南京大学学报(自然科学版)

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马红云1,2，薛佳庆3,4，江志红1,2，徐海明1,2

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(6): 337-347.

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本文利用NCAR开发的CAM5.1模式进行了中国东部大规模城市下垫面变化对南海夏季风爆发影响的数值模拟研究。结果表明：CAM5.1模式能够很好地模拟出东亚夏季风系统季节演变过程中大尺度环流场和降水分布的变化。敏感性试验结果表明中国东部大规模城市群的发展会使得南海夏季风提前1侯爆发；控制试验中5月中旬南海地区东南风向西南风的转变，以及降水量激增现象的出现，均较无城市试验中提前。同时，城市化快速发展阶段与南海夏季风爆发的年代际变化存在时间段的吻合，初步推断城市下垫面发展可能是1993年之后南海季风提前爆发的原因之一。对南海季风爆发影响的原因分析可以看出，城市化引起的下垫面物理属性变化，使得从春至夏的季节转变中，东部（110°-120°E）中高纬度陆地对大气的感热加热增强，减小了海陆之间的热力对比，加快陆地低层大气降压，从而引导南海季风提前爆发。

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北京城市气候图系统的初步建立

贺晓冬1, 2，苗世光2，窦晶晶 2申双和 1

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(6): 359-371.

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现代城市化发展给当地气候和环境带来巨大影响，然而城市规划和城市发展中对城市气候信息的应用却非常有限。以北京为示范案例，初步建立北京城市气候图系统，将城市气候信息应用于北京可持续发展和生态城市建设。定量分析北京自然环境和典型城市形态因子对城市气候的影响，评估城市热环境和城市风环境现状，形成北京城市气候分析图。结合各典型城市气候空间不同建筑区域内建筑物可分辨风场数值模拟，完成北京市区范围城市气候规划建议图。北京四环以内近乎闭合式的“单中心+环状”城市发展布局，使大部分区域承受极强的热压，且通风廊道不足，通风严重不畅。针对此现状，分别对五类城市气候规划建议区提出初步规划建议，审慎开发决策，缓解城市气候问题。北京城市气候图系统在传统城市气候图的基础上，强调了对规划方案的预测评估。且提出对城市气象灾害进行风险评估，从规划预警的角度应对城市气象灾害，加强北京应对极端天气、防灾减灾的能力。

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京津冀城市群未来发展情景气候效应模拟

郑祚芳1*，苗世光1，范水勇1，翟国方2，范晨璟3，李莎莎3

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(6): 772-780.

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应用包含城市冠层模式的中尺度气象模式WRF (Weather Research and Forecasting)，基于Landsat TM 卫星提取的高分辨率下垫面数据集对京津冀地区2008年夏季进行了高分辨数值模拟试验，分析了京津冀城市群不同发展情景的气候效应及其差异。结果表明：1）不同的城市布局对区域气候的影响较明显，较小的城市分布差异可导致相对较大范围的气候差异；2）京津冀城市群不同发展情景对区域气候的影响各不相同，集中式发展情景的气候效应最强，均衡式发展、串珠式发展次之，等级发育模型的气候效应相对最弱；3）城市发展对气温的影响在夜间比白天更明显，热岛在夜间最强，范围大，但影响的高度较低，白天反之，并导致区域内逆温层强度减弱，对风和湿度的影响则是白天比夜间更明显；4）城市化主要影响降水分布，雨岛为多中心结构，主体位于城市下风向边缘区。城市化可能导致弱降水事件减少，对较强降水则可能有增加效应。
城市群,发展情景,数值模拟,气候效应

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中国东部气溶胶活化颗粒物浓度对区域气候影响的模拟研究

贵志成1*,郑益群2,钱贞成2,何宏让2,曾新民2

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(6): 781-791.

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该工作利用WRF模式，对我国东部三大城市群区域的气溶胶活化颗粒物浓度增加的气候效应进行了模拟研究。结果表明：增加气溶胶活化颗粒物后，我国东部许多地区的地表感热、潜热通量减少，华东大部分地区的地表2m气温降低；降水对气溶胶活化颗粒物浓度增加的响应较为复杂，缺乏一致的规律性，但增加活化颗粒物后，我国东部许多地区的降水明显减少；由气溶胶活化颗粒物浓度变化造成的大气水汽输送和水汽含量的变化，是气溶胶间接效应影响东亚夏季风降水的主要原因。从总体上来说，中国不同地区的气溶胶活化颗粒物浓度增加，使得中国东部大部分地区的低层气温降低、大气湿度降低、降水减少，呈现出干冷化的趋势。

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城市化对长江三角洲区域降水的可能影响

林恒1，孙鉴泞1,2

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(6): 792-799.

