摘要:

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摘要:本文从科学发展角度回顾了国内外短期气候预测的发展历程；在此基础上，回顾了南京信息工程大学建校60 a来短期气候预测领域的团队建设及其在教学、科研和预测方面的实践，并展望其未来工作。

摘要:回顾了南京信息工程大学（简称南信大）建校60年来季风研究的主要历程以及在亚洲季风，特别是在东亚季风研究方面取得的重要成果。20世纪80年代至21世纪初，中美季风合作、中日季风合作和“南海季风试验”3次国际季风合作研究的顺利实施，极大地推进了南信大季风研究团队的组建和壮大，同时也催生了一系列创新性成果。团队首先揭示了东亚季风与印度季风环流的差异，提出了东亚副热带季风的明确概念；发现了东亚副热带夏季风的建立独立并早于南海夏季风；揭示了“亚澳大陆桥”是北半球春季亚洲季风区对流最活跃的地区，其对流的建立和推进对东亚夏季风的建立至关重要；较早开展了东亚季风区季节内振荡北传特征和机制的研究并成功应用于东亚季风区延伸期预报。这些创新性成果的取得为季风研究做出了重要贡献。近年来，南信大秉承“开放发展、联合发展”的办学理念，大力引进高层次人才，进一步推动了季风研究。作为国际季风研究的重要力量之一，南信大季风研究团队将始终坚守季风研究阵地，不断深化季风理论认识、提升季风预测水平。

摘要:简要回顾了南京信息工程大学建校60 a来在气候与气候变化方向的研究历程，总结了南京信息工程大学（简称南信大）气候学科在辐射气候、山地气候、应用气候、气候诊断与预测、统计气候、气候变化与区域响应及其未来预估等方面的重要研究成果。

摘要:利用1961—2017年北京观象台站逐分钟降雨资料，根据《城市暴雨强度公式编制和设计暴雨雨型确定技术导则》，建立了北京市1961—1990年和1991—2017年两个气候态下的暴雨强度公式和2 a重现期下历时30 min、60 min、90 min、120 min、150 min、180 min以5 min为时间段的设计暴雨雨型。结果表明：1）P-Ⅲ型分布曲线对北京市两个气候态下各历时降雨量的拟合效果最好，暴雨强度公式精度最高。2）对比1961—1990年和1991—2017年暴雨强度公式，整体而言，后者各历时重现期的暴雨强度值较低，但随着重现期的增大，两者的雨强差值也增大。3）1961—1990年和1991—2017年短历时雨型的雨峰位置系数分别为0.436和0.382，2 a重现期下前者的各历时雨峰位置比后者提前，各历时累积降雨均在初期增长较慢、雨峰前后增长较快，之后增速明显减缓。

摘要:2017年7月21日上午，石家庄地区出现了一次局地暴雨过程，强降水主要集中在石家庄市区及其东部、北部，数值预报产品和主观预报均漏报了此次暴雨过程。本文利用地面加密自动站、多普勒雷达观测资料、雷达风廓线、多普勒雷达四维变分分析系统（VDRAS）以及NCEP再分析资料，分析了造成本次局地暴雨的中尺度对流系统（Mesoseale Convective Systems，MCSs）的触发机制，讨论了该系统的传播方向和影响整体运动的主要因子。结果表明：1）本次强降水发生前受“副高”588 dagpm线控制，降水区高温、高湿，为降水的发生积聚了大量不稳定能量。由于太行山在石家庄附近由东北-西南走向转为西北-东南走向，东北气流在此处逆转为西西北气流，从而在山前形成东北风和西西北风的辐合线；河北东北部秦皇岛、唐山地区因强降水形成较强的雷暴高压、冷池，雷暴高压产生的气压梯度力影响东北风逐渐加强，加强的东北风气流引导冷池呈舌状逐渐西南方向移动到石家庄北部地区，在前述辐合线附近形成低层辐合、中层辐散的不稳定层结，与西部太行山迎风坡对东北气流的强迫抬升共同作用，触发了不稳定能量的释放。2）本次过程前期雷暴在发展加强过程中，MCSs降水形成的雷暴冷出流东北方向移动，移速缓慢，在与环境东北气流辐合的区域，不断有新的雷暴触发，使得雷暴向东北方向传播，此阶段风暴承载层平均风（即MCSs的平移方向）风速较小，MCSs的移动平流不明显，以“后向传播”为主，系统稳定少动，表现为“准静止状态”；随着风暴承载层平均风风速的增加，MCSs的移动方向可以通过Corfidi矢量法，由低空急流的反向矢量和1.5 km以上（850~300 hPa）的平均风速矢量合成得到，且此阶段MCSs自身冷池的移动方向与风暴承载层平均风（西北风）密切相关，对应的雷暴冷出流东南方向移动，使得西北偏冷风冷池出流与环境东南偏暖风形成辐合，在MCSs前部不断有雷暴单体新生，传播方向与平流方向一致，系统“快速”东南方向移动。

