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杨凯: 作品数：11 被引量：84H指数：5; 供职机构：兰州大学大气科学学院更多>>; 发文基金：国家自然科学基金中央高校基本科研业务费专项资金更多>>; 相关领域：天文地球农业科学文化科学更多>>

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基于土壤温、湿度记忆性的土壤湿度预测方法研究: 2023年; 土壤温、湿度是陆面过程的重要参数,也是大气数值模式下边界条件的重要物理参量。由于土壤湿度的观测站点较少,土壤温湿度的空间资料较少,另外,土壤温湿度作为干旱预测的主要内容,需要知道未来时刻的土壤温湿度变化。因此,如何获得未来时刻土壤温湿度的时空变化具有重要意义。本文根据土壤湿度的记忆性特点,通过机器学习方法试图获得模式中土壤湿度的时空变化。采用卷积神经网络算法(Convolutional Neural Networks,CNN),考虑土壤温度对土壤湿度的影响,选取ERA50~7、7~28、28~100、100~289 cm深度层土壤温、湿度作为预测因子,对月、季尺度上土壤湿度变化进行预测。结果表明,本方法能提前6个月对土壤湿度进行可靠有效地预测;预测的浅层(0~28 cm)与深层(28~289 cm)土壤湿度平均偏差分别小于0.05、0.02 m^(3)·m^(-3);在湿润区,平均偏差基本在0.03 m^(3)·m^(-3)以内,表现出较好的效果。本文的预测方法和结果,既可用于土壤干旱的预测,也可作为数值模式初边界场的形成。; 魏森涛王澄海张飞民杨凯; 关键词：卷积神经网络土壤温度土壤湿度影响因素

线上线下混合式教学的SV2QR方法及实践被引量：2: 2022年; 为解决线上线下教学交融效果的最优化和科学有序的教学进程,该文凝练并提出由一条主线、四个环路组成的“SV2QR”混合式教学方法,即:纵览预习(Survey)—视频学习(Video)—问题及解答(Question)—研读(Read)—作业测验(Quiz)—复习巩固提升(Review)。通过线上学习发现问题、线下解决问题并强化和提升基础,从而使教与学相结合形成一个完整的教学过程。该方法应用于数理基础要求高的大气科学专业数值天气预报课程的混合式教学中,显著提升了教学效果。; 王澄海张飞民杨毅杨凯; 关键词：教学方法教学改革数值天气预报

近40年来青藏高原非绝热加热变化特征: 2023年; 利用青藏高原站点观测资料与ERA5、NCEP II、JRA55和MERRA2再分析资料,对比分析了4种再分析资料在青藏高原非绝热加热描述偏差的时空特征。结果表明:(1)4种再分析资料在青藏高原模拟的误差存在较大的空间差异性。ERA5的模拟结果与观测的最为接近,其中,ERA5再分析资料对感热的模拟比对潜热的模拟更准确。(2)ERA5再分析资料在描述青藏高原各区域感、潜热及净短、长波辐射的日变化趋势与观测的较一致,各要素全天峰值出现在12:00-15:00,但在量级上有较大差异。(3)基于青藏高原地区适用性较好的ERA5资料,近40年青藏高原感热呈西北、西南、东北部感热减小、潜热增大的总体空间变化趋势,高原净辐射年代际变化总体呈增大趋势。各季节感热和潜热平均值在空间上均呈现出从西向东减小的分布特征,而净长波辐射和净短波辐射平均值则呈现出从西向东增大的分布特征。; 程蓉王澄海王澄海张飞民; 关键词：青藏高原非绝热加热日变化年际变化

