近60年我国华北地区夏季持续性暴雨过程的分类研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41875074
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0504.大气动力学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Previous studies have obtained solid and abundant knowledge of the climatic background and circulation in understanding the persistent heavy rainfall events. Based on the synoptic analysis of extensive real weather events and rich experiences gained by forecasters, the persistent heavy rainfall events over North China in the summer (HX-PHRE) are analyzed and classified in this proposal from the perspective of the characteristics and interactions between the synoptic and sub-synoptic motions. The traditionally broadly-used quasi-geostrophic theory is reconstructed in the high-resolution numerical model with special considerations of the terrain effects and the diabatic heating. Firstly, daily precipitation data of relatively long series from 1958 to 2017 has been investigated. The HX-PHRE has been defined considering the unique characteristics of rainy season of North China, and then classified from the perspective of their dominant synoptic scale systems. The database of HX-PHRE in the last 60 years has been set up. Secondly, a set of diagnostic and prognostic equations under the approximation of quasi-geostrophic theory is derived in the numerical model's terrain-following coordinate system with the consideration of both the terrain effects and the diabatic heating. It is used for analyzing and partitioning the HX-PHRE database from the perspective of the characteristics and interactions between the synoptic and sub-synoptic motions. Last but not the least, the classification principle for HX-PHRE is concluded. This proposal combines mathematical tools and physical understandings, and has innovations both theoretically and technologically. Hopefully the results will help people with better understanding of the dynamics and improved numerical modeling skills.
本项目在已有关于持续性强降水过程气候变化及环流特征研究成果基础上,综合大量天气事实分析和台站预报员实践经验,在高分辨率数值模式中重新构建传统的准地转理论,补充考虑地形和非绝热影响,进一步理解华北地区夏季持续性暴雨过程(简称HX-PHRE)的动热力特征,从天气-次天气尺度系统特征及相互作用角度开展分类研究。具体研究内容有:(1)使用最近60年长序列的日降水量资料,结合华北雨季降水特点定义HX-PHRE,再从传统天气学分类角度,建立历史数据库。(2)在数值模式动热力框架上构建包括地形和潜热影响的准地转动力诊断-预报方法,针对每一类型从天气和次天气尺度系统发生发展特征和相互作用关系角度进行动热力分类。(3)总结归纳HX-PHRE动热力分类规则。本申请项目结合数学工具和物理本质,在理论和应用方面都有创新。研究成果既能提供动力理论和预报方法研究新思路,又能作为设计和改进数值模式和计算方法的理论基础。

结项摘要

本项目在已有关于持续性强降水过程气候变化及环流特征研究成果基础上,综合大量天气事实分析和台站预报员实践经验,在高分辨率数值模式中重新构建传统的准地转理论,补充考虑地形和非绝热影响,进一步理解华北地区夏季持续性暴雨过程(简称HX-PHRE)的动热力特征,从准地转近似下的天气-次天气尺度系统特征及相互作用角度开展分类研究。完成以下研究内容:(1)使用1958-2021年共64年的长序列日降水量资料,结合华北雨季降水特点定义HX-PHRE,从传统天气学分类角度,使用分级聚类方法,划分HX-PHRE为四种类型,最终建立历史数据库。(2)在数值模式动热力框架上构建包括地形和潜热影响的准地转动力诊断-预报方法,研发了针对不规则边界和复杂地形下垫面复杂流场的区域诊断分析技术、基于数值模式准地转动力理论的主导环流诊断分析技术、以及基于数值模式地形追随坐标系的水汽通量散度分解分析技术,对每一类型从天气系统发生发展特征和相互作用关系角度分析动热力特征。(3)总结归纳HX-PHRE动热力分类规则,应用到对几次极端HX-PHRE数值模拟中,并定量分析2021年两类主要的HX-PHRE的动热力特征及其可能的影响机制。本申请项目结合数学工具和物理本质,在理论和应用方面都有创新。研究成果既能提供动力理论和预报方法研究新思路,又能作为设计和改进数值模式和计算方法的理论基础,未来将从准地转近似提高至更高精度近似关系,应用于HX-PHRE业务预报。发表期刊论文13篇(其中SCI论文7篇),申请国家发明专利1项,出版科普书1本,培养5名研究生。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
基于有限区域风场分解的海南岛一次飑线过程演变特征分析
  • DOI:
    10.13577/j.jnd.2021.0203
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    自然灾害学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李宏江;曹洁;李勋;吴志彦
  • 通讯作者:
    吴志彦
Hybrid Methods for Computing the Streamfunction and Velocity Potential for Complex Flow Fields over Mesoscale Domains
计算中尺度域上复杂流场的流函数和速度势的混合方法
  • DOI:
    10.1007/s00376-021-1280-y
  • 发表时间:
    2022-04
  • 期刊:
    Advances in Atmospheric Sciences
  • 影响因子:
    5.8
  • 作者:
    Cao Jie;Xu Qin;Chen Haishan;Ma Shuping
  • 通讯作者:
    Ma Shuping
Comparative analysis of two flow decomposition approaches and their applications to diagnosing water vapor in extreme precipitation events over Xinjiang Province, China
两种流分解方法对比分析及其在新疆极端降水事件水汽诊断中的应用
  • DOI:
    10.3389/feart.2022.847317
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Frontiers in Earth Sciences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Cao J.;Ma S.;Ran L.
  • 通讯作者:
    Ran L.
近70年有限区域流函数速度势算法研究的回顾和新进展
  • DOI:
    10.3878/j.issn.1006-9895.2210.22143
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    大气科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曹洁;陈海山;Xu Q.
  • 通讯作者:
    Xu Q.
Characteristics of diurnal variations of warm-season precipitation over Xinjiang Province in China
新疆暖季降水日变化特征
  • DOI:
    10.1016/j.aosl.2021.100113
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Atmospheric and Oceanic Science Letters
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Jie Cao;Shuping Ma;Weihua Yuan;Zhiyan Wu
  • 通讯作者:
    Zhiyan Wu

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其他文献

桂南钦防构造带西南段印支早期花岗岩的成因:年代学和地球化学约束
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曹洁;冯佐海;胡贵昂;潘罗忠
  • 通讯作者:
    潘罗忠
3种植物浸液对白纹伊蚊产卵的影响研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国媒介生物学及控制杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李凯利;高景鹏;曹洁;马雅军
  • 通讯作者:
    马雅军
基于数字图像处理的含缺陷花岗岩破裂力学分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    力学与实践
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李冰峰;左宇军;李伟;曹洁
  • 通讯作者:
    曹洁
睡眠呼吸暂停综合征与肿瘤发生发展的机制性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中华结核和呼吸杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    梁茂丽;李莲;曹洁
  • 通讯作者:
    曹洁
腹腔镜下前列腺癌根治性切除术围术期加速康复外科方案的构建
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1008-9993.2021.04.002
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    解放军护理杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曹洁;王燕;张然;周懿;郭先娟;高旭;任凭
  • 通讯作者:
    任凭

其他文献

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曹洁的其他基金

考虑非绝热影响的半平衡模型的建立及其在中尺度资料分析中的初步应用
  • 批准号:
    41675060
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    65.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
半平衡动力约束下中尺度资料初始化方法的建立和应用
  • 批准号:
    41205033
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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