tropical Rainfall Measuring Mission,TRMM)卫星上携带的闪电成像仪(lightning imaging sensor,LIS)数据,建立西北太平洋热带气旋闪电数据集,并研究该区域热带气旋闪电属性特征。结果表明:热带气旋闪电各属性值均呈对数正态分布特征,热带气旋极大值闪电更倾向于发生在海洋和热带低压强度等级。不同强度等级(热带低压、热带风暴、台风)的热带气旋闪电持续时间无明显差异,但热带风暴强度等级的闪电空间尺度和光辐射能平均值均低于热带低压和台风。对于热带气旋的不同区域(内核、内雨带、外雨带),内核闪电的持续时间最大、光辐射能最强,且持续时间和光辐射能随着闪电与热带气旋中心距离的增加而逐渐减小,外雨带达到最小值。在海陆差异方面,热带气旋闪电在海洋上的空间尺度和光辐射能比陆地大,而闪电持续时间无明显差异。与非热带气旋闪电相比,热带气旋闪电的延展距离、通道面积和光辐射能均更小,但闪电平均持续时间更长。 展开更多

关键词 闪电成像仪 西北太平洋 热带气旋 闪电属性

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青藏高原气候变化若干前沿科学问题 被引量：34

5

作者 游庆龙 康世昌 +3 位作者 李剑东 陈德亮 翟盘茂 吉振明 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2021年第3期885-901,共17页

在全球变化的背景下,青藏高原冰冻圈和大气圈正在发生快速变化,对“亚洲水塔”和“第三极”的生态环境带来深刻影响。研究并梳理了近年来青藏高原气候变化的若干前沿科学问题的研究进展,如高原极端气候事件变化及其与大气环流的关系;高... 在全球变化的背景下,青藏高原冰冻圈和大气圈正在发生快速变化,对“亚洲水塔”和“第三极”的生态环境带来深刻影响。研究并梳理了近年来青藏高原气候变化的若干前沿科学问题的研究进展,如高原极端气候事件变化及其与大气环流的关系;高原变暖放大效应及海拔依赖型变暖的物理机制;再分析资料在高原气候变化应用的适用性;气候模式在高原资料稀缺地区的模拟偏差特征及不确定性;以及不同升温阈值下高原气候变化的预估及其风险等。同时展望了高原气候变化研究的前沿问题和科学难点。认清高原气候变化研究的前沿科学问题,可为“一带一路”倡议顺利实施提供科学依据。 展开更多

关键词 青藏高原 气候变化 前沿问题

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利用深度学习预报美国东北部日降水分布

6

作者 张弛 陈国兴 杨洪涛 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期55-64,共10页

现阶段降水预报主要依靠数值天气预报模式。但受物理参数化、计算资源等因素的影响,基于数值模式的降水预报还存在非常大的不确定性。近年来,深度学习在天气预报领域显示出巨大优势和潜力。本文通过构建神经网络预报美国东北部日降水分... 现阶段降水预报主要依靠数值天气预报模式。但受物理参数化、计算资源等因素的影响,基于数值模式的降水预报还存在非常大的不确定性。近年来,深度学习在天气预报领域显示出巨大优势和潜力。本文通过构建神经网络预报美国东北部日降水分布,探讨神经网络模型基于低分辨率气象场(ERA-Interim, 0.7°)预报高分辨率降水(CPC,0.25°)的能力,并比较3种主流网络框架(VGG,ResNet, GoogleNet)在该任务中的表现。结果表明,3种网络框架都对美国东北部日降水分布具有一定的预报能力(VGG框架表现最优),但三者的均方根误差(RMSE)均高于ERA-Interim 24-h(ERA24)的降水预报。3种神经网络的集合预报结果优于ERA24预报,且这三者与ERA24预报结果的集合平均能够显著提高ERA24对不同季节、不同强度降水的预报。 展开更多

关键词 降水预报 深度学习 神经网络框架 模式评估 美国东北部

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大西洋经向翻转环流的演变特征及其对北半球地表气温的热动力影响