1961~2018年西北地区降水的变化特征被引量：23: 2021年; 邻接青藏高原地区的中国西北地区是最大的欧亚干旱区,其降水变化对全球变化的响应和对干旱环境及其青藏高原气候变化都具有特殊的指示意义。基于1961~2018年中国西北地区144个站的逐日降水、逐月气温观测资料,分析了西北地区的降水变化特征及趋势。结果表明:(1)近60年以来,西北地区92%站点的年降水量呈现增加的趋势,只有甘肃东南部不到10%的站点呈下降趋势;(2)季节尺度上,春、夏、秋季中超过75%站点的降水呈现增加的趋势,但最显著的是,几乎所有站点在冬季的降水为增加趋势,秋、冬季降水的增加相对较少,反映了冬季风对西北地区降水影响的特点;(3)进入21世纪以来,西北地区夏季和年降水量仍然维持准3 a周期特征,春、秋季的周期具有阶段性、冬季降水量具有较稳定的约3 a周期,因此,自然周期变化对降水增加的贡献并不大。西北地区降水量在过去60年来确实呈现出增加趋势,尤其21世纪以来降水量持续增加,但增加的量是有限的,不足以改变其干旱半干旱的气候特征。; 王澄海张晟宁李课臣张飞民杨凯; 关键词：降水量

过去近60 a黄河流域降水时空变化特征及未来30 a变化趋势被引量：7: 2022年; 近60 a来,黄河流域的气候发生了明显的改变,对流域地表水文、生态等过程产生了显著影响。利用1961—2018年黄河流域气象站观测的降水资料,分析了近60 a黄河流域降水时空变化特征,在此基础上,利用CMIP6模式中SSP245情景下未来30 a(2018—2047年)的预估结果,结合基于周期叠加的统计预估方法,对未来30 a黄河流域降水的可能变化趋势进行了预估。结果表明:黄河流域降水存在明显的年内、年际和年代际变化特征,显著振荡周期为2~4 a。在整个流域上,年和季节降水在年际尺度上表现出同位相变化特征,而年际变化异常显著区域不同。黄河流域年降水量的变率受季节降水的调制,夏季的降水多而呈现出强烈的区域性,而冬季降水少且全流域变化差异较小;黄河源区的降水在年内和年际尺度上都具有很好的稳定性;流域内受夏季风活动影响区域内的降水减少,受冬季风影响区域内的降水增加。黄河源区过去60 a的年降水表现出20.96 mm·(10a)^(-1)的增加趋势;预计未来30 a,年降水将以11.53~17.62 mm·(10a)^(-1)的速率继续增加;河套地区的年降水在过去60 a持续增加,增速为2.71 mm·(10a)^(-1),未来年降水也会增加,但增长速率趋为平缓,约为0.52 mm·(10a)^(-1);黄河下游地区过去60 a的降水呈现出减少趋势,未来仍会以5.46 mm·(10a)^(-1)的速率减少。; 王澄海杨金涛杨凯张飞民张晟宁李课臣杨毅; 关键词：黄河流域降水变化特征

论全球变暖背景下中国西北地区降水增加问题被引量：22: 2021年; 随着全球变暖,全球的降水形式、分布格局都在发生着变化,其中干旱区的降水变化尤为引人瞩目。西北地区干旱少雨,在全球变暖背景下,降水量和大气中的含水量均呈现出增加趋势。通过研究认为这种"暖湿"是一种干旱区湿润程度的改善,并不会改变其干旱少雨的基本气候特征。西北地区降水的形式和性质都和我国东部地区有着根本的差别,降水增加主要是极端和短时对流降水的增加。另外,降水增加主要发生在西北干旱区的内陆河流域,该流域内的干旱地区的农业生态问题并非富水就能解决;西北地区的河西走廊等干旱和极端干旱地区水资源的主要来源是山区降水和冰雪资源;科学理性地认识西北地区降水增加,是正确处理西北地区水资源合理调配和使用、科学开展生态文明建设的前提。; 王澄海张晟宁张飞民李课臣杨凯; 关键词：全球变暖西北干旱区降水量