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本文利用我国中东部地区115个测站1960-2005年的逐日降水资料，分析了城市化对我国长江三角洲地区降水的可能影响。以中东部地区为背景，对比分析了长江三角洲地区与背景区域的年降水变化趋势，结果都呈现增长趋势，长江三角洲地区的年降水量增长速度明显快于背景区域的年降水量增长速度。同时分析了两个区域不同季节和不同强度的降水变化特征，结果表明：春、秋两季降水都减少，春季长江三角洲地区降水减少速度慢，而秋季长江三角洲地区降水减少速度快；整个中东部地区小雨的年降水量减少，中雨、大雨和暴雨的年降水量增加，长江三角洲地区小雨的年降水量略有增加，中雨、大雨和暴雨年降水量的增长速度明显高于整个中东部地区。结合降水天数的变化情况，说明降水强度加大是长江三角洲地区降水增加的主要原因，这可能与该地区的快速城市化进程有关。

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长三角城市群区大气污染对气象要素及地表能量平衡的影响研究

刘丽霞1，凌肖露1*，郭维栋1

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(6): 800-809.

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利用2012年4-6月南京溧水野外观测站近地层微气象、地表辐射和通量交换数据，结合南京大学地球系统区域过程综合观测研究站（SORPES-NJU）的PM2.5质量浓度以及环境保护部发布的逐日API资料，使用聚类分析、合成分析和个例分析的方法，定量分析了南京地区不同大气污染程度下气象要素和地表能量平衡的响应特征。结果表明，观测期间南京地区污染天盛行偏南风，且风速较清洁天气低约30%。气溶胶白天对到达地面的太阳辐射的削弱作用大于对地面有效辐射的减弱作用，使得地面净辐射减小（日均值约46.3W·m-2）。气溶胶减弱感热通量、潜热通量，并影响二者在能量平衡中的比重。个例分析表明气溶胶通过减小白天地面净辐射，减弱地气系统能量，导致近地层气温降低（最大差值约1℃），湍流运动减弱，从而进一步抑制污染物的扩散，形成空气污染-地表能量收支-边界层结构间的正反馈过程。

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城市非均匀性对城市地表能量平衡和风温特性的影响

宋玉强1,2，刘红年1*，王学远1，张宁1，孙鉴泞1

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(6): 810-819.

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为了研究城市的非均匀性对城市气象特征的影响，根据南京市landsat卫星资料的建筑密度分布特征，将南京市不同区域的城市分成：商业型城市、高密度城市、低密度城市。利用WRF模式针对南京地区非均匀城市类型分布进行了1年的高分辨率模拟，研究了城市非均匀性对城市地表能量平衡和城市热岛等气象特征的影响。研究结果表明：城市地表能量平衡和城市热岛等气象特征对城市非均匀性比较敏感，城市非均匀性导致平均城市感热、净辐射、热岛强度、城市郊区风速差减弱，而潜热增加。考虑城市的非均匀性之后，地表能量平衡各项以及温度、湿度、风场在城市区域的分布更加复杂，空间分布的方差和极值明显增加。如非均匀城市使平均感热、热岛强度和城市风速衰减分别下降了9.3 W/㎡、0.18℃和0.14m/s，潜热增加11.2 W/㎡；但非均匀城市使热岛强度、风速衰减、净辐射的最大值增加了0.28℃、0.28m/s和5.7/㎡。城市对于风速的衰减，会导致低空急流带的强度变小、厚度变薄。

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城市粗糙子层湍流能谱特征分析*

王国羽1，孙鉴泞1,2**

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(6): 820-828.

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对南京市委党校两个不同高度层湍流速度谱特性分析表明：（1）近中性情况下，两层湍流动能密度均大于平坦草地上结果，并且低层湍流动能密度大于高层，高层的湍流比低层的湍流更接近局地各向同性，说明城市粗糙子层的湍流生成率要高于草地上的结果，并且越靠近冠层顶部，湍流的生成率越高,湍流越偏离局地各向同性。两层都有约20%的能谱出现了谱隙，湍流次尺度的平均量级与粗糙元的平均尺度比较接近，城市粗糙子层中粗糙元效应比较明显。（2）两层湍流动能耗散率随稳定度变化，中性情况下，粗糙子层中两层湍流动能耗散率均大于平坦草原上的结果,并且低层的值要高于高层；不稳定情况下，粗糙子层中湍流动能耗散率随不稳定度增加的增长率要高于草地上结果，稳定情况下，两者相差不大。

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京津冀城市群高温灾害风险区划研究

杜吴鹏*，权维俊2，轩春怡1，房小怡1，郭文利3

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(6): 829-837.