7

作者 王欢 左志燕 +2 位作者 张楷文 步露蕾 肖栋 《中国科学：地球科学》 CSCD 北大核心 2023年第6期1185-1215,共31页

综合现代观测、历史代用资料和气候模式模拟,本文综述了大西洋经向翻转环流(AMOC)的过去、现在和未来的演变特征,以及AMOC对区域和半球尺度地表气温(SAT)的影响.代用资料重建结果表明,AMOC从19世纪末开始减弱,20世纪整体减弱,但信度较低... 综合现代观测、历史代用资料和气候模式模拟,本文综述了大西洋经向翻转环流(AMOC)的过去、现在和未来的演变特征,以及AMOC对区域和半球尺度地表气温(SAT)的影响.代用资料重建结果表明,AMOC从19世纪末开始减弱,20世纪整体减弱,但信度较低.直接观测结果显示,2004~2016年间AMOC减弱,但无法区分出其年代际变化和长期趋势.气候模式预测可知,若温室气体排放持续增加,AMOC未来将会减弱,但在2100年前不会出现突然的崩溃.AMOC的热力作用表现为,强AMOC导致北大西洋海表面热通量释放和经向热输送增强,造成半球尺度SAT增加,千年尺度的气候冷(暖)期对应AMOC减弱(增强).强AMOC的经向热输送能够影响北极增暖,并通过北极海冰和AMOC之间的互反馈作用影响区域SAT异常和极端温度.在动力方面,强AMOC调制源自北大西洋沿北半球中高纬度地区传播的罗斯贝波活动,引起乌拉尔和西伯利亚地区的环流异常变率增加,对欧亚大陆中高纬地区极端冷、暖事件发生频率均有显著影响.此外,AMOC也可以通过对行星尺度环流的动力调整影响区域和全球地表气温异常.多年代际AMOC变率与大西洋多年代际振荡(AMO)也密切相关,AMO和AMOC正位相阶段,增强的北大西洋海表面热通量导致北半球的地表异常变暖,反之亦然.未来高排放的情景下,淡水通量强迫使AMOC崩溃的可能性增大,但大多数先进的气候模式低估了AMOC的强度和对AMO的作用及其气候影响,这给未来理解和预测AMOC及其气候效应带来了重大挑战. 展开更多

关键词 AMOC 演变 地表气温 热动力作用 预测

原文传递

基于MODIS白天地温产品的青藏高原海拔依赖型变暖特征分析 被引量：2

8

作者 吴芳营 游庆龙 +3 位作者 蔡子怡 张玲 康世昌 翟盘茂 《大气科学》 CSCD 北大核心 2022年第2期442-454,共13页

基于2001~2018年中分辨率成像光谱仪(MODIS)探测的白天地面温度(简称MODIS白天地温)资料,与青藏高原(简称高原)122个气象站点观测的最高气温资料,在年尺度上评估了MODIS白天地温在高原的适用性,研究了高原五个干湿分区下MODIS白天地温... 基于2001~2018年中分辨率成像光谱仪(MODIS)探测的白天地面温度(简称MODIS白天地温)资料,与青藏高原(简称高原)122个气象站点观测的最高气温资料,在年尺度上评估了MODIS白天地温在高原的适用性,研究了高原五个干湿分区下MODIS白天地温的海拔依赖型变暖特征,得到以下主要结论:(1)MODIS白天地温能够基本再现观测的最高气温的时空以及海拔依赖型变暖特征;(2)高原整体上,MODIS白天地温存在显著的海拔依赖型变暖特征,平均海拔每增加100 m,其趋势增加0.02°C (10a)^(-1),且受积雪—反照率反馈主导;(3)干湿分区下,海拔依赖型变暖特征在高原表现为偏湿润地区强于偏干旱地区;季风区强于西风区。海拔依赖型特征强弱:半湿润地区>湿润半湿润地区>半干旱地区>湿润地区>干旱地区。平均海拔每增加100 m,以上区域的地温趋势分别增加0.06,0.03,0.03,0.01,0.01°C (10a)^(-1)。半湿润和湿润半湿润地区年均温在0°C左右,在气候变暖背景下积雪—反照率反馈作用最为强烈,是其海拔依赖型变暖的主导因素;干旱与半干旱地区年均温相对更低,气候变暖程度对积雪影响相对较小,积雪—反照率反馈作用被限制,但仍对上述地区的海拔依赖型变暖起主导作用;而湿润地区的积雪覆盖率的上升可能是由于降雪(固态降水)增加抵消了积雪融化损耗,云辐射、水汽等其他因素主导了其海拔依赖型变暖。 展开更多

关键词 青藏高原 MODIS白天地温 海拔依赖型变暖

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北极快速增暖背景下冰冻圈变化及其影响研究综述 被引量：4

