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期刊信息/Journal information
南京大学学报（自然科学版）
南京大学
南京大学学报（自然科学版）

南京大学

龚昌德

双月刊

0469-5097

xbnse@nju.edu.cn

025-83592704

210093

江苏省南京市南京大学

南京大学学报（自然科学版）/Journal Journal of Nanjing University(Natural Sciences)CSSCICSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>《南京大学学报（自然科学）》创刊于1955年1月，是建国以后创办最早的大学学报之一。其主要目标和任务是反映南京大学理科以及全国自然科学研究的最新成果，促进学科建设和人才培养，推动国内外学术交流，为我国现代化建设服务。学报以“广、严、快、活”为特色——报道内容广泛涵盖自然科学的各个方面，特别以地球科学、物理学和化学等方面的论文见长；对论文审稿和编辑严格从而保证论文具有生命力；论文出版周期短速度快；论文形式活泼多样，除正常栏目外，还设有特约述评、研究快报、简报、论坛等栏目。　创刊以来，学报发表了大量在国内外自然科学界产生了重大影响的论文，是在全国科技界具有广泛影响的自然科学核心刊物之一，也是国内最有影响的大学自然科学学报之一，在全国自然科学刊物被引频次和影响因子排名中，历年均居全国综合性自然科学刊物之前列。学报在国际上也有一定影响，固定收录《南京大学学报（自然科学）》的国外权威性数据库和文献杂志在4个以上，例如俄罗斯文摘杂志（PЖ）、美国数学评论（MR）、化学文摘（CA）和德国数学文摘（ZM）等。我刊曾被中国科学院文献情报中心评为学术影响范围最广的刊物之一（第16名），为全国高校刊物之冠，近年多次入选“百种中国杰出学术期刊”。
正式出版
收录年代

    "21.7"河南暴雨的集合敏感性分析

    赵志宇张进雷荔傈张熠...
    181-193页
    查看更多>>摘要：河南郑州"21.7"特大暴雨是中国近年来发生的一场严重气象灾害,对此暴雨事件的数值预报模式表现出较大的不确定性,对暴雨落区和降水强度的预测均存在偏差.目前,"21.7"河南暴雨的形成机理已经得到广泛研究,但针对其集合敏感性分析的研究却十分有限.集合敏感性分析是一种利用集合预报来估计模式预报对初始场敏感性的方法,可诊断极端天气过程的影响因子、对数值模式集合预报不确定性进行分析等.因此,针对"21.7"河南暴雨个例,利用WRF-ARW模式,结合集合初始条件与多物理过程以及物理过程扰动等方法,构建不同的区域模式集合预报.利用集合敏感性分析方法开展"21.7"河南暴雨的可预报性和影响该暴雨的因子分析.结果表明,"21.7"河南暴雨对初始条件的温度场、湿度场、风场和位势高度场扰动具有敏感性,增强郑州地区的气旋性环流、改变郑州上空的气温、降低郑州地区的气压、增强台风"烟花"的强度可以使此次暴雨的降水强度增强.本研究能够增进对"21.7"河南暴雨成因的理解,并改进集合预报.

    集合敏感性分析集合预报初始条件河南暴雨

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    模拟启动时间和双台风对"21.7"河南极端暴雨事件的影响研究

    张心怡张熠刘昊炎王其伟...
    194-208页
    查看更多>>摘要：对发生在2021年7月18日至21日的河南极端暴雨事件("21.7"河南暴雨)进行集合模拟数值试验,旨在探究模拟启动时间以及台风"烟花"和"查帕卡"对此次暴雨事件的影响.不同模拟启动时间的试验组分析表明,在降水峰值发生前24 h启动的一组试验能够最准确地模拟双台风的路径和强度演变特征,其再现了"21.7"河南暴雨中心位置、强度及时间演变特征,这主要是由于该试验很好地再现了低层东南风急流及其动力辐合特征,基于此最优试验移除台风环流后,副热带高压西伸南压且水汽输送路径随之发生调整.通过定量分析降水关键区的整层水汽通量发现,在降水最大峰值出现的时段内,台风"烟花"和"查帕卡"分别削弱了东南风和偏南风的水汽输送,表明台风的存在对降水的影响存在不确定性,某些时段内反而减缓了河南地区的极端降水.

    "21.7"河南暴雨水汽输送台风"烟花"(2021)模拟启动时间

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    青藏高原东部地形对四川盆地东北部一次暴雨过程的影响

    艾真珍董寅硕徐昕季玉枝...
    209-217页
    查看更多>>摘要：针对2021年8月8日发生在四川盆地东北部的一次暴雨,利用地面观测和再分析资料,结合WRF(Weather Research and Forecasting)敏感性数值试验,研究了青藏高原东部地形对本次暴雨过程的影响和机理.结果表明,暴雨发生期间四川盆地主要受500 hPa高压脊影响,青藏高原东南侧绕流形成的西南气流向暴雨区输送暖湿空气,并在盆地形成低涡.高低空系统的耦合使得气流辐合抬升,为暴雨发生提供了良好条件.当青藏高原东部地形高度降低以后,地形对气流的阻挡作用减弱,原先高原东南侧绕流产生的西南气流减弱变为偏西气流.同时,高原东北侧的西北气流加强并南下,进一步减弱四川盆地的南风分量和水汽输送,最终导致水汽在四川盆地东南侧聚集和暴雨落区的南移.