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本文利用175个气象站观测数据和社会经济资料，从致灾因子、孕灾环境、承灾体、抗灾能力四个方面研究了京津冀城市群高温灾害风险，结果表明：京津冀城市群高温频次呈南部高、北部低以及平原地区高、山区低的空间分布特征，频次最高区域位于石家庄和衡水以南、邯郸以北地区，北部的承德、张家口和秦皇岛地区高温频次最低；致灾因子高危险区和孕灾环境高敏感区主要分布在河北省南部，承灾体高易损区主要位于大型城市，经济发达的城区抗灾能力较强，抗灾能力风险较低；京津冀城市群高温灾害综合风险区划呈南高北低特征，高风险区集中在河北中南部及北京和天津的市区，河北中部及邻近北京、天津地区则为次高风险区和中等风险区，河北北部、西北部和东北部多为低风险区和较低风险区。

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模式分辨率对珠三角局地污染扩散影响的数值模拟

曾莉萍1,2 吴小卫3* 罗乃兴4 林文实1 樊琦1 冯业荣5

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(6): 838-846.

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随着工业化发展，近十年来珠江三角洲地区空气质量有恶化的趋势。在冷锋过境前常常由于地面受低压控制，近地面出现静小风的情况导致污染物在这一区域的滞留加剧。本文选取这样的天气背景来模拟珠江三角洲地区的环流形势和污染物扩散,模拟试验应用加入扩散方程的MM5模式进行。模式模拟时间（北京时）从2008年10月21日08时到2008年10月23日08时。共设计两个模拟试验，控制试验和敏感性试验。两个试验中置入污染点源资料，包含珠三角地区的3179个污染点源的源高和源强。两个试验的区别在于设计了不同的区域网格距，控制试验最细2km，而敏感性试验最细1km。模拟结果表明提高模式分辨率主要明显优化风场的模拟效果，而气象要素模拟效果的提高又间接影响着污染物的传输与扩散。综合各方面因素说明高精度的分辨率是有利于提高模式模拟效果的。

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广州增城台风降水相关天气型

王娜1，陈星1，程寿全2

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(6): 847-854.

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本文利用自动天气分型方法将1990—2012年广州增城每日天气分型并确定与台风降水事件相关的天气型。自动天气分型分为三个步骤，主成分分析，平均联系距离法以及判别分析，天气分型结果联系台风日降水资料可找出与台风降水相关的天气型。广州市增城区1990—2012年地面小时资料（包括气温，海平面气压，露点温度，南北向风速，东西向风速，总云量六个气象要素）经自动天气分型方法得26种主要天气型，联系台风日降水资料可确定其中四类天气型与台风降水强相关，两类天气型与台风降水部分相关。台风相关降水天气型（包括四类台风降水强相关天气型和两类台风降水部分相关天气型）包含23个台风强降水事件（日降水量≥50 mm）中的22个，包含全部7个日降水量≥100 mm的台风强降水事件。结果表明利用自动天气分型方法能较好地判定与台风相关的强降水天气事件。该方法可利用未来降尺度GCM气候资料估计未来气候变化情境下与台风相关强降水事件变化。

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近海台风中心自适应定位方法研究

黄旋旋1,2,朱科锋1*,赵坤

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(6): 855-864.

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本研究提出了近海台风自适应定位方法（Typhoon eye adaptive identifying and tracking, TEAIT）。该方法主要基于多普勒反射率数据对近海台风的台风眼进行客观的识别和追踪。文中对4个典型台风个例使用TEAIT方法进行了定位测试，并将其与基于径向风的GBVTD-simplex和基于弱回波的TCET方法作比较。相比GBVTD-simplex方法，因为雷达回波的观测半径要大于径向风，TEAIT方法可以更早的追踪台风。对相同时段定位比较表明，两者中心定位差绝大部分都分布在5km内。进一步分析表明，差异大主要是在台风路径显著转向或者台风眼剧烈收缩时，此时台风环流中心和回波中心不重合导致。相比同样基于回波的TCET方法，TEAIT方法即便在台风结构不对称、眼不闭合、低层填塞等情况下都能成功定位，而TECT法在这些情形下容易定位失败。TEAIT方法比TECT方法表现出更好地识别和连续追踪能力。

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风廓线雷达在强降水监测预警中的应用研究

吴蕾1，董丽萍2，王令3，王国荣3

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(6): 865-872.