摘要:提出基于动力学模态分解（Dynamic Mode Decomposition，DMD）的大气运动数据分析方法，目的是改进对大气运动特征的认识。首先，采用DMD方法对200 hPa急流运动流场进行模态分析，从中得到了急流天气系统运动变化过程中的主要模态和对应频率以及模态随时间衰减/增长等信息。这些模态是对流场演化特征的低维描述，反映了蕴含在流场中的动力学特征，可用于实现高维复杂流场的低维近似表示。其次，建立了200 hPa急流运动流场演化的动力学降阶模型，能够重构和预测急流运动流场的动态发展过程。结果表明：通过对前6阶主要模态所包含的流场信息进行对比分析，DMD方法成功捕捉到了200 hPa急流运动流场不同尺度的流动结构，直观地显示了不同频率流场之间的差别，表明了DMD方法在对复杂大气动力学系统进行模态分解时的优势。通过不同时刻，模态叠加的重构流场与真实流场的直观比较，表明DMD方法只由前面6阶模态就能基本包含原始流场的流动信息，从而实现流场的准确重构。

摘要:利用NCEP/NCAR再分析资料、Hadley中心海温资料及CMAP降水资料等，通过亚澳季风联合指数挑选异常年份，对东亚夏季风和澳洲冬季风强度反相变化特征进行研究。结果表明，当东亚夏季风偏强、澳洲冬季风偏弱时，南北半球中低纬地区都出现了复杂的异常环流系统。在热带地区对流层低层，西北太平洋为异常反气旋式环流系统所控制，与南太平洋赤道辐合带的异常反气旋环流在赤道地区发生耦合，形成赤道异常东风，而在南北印度洋上则存在两个异常气旋式环流系统。在这两对异常环流之间的海洋性大陆地区，出现赤道以南为反气旋环流而赤道以北为气旋式环流。在东亚季风区，东南沿海的东侧海洋上存在反气旋异常，中国东南地区受异常反气旋西南侧的东南风影响。此外，澳洲北部受异常西风影响。这就形成了东亚夏季风偏强、澳洲冬季风偏弱的情形，从而东亚夏季风和澳洲冬季风活动出现了强弱互补的变化特征。当东亚夏季风偏弱、澳洲冬季风偏强时，南北半球的环流特征则出现与上述相反的环流特征。总体而言，当东亚夏季风偏强、澳洲冬季风偏弱时，东亚—澳洲季风区在南北半球呈现出不同的气候异常分布特征，即北半球降水北少南多、气温北高南低，南半球降水西多东少、气温西高东低。

摘要:以美国NCEP的FNL再分析场和我国GRAPES初估场为参考对北京探空雷达测风从平均偏差、标准偏差、概率密度分布、峰度系数、偏度系数、相关系数和均方根差等多参数进行评估。基于评估结果对雷达测风资料进行质量控制，并再次求解参数进一步评估质量控制效果。结果表明：L波段探空雷达测风质量较高，平均偏差基本在±1 m/s内，其与参考标准一致性随气压减小而减小；风的东西分量和南北分量的一致性基本保持一致；四个季节中夏季数据一致性最高；基于FNL的评估结果优于GRAPES，即基于FNL的所有参数相对于GRAPES的参数更接近最优值。基于评估结果质控后的测风一致性得到提升，保留了原有特征。该质量控制方法能够有效地消除季节性差异，且质控后两个背景场的评估结果差距缩小。

摘要:利用红外高光谱探测仪（Infrared Atmospheric Sounding Interferometer，IASI）在二氧化碳吸收带的长短波红外通道对云反应程度的不同来探测云。依据不同通道的权重函数峰值高度和云不敏感层高度将IASI长短波红外通道进行配对，成功配对的长短波红外通道晴空亮温之间建立线性回归模型，即通过长波红外通道亮温可以线性回归得到配对的短波通道亮温，将短波通道的晴空回归亮温和观测亮温之差定义为云指数。权重函数峰值高度位于383 hPa的云指数空间分布和云成分为冰的空间分布较为一致，尤其在赤道和低纬度地区。权重函数峰值高度位于790 hPa的云指数空间分布和低云云顶气压也有较好的一致性。