9

作者 蔡子怡 游庆龙 +3 位作者 陈德亮 张若楠 陈金雷 康世昌 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2021年第3期902-916,共15页

北极具有独特的地理位置和战略地位,是当前全球变化研究的热点区域之一。北极增暖是全球平均值的两倍以上,被称为“北极放大”现象。在北极快速增暖背景下,冰冻圈尤其是海冰显著萎缩,对北极乃至中纬度天气气候产生深远影响。对北极快速... 北极具有独特的地理位置和战略地位,是当前全球变化研究的热点区域之一。北极增暖是全球平均值的两倍以上,被称为“北极放大”现象。在北极快速增暖背景下,冰冻圈尤其是海冰显著萎缩,对北极乃至中纬度天气气候产生深远影响。对北极快速增暖背景下冰冻圈主要要素(包括海冰、冰盖、冰川、积雪和冻土)时空变化特征及未来预估进行了综述,同时总结了海冰变化对北极气候系统(大气圈、水圈、岩石圈和生物圈)以及中纬度极端天气气候事件的影响。指出当前北极冰冻圈变化研究受观测资料缺乏及模式模拟不确定等问题限制,其机理及对中纬度天气气候影响机制仍存在争议。未来还需要加强北极地区的综合监测,提高模式对北极气候系统物理过程的模拟能力,进行多模式、多数据、多方法的集成研究。 展开更多

关键词 北极 增暖 冰冻圈 变化 影响

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数值模式在海洋观测设计中的重要作用:回顾与展望 被引量：2

10

作者 张坤 穆穆 王强 《中国科学：地球科学》 CSCD 北大核心 2021年第5期653-665,共13页

观测在海洋科学发展中起着非常重要的作用,数值模式是海洋观测设计的重要工具.本文首先介绍了当前海洋观测设计研究的现状,着重阐述了使用数值模式进行观测设计的发展历史与优越性;随后,以基于条件非线性最优扰动方法的目标观测在提高... 观测在海洋科学发展中起着非常重要的作用,数值模式是海洋观测设计的重要工具.本文首先介绍了当前海洋观测设计研究的现状,着重阐述了使用数值模式进行观测设计的发展历史与优越性;随后,以基于条件非线性最优扰动方法的目标观测在提高黑潮预报技巧中的应用为例,展示了利用数值模式进行观测优化设计的有效性.在此基础上,作者对该领域的进一步发展进行了展望,提出了建议,指出应优先使用观测系统模拟试验验证目标观测敏感区的有效性,并采用多模式策略处理观测设计中的模式依赖性问题.此外,作者还强调了针对模式参数与海洋气候平均态进行观测优化设计的必要性. 展开更多

关键词 观测设计 数值模式 目标观测 条件非线性最优扰动方法

原文传递

1961—2019年青藏高原中东部夏季强降水与大尺度环流的关系 被引量：3

11

作者 曹瑜 游庆龙 蔡子怡 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2021年第5期1290-1300,共11页

采用一元线性回归、合成分析等方法对1961—2019年青藏高原中东部71个站点夏季强降水与大尺度环流进行了分析,研究结果表明,近年来青藏高原中东部强降水呈增加趋势。在强降水高值年时,青藏高原中东部水汽辐合加强,中纬度西风和热带地区... 采用一元线性回归、合成分析等方法对1961—2019年青藏高原中东部71个站点夏季强降水与大尺度环流进行了分析,研究结果表明,近年来青藏高原中东部强降水呈增加趋势。在强降水高值年时,青藏高原中东部水汽辐合加强,中纬度西风和热带地区东风带向极移动加强,高层辐散流场、水汽输送以及上升运动条件,共同作用导致了强降水的产生。在强降水低值年时,青藏高原中东部大部水汽异常辐散,区域内的季风水汽输送减弱,西风带和东风带均向赤道移动减弱,高层为气旋式环流异常。通过风暴轴、波作用通量和E-P通量进一步分析发现,当北大西洋地区风暴轴偏强(偏弱)时,瞬变扰动作用加强(减弱),使得北大西洋地区高纬度西风加速(减弱),急流出口区的不稳定能量激发了欧洲西北部的异常反气旋(异常气旋),并通过Rossby波列调控季风输送,导致了青藏高原中东部地区强降水的变化。 展开更多

关键词 青藏高原 强降水 风暴轴 ROSSBY波

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