GLDAS土壤湿度在青藏高原地区的误差及其原因: 利用青藏高原上2010-2014年土壤湿度、降水和地表温度观测资料,分析了全球陆面同化系统(GLDAS)NOAH模式土壤湿度数据与观测数据之间的误差及其原因和土壤湿度的气候效应。结果表明:在青藏高原地区,GLDAS-NO...; 保鸿燕杨凯李一玲王澄海; 关键词：土壤湿度青藏高原误差分析; 文献传递

青藏高原西部一次高原涡生成的数值模拟研究被引量：3: 2021年; 使用ERA5、ERA-Interim和FNL 3种常用再分析/分析资料驱动WRF模式对2006年8月14日青藏高原西部的一次高原涡活动进行数值模拟,在评估不同再分析资料驱动WRF模式对高原涡的模拟能力基础上,利用涡度收支、视热源和视水汽汇方程,诊断分析高原涡生成过程中的热力和动力结构特征。结果表明,使用ERA5和ERA-Interim资料驱动WRF模式可模拟再现出此次高原涡的生成过程,其中ERA5对高原涡低层闭合性气旋环流和螺旋云带结构特征的模拟再现能力最好,模拟的高原涡及其降水强度最强;使用FNL资料驱动WRF模式无法模拟再现出高原涡生成过程及其降水分布特征。此次高原涡生成过程中气旋性正涡度的发展、热量和水汽的收支与其低层的垂直输送密切相关;高原涡生成前地表感热加热作用明显;生成阶段积云对流发展最为旺盛,降水最为显著,热量和水汽的垂直输送及相应的大气凝结潜热加热明显,对高原涡的发展有促进作用。; 王溪雯张飞民王芝兰杨凯王澄海; 关键词：青藏高原西部 WRF模式

冻融过程在与夏季降水及其季风的关系: <正>土壤冻融过程是陆气相互作用中的关键性过程之一。土壤冻融过程和土壤水分的运移密切联系。本文通过观测资料的分析诊断和数值试验,揭示了土壤冻融过程对后期气候的指示意义,并运用于实践。结果显示:春季有融雪融冻引起的土壤湿度...; 王澄海杨凯崔志强保鸿雁; 文献传递

青藏高原南、北积雪异常与中国东部夏季降水关系的数值试验研究被引量：24: 2017年; 青藏高原冬、春积雪有着显著的南、北空间差异,本文利用通用地球系统模式(CESM)设计了增加高原南、北冬、春积雪的敏感性试验,结果表明:当高原南部冬、春积雪异常偏多,长江及其以北地区夏季降水偏多,华南大部分地区夏季降水偏少;而当高原北部冬、春积雪异常偏多,华北及东北地区夏季降水偏多,长江下游南部地区夏季降水偏少,雨带更偏北。青藏高原南、北部冬、春积雪异常影响中国东部夏季降水的物理机制的分析结果表明,高原不同区域(南部和北部)冬、春积雪异常引起的非绝热加热异常效应都可持续到夏季,且北部积雪异常持续时间更长。高原南部和北部积雪异常偏多均会减弱高原北侧上空大气的水平温度梯度,进而减弱高原北侧西风急流的位置及强度,进而影响下游出口区处急流的强度和位置,且高原北部积雪异常偏多的影响更大。当高原南部积雪异常偏多,急流出口区的西风急流加强且偏南;而高原北部积雪异常偏多,出口区的西风急流减弱且偏北。相应地,对流层中层500 h Pa西太平洋副热带高压减弱,低层850 h Pa异常反气旋环流,影响中国东部地区水汽输送,从而影响了中国东部地区夏季雨带的变化。当高原南部积雪异常偏多,异常反气旋性环流位于东海附近,有利于更多水汽输送至长江流域,华南水汽输送减少;当高原北部积雪异常偏多,异常反气旋性环流相对偏北,更有利于华北及东北水汽输送,雨带偏北。; 杨凯胡田田王澄海; 关键词：青藏高原积雪非绝热加热西风急流中国东部降水

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