摘要:基于WRFV3.6.1，利用其8个云微物理参数化方案对2010—2016年华南汛期（4—9月）的6个南风型暖区暴雨个例进行数值模拟与多方案集成试验，并采用基于对象的诊断评估方法（MODE）对模拟结果进行评估。结果发现对于大多数个例，WRF模式都能较好地模拟出暖区暴雨的降水带，对暖区降水带模拟最好的参数化方案是WSM6方案，其次是Lin方案；模拟效果较差的参数化方案为CAM5.1与NSSL 2-mon方案。选取模拟结果较好的个例进行诊断分析，发现不同参数化方案得到的动力学特征以及云微物理特征相关变量存在较大差异，导致模拟降水的差异。在单方案模拟的基础上，开展多方案集成试验，发现多方案集成方法能够有效降低模式模拟的不确定性，产生更稳定的模拟结果。

摘要:利用1958—2014年印度热带气象研究所的全印度降水量、欧洲中期天气预报中心（ECMWF）、日本气象厅（JRA-55）及美国环境预报中心与国家大气预报中心（NCEP/NCAR）的再分析资料，研究了索马里急流（SoMali Jet，SMJ）与印度夏季降水的相关关系。结果表明：1983年之前，SMJ与印度夏季降水有显著的正相关关系，这跟以往的认识一致，但在1983年之后两者的正相关关系显著减弱。研究进一步发现，在1983年之前，南印度洋及索马里沿岸有越赤道气流正异常，阿拉伯海、印度西北地区存在西南风正异常，异常强的SMJ对应着异常强的阿拉伯海西南季风，从而增加印度夏季的水汽输送，进而加强季风降水，且SMJ与南亚高压联系密切；但在1983年后，阿拉伯海北部及印度西北地区的西南风正异常减弱了，特别是在印度西海岸的西南风正异常显著减弱了，而且其与南亚高压的关系也显著减弱了，从而导致SMJ与印度夏季降水的正相关关系显著减弱。另外，在印度夏季降水与ENSO、SMJ相关关系减弱的同时，初步显示它与东亚/太平洋遥相关型（EAP）的相关关系却有所加强。

摘要:利用1951—2010年中国160站气温、降水资料，分析中国代表性台站冬季和夏季气温、降水的气候值及气候变率在前后30 a的差异，并对结果使用不同方法进行显著性检验。结果表明，季气温气候平均值的变化总体与全球增暖一致，以升温为主，但夏季在秦岭以南及长江中游地区出现显著局部变冷现象；季气温气候变率的变化相对较小，冬季总体不显著，夏季仅有少数台站显著。降水的气候变化总体不明显，季降水气候值变化的空间分布复杂，冬季南方地区、夏季东部地区总体增加，冬、夏季降水气候变率的变化均不显著。理论检验方法（t检验、F检验）与随机模拟方法（EMC法）的显著性检验结果，对气温的差别较小、对降水的差别较大，这与样本距平序列是否服从正态分布有关。EMC法可在确保样本统计特征不变的情况下，通过多次随机模拟，无需考虑其理论统计分布特征，使检验结果更为可靠。

摘要:利用WRF3.8.1模式，采用Thompson云微物理参数化方案，对南京2014年6月初的一次暴雨过程进行模拟；设置多组数值试验，从中选取清洁和严重污染两组试验，对比分析低、高云凝结核浓度对此次降水的影响。结果表明：1）Thompson方案对此次降水过程具有一定的再现能力，但对24 h累积降水量的模拟整体偏低，且随云凝结核浓度的上升，累积降水量增加。较高的云凝结核浓度有利于强降水中心强度增强、降水范围扩大，而对较弱降水中心则有相反的影响。2）云凝结核浓度的增加将抑制云滴向雨滴的转化，使更多云滴被输送到对流层中层，对流层低层的暖云过程被抑制。3）云凝结核浓度的增加使对流层中层的过冷云水增加，促进过冷云水向霰的转化，也促进雪的淞附过程，这有利于冷云过程的发展。4）云凝结核浓度的增加对暖云过程具有负反馈作用，对冷云过程具有正反馈作用。