    四川盆地地形作用强对流数值模拟

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    超强台风"舒力基"(2021)的尺度可预报性

    黄雨婧谈哲敏
    218-229页
    查看更多>>摘要：台风尺度表征了台风低层风场特定风速半径大小,是台风灾害影响范围的重要度量.针对超强台风"舒力基"(2021),对其尺度可预报性进行初步探讨.结果表明,模式可以模拟出台风发展初期台风尺度(内核尺度RMW、外围尺度R17)的演变趋势.基于集合预报的模拟试验,具体分析了内核尺度RMW、外围尺度R17演变及其误差增长特征.台风预报总体误差主要出现在对流层下层850 hPa,距离台风中心50～150 km.从初始环境场看,初始相对湿度是影响台风尺度误差增长的重要因子,初始高湿环境有利于台风发展阶段的台风尺度高离散度,从而限制了台风尺度的可预报性.在一定程度上,外围风圈半径的可预报性要高于内核风圈半径.

    台风内核尺度外围尺度可预报性环境湿度

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    热带气旋发展增强过程中龙卷尺度涡旋活动特征

    周玥滢方娟
    230-243页
    查看更多>>摘要：观测发现热带气旋(TC)边界层中存在龙卷尺度涡旋(TSV),其引起的相关阵风对近地面具有强烈影响.利用WRF-ARW模型,通过对飓风Earl(2010)进行高分辨率的数值试验模拟,分析了 TC边界层龙卷尺度涡旋的时空分布特征以及发生发展的可能原因.Earl发展增强过程中,TSV数量随着Earl强度的增强而增加,尤其在最强期间表现最为活跃,一方面TC的增强提供了更强的背景场使得TSV更易生成,另一方面更强的背景场使得长生命期的TSV增加,每一时刻同时存在的TSV也就更多.TSV生成区域随Earl的发展从垂直风切左侧逐渐集中至逆风切左侧,且始终位于RMW内侧近地层次级环流上升支和最大垂直涡度位置附近,这里通常满足垂直切变和水平切变不稳定的必要条件,TSV涡度收支分析的结果表明,对TSV生成发展起主要贡献的是与水平风水平切变相关的拉伸项以及与垂直切变相关的扭转项,这意味着TSV的生成与发展可能与垂直切变不稳定和水平切变不稳定有关.

    热带气旋龙卷尺度涡旋垂直切变水平切变

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    台风结构与强度以及环境场对西北太平洋台风尺度估计的影响研究

    李好雨储可宽
    244-256页
    查看更多>>摘要：台风风场径向廓线模型对台风灾害的评估以及台风尺度的研究具有重要的价值.利用西北太平洋2001-2020年的台风最佳路径观测数据,评估了目前国际上应用比较广泛的六个分别基于经验参数和物理过程的台风风场径向廓线模型对台风尺度(台风大风半径,R17)的估计精度,并探讨了台风结构、强度等内部因素以及垂直风切变和移动速度等环境因子对模型精度的影响.评估发现,所有模型均高估了 R17较小的台风而低估了 R17较大的台风,且R17越小,高估越明显,R17越大,低估越严重.总体而言,Willoughby et al发展的基于参数的模型具有最小的估计偏差且与观测记录之间最高的相关性.研究还发现,台风内核尺度(最大风速半径,RMW)和强度(最大地面风速,Vmax)对不同模型的影响具有显著的差异性.此外,在高环境风切变和高移速条件下,模型的估计偏差的量级会显著增加.以上研究为进一步完善适用于不同环境条件下,不同结构与强度台风的风场模型提供参考.

    台风尺度台风风场径向廓线模型垂直风切变台风移速

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    登陆我国内陆热带气旋的衰减趋势分析

    赵熠轩仇欣王其伟
    257-266页
    查看更多>>摘要：全球变暖背景下,登陆热带气旋(Tropical Cyclone,TC)的衰减速度是否放缓存在争议,登陆时强度不同的TC的衰减趋势是否一致还不清楚.利用两个描述登陆TC衰减的物理量,即登陆衰减时间尺度r和登陆衰减维持时间D,研究了 1980-2021年登陆我国内陆TC的衰减变化趋势,并探讨了 TC登陆强度分档对衰减变化趋势的影响.对于登陆我国内陆的TC,无论是r还是D,整体来看都没有随时间显著变化的趋势.进一步将TC的登陆强度分为热带风暴(Tropical Storm,TS)、强热带风暴(Severe Tropical Storm,STS)和台风(Typhoon,TY)档,发现不同强度档的登陆TC,其登陆地点以及登陆后的路径体现出不同特征,使得不同强度档登陆TC的衰减趋势存在差异.从TS档到STS档再到TY档,r随时间的变化趋势从增加到减小再到明显减小,呈连续改变,而D的变化趋势从增加到减小再到增加,未呈连续改变,表明登陆TC的衰减变化趋势在不同登陆强度条件下存在不一致性.从显著性上看,只有TY档登陆TC的r的变化满足90％置信区间显著下降趋势,表明登陆TC衰减趋势在不同登陆强度条件下存在不确定性.

    热带气旋衰减趋势登陆强度衰减时间尺度衰减维持时间

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    海洋性大陆地形对夏季季节内振荡的影响:基于2020年9月个例的数值模拟分析

    孔钰博周逸豪汪曙光
    267-275页
    查看更多>>摘要：海洋性大陆(Maritime Continent,MC)是夏季大气季节内振荡(the Boreal Summer IntraSeasonal Oscillation,BSISO)传播的必经途径,而MC对于BSISO结构和传播产生的重要的影响机制很不清楚.针对此问题,利用高精度数值模式对一次BSISO事件展开数值模拟试验研究.选取2020年8-9月的一次BSISO事件,利用高精度数值模式WRF(Weather Research and Forecasting model)对本次BSISO过程进行了近一个月的数值模拟.发现WRF控制试验合理模拟出与再分析资料中相近的北传低层风场以及明显具有BSISO特征的西北-东南倾斜的雨带,并合理地捕捉了本次BSISO事件的传播特征和平均状态.为了研究MC地形对本次事件传播和强度的影响,在WRF模式中去除了 MC地区的地形,开展了敏感性试验.在去除地形的敏感性试验中,BSISO低空风加强,传播更加平滑,整体降水幅度增加,而在岛屿上水汽大幅增加,降水量减少.在地形高度为零的情况下,纬向平流大大增强,从而增强了海上对流,促进了 BSISO的加强和传播.此数值模拟试验研究揭示了 MC地形对BSISO降水结构、传播和幅度的影响.

    夏季季节内振荡海洋性大陆地形对流允许数值试验

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    数值天气预报模式的行星边界层方案热力预报变量选择

    赵怡雪周博闻
    276-286页
    查看更多>>摘要：在数值天气预报模式中,大气边界层湍流混合由行星边界层方案承担.传统的边界层方案多采用位温作为热力学预报变量,计算感热通量并获得位温的湍流倾向,多数边界层方案设计之初,也往往只考虑干边界层中的位温湍流混合.事实上,驱动边界层热对流的是浮力而非热力,前者还包含了水汽的作用,由虚位温表征.基于湍流可分辨的大涡模拟来评估传统边界层方案所参数化的感热通量在湿边界层中的适用性,重点关注方案中涉及逆梯度修正项的关键系数,同时也考察浮力通量的参数化评估结果显示浮力通量在干湿边界层中具备一致性,其模式系数不随水汽条件变化,因此,推荐以虚位温替代位温作为行星边界层方案热力预报变量.

    行星边界层方案对流边界层虚位温浮力通量感热通量

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    河南"21.7"特大暴雨的区域集合预报检验和预报偏差分析

    廉丹华袁慧玲王婧羽陈法敬...
    287-300页
    查看更多>>摘要：河南"21.7"特大暴雨覆盖范围广、强度大、降水时间段集中,造成了严重损失.利用中国气象局(China Meteorological Administration,CMA)多源融合降水分析产品(CMA Multisource Precipitation Analysis System,CMPAS-V2.1)和欧洲中期天气预报中心ERA5再分析数据,对CMA区域集合预报系统(Regional Ensemble Prediction System,CMA-REPS)在此次暴雨事件中降水最强时间段(2021年7月20日14-20时,北京时)的预报结果进行了评估与分析.研究结果显示,预报时效越短,集合平均和概率预报的降水效果越好,但降水强度与大值落区依然存在较大的预报偏差.结合多种降水预报评分筛选出最好和最坏的集合成员,并通过对比环流形势、水汽条件等因素,探讨了降水预报偏差的成因.好成员在郑州地区预测了占总降水30％的对流性降水,而坏成员则未能预报出对流性降水,两者总降水的偏移与非对流性降水的表现一致.好成员预测的降水区域偏向东北,与预报的副高位置偏东、台风"查帕卡"路径偏北以及南风偏强有关;坏成员预测的降水区域偏西,与相对湿度的大值区偏移一致,可能是因为预报的台风"烟花"引导的低层东风更强.在925 hPa上,好成员成功预测出郑州西部山脉迎风侧的强辐合区,导致超过25 mm·(6h)-1的强降水从山前延伸至地形高度800 m以上的迎风坡.相比之下,由于预报的辐合区域小、强度弱,坏成员的强降水仅分布在600 m以下的山前区域.总体而言,CMA-REPS对此次强降水过程的预报偏差主要源自大气环流的模拟偏差以及复杂地形作用.

    集合预报"21.7"河南暴雨概率预报预报检验

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