摘要:利用地基毫米波雷达进行云参数及云内湍流特性的探测和反演。根据云雷达回波的功率谱数据，反演出大气垂直运动速度和云微物理参数，得到云内湍流耗散率ε的大小和分布情况，并进一步研究和分析了云内空气垂直运动与云微物理参数、反射率因子、多普勒速度、速度谱宽变化的关系，更好地了解云的演变情况。对2016年8月8日四川稻城的一次层状云过程的探测和反演表明：1）粒子有效半径随着上升气流的增强而增大，由于碰并聚合的作用，粒子数浓度也呈现相应减小的趋势。2）云内湍流耗散率ε在云底、云顶较大，云内较小，量级在10^-8~10^-2 m²·s^-3，多普勒速度能谱验证了假设雷达探测湍涡的尺度在惯性副区的合理性。3）随着上升气流的增强，云粒子的下沉运动相应减小，速度谱宽相应增大。

摘要:利用2007—2010年CloudSat和CALIPSO资料，统计分析了全球云出现频率以及云量的水平和垂直分布，并与单独CloudSat资料得到的结果进行对比，讨论了CALIPSO观测到的云的空间分布特性。结果表明：全球平均总云量约0.69，云量高值区主要集中在南半球60°S附近西风带、北太平洋风暴路径带，其次是赤道辐合带（InTertropical Convergence Zone，简称ITCZ），而云量低值区集中在北非沙漠地区及印度洋北部等地。CloudSat/CALIPSO资料与CERES等多种云观测资料获得的总云量分布都基本一致，但CloudSat/CALIPSO资料联合使用能更好地反应云的垂直结构。将联合观测的统计结果与仅使用CloudSat资料统计的云量分布结果对比，可以发现，CALIPSO在陆地上方可以观测到更多云雷达探测不到的高空冰云，且随着温度的降低，观测优势越来越明显；同时还可以观测到一些海洋上层云光学厚度较薄且未形成降水的暖云以及粒径较小的过冷水云。CALIPSO观测到的云顶粒子半径较小但数浓度较大的冰云主要分布在ITCZ、南半球60°S附近西风带和北太平洋风暴路径带地区，云量最大为0.31，占该温度下冰云总量的28％以上；而这些未形成降水的暖云主要是在10~20℃温度范围内南北美洲和南非西海岸地区，云量最大可达到0.4，占该温度下暖云总量的50％以上；过冷水云则主要是在-10℃~0℃温度范围内的南半球60°S附近西风带，云量也增加了0.1以上，约占混合云的15％。

摘要:对比分析了青藏高原MODIS地表反照率产品和GLASS地表反照率产品的空间分布连续性、高质量反演结果的比例，应用青藏高原CAMP/Tibet试验期间的高精度观测数据评估了两种产品的精度，通过人工目视解译MODIS地表反射率图像并结合MODIS积雪产品分析了影响两种产品精度的原因，结果表明：1）GLASS地表反照率产品具有比MODIS地表反照率产品更好的空间分布连续性和更高的反演质量；2）绝大多数时段内两种产品都能与地面观测结果保持较好的一致性，能准确地反映地表反照率的异常变化过程；3）局地积雪是影响两种产品精度的重要因素之一；4）积雪条件下，GLASS地表反照率反演算法比MODIS地表反照率反演算法更具优势。研究结果有助于促进人们对地表反照率卫星遥感反演产品的认识，改进青藏高原地表反照率卫星遥感反演算法，提高青藏高原地表反照率卫星遥感反演结果的精度、反演质量和空间分布连续性。

摘要:重点介绍王鹏飞先生在气象学分科之一的中国气象史志研究方面的卓越贡献，尤其是在理论研究的深化和专业研究的推进两个方面的重要建树。王鹏飞先生是中国气象史志研究的主要开拓者和领导者之一，他的辛勤努力将中国气象史志研究推向了新高度。尽管所回顾的是王鹏飞先生多年前的工作，但对今天日益繁荣的气象史志研究仍然有具体指导作用。2020年是南京信息工程大学60周年校庆，王鹏飞先生作为学校早期主要建校骨干之一，为学校今日的双一流学科做出了显著贡献。今年也是王鹏飞先生诞辰100周年，此文也表达了对王鹏飞先生的诚挚纪念。