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本文在风廓线雷达观测风场的基础上发展了低空风切变指数、高低空急流指数和温度平流三种产品算法，并将其用于两次强降水过程的监测预警研究。通过分析强降水发生前后风廓线雷达二次产品的变化得出：低空风切变指数在降水开始和结束时均会出现较大幅度的增长；低空急流指数一般在降水前3-4个小时开始增强，降水减弱时则大幅减小；高空急流指数在降水前2个小时左右会出现小幅的波动；此外，高低层冷暖平流强度和厚度的变化与降水过程也有很好的对应关系。

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相场法模拟冰晶生长的参数优化

陈梅英 1 , 2 , 欧忠辉 3 , 卓艳云 2 , 陈锦权 2 , 林河通 2 , 冯力 4*

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(6): 873-882.

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水溶液冻结过程生成的冰晶是低温保存中造成细胞损伤的主要原因 . 研究如何降低冰晶形成和生长过程
对细胞伤害的方法, 是低温生物研究的重要课题 . 本文采用国内外描述相变微观结构的相场模型, 将体系视为水和
溶质二元系统, 研究了界面厚度尺度、各向异性强度和过冷度对结晶过程冰晶生长的影响 . 结果表明: 界面厚度影
响模拟结果, 为了获得可靠的计算结果, 界面厚度参数取值为 3. 0 0d x ; 各向异性系数大小对冰晶形貌有很大影响,
取值越大, 冰晶的二次分枝越发达, 且尖端速度波动的幅值越大, 各向异性系数取值范围 0. 0 1 0~0. 0 2 5 ; 过冷度明
显影响冰晶的生长和形貌, 过冷度大, 冰晶生长速度加快, 二次分枝发达, 形貌变化较大, 固相率也随之变大 . 参数
优化结果为: 界面厚度尺度等于 3. 0 0d x , 各向异性系数等于 0. 0 2 3 , 过冷度等于 2 0K 的模拟结果与低温显微镜下
观察到的冰晶生长形貌试验结果相吻合 .

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慢病毒介导的GFP转染对小鼠骨髓间充质干细胞表型、增殖和分化能力的影响

李燕12 ，陆伟2 竺丽梅2 邵燕2 陈诚2 刘巧2 韩晓冬1

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(6): 883-889.

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运用慢病毒（Lentivirus）载体构建绿色荧光蛋白（GFP）在小鼠骨髓间充质干细胞MSCs）中的转染体系，检测转染后MSCs的增殖能力，并诱导其向成肌细胞分化，检测此转染体系对MSCs分化能力的影响。骨髓细胞悬液破红后贴壁法培养MSCs，采用流式细胞术鉴定细胞表面标记，鉴定MSCs纯度；Lentivirus-GFP 以1、10、50和100 的感染复数（MOI）转染MSCs，作用48 h后流式细胞术及免疫荧光法检测转染效率和表达的荧光强度；MTT 法检测转染后MSCs 的细胞活力。诱导MSCs-GFP向成肌细胞分化，蛋白印记法（WB）检测成肌细胞特异性蛋白desmin和α-SMA的表达。流式细胞术检测结果显示，培养的MSCs表达 CD44, CD90和 CD105，不表达CD34, CD45和CD188，符合干细胞特性。MOI 为1、10、50和100的转染效率分别为23.45%、93.51%、95.44%和95.55%，MOI为10时，转染效率较高，且对MSCs活力无明显影响。MSCs-GFP体外经成肌细胞诱导分化后，表达特异性抗原desmin和α-SMA。本研究成功构建了小鼠MSCs的Lentivirus-GFP转染体系，有效标记了MSCs细胞，且此标记对MSCs的细胞生物学特性无明显影响。

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婚配后雄性克氏原螯虾的择偶行为

张丽1，谢春1，唐建清2，黄成1

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(6): 890-894.

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动物在繁殖期间随自身繁殖价值的变化而调整择偶行为，从而导致它们择偶行为的多样性。本文研究具交配经验的雄性克氏原螯虾(Procambarus clarkii)在Y型水迷宫中对不同婚配状态的潜在配偶的择偶行为。结果表明雄虾在原配一侧的总访问时间和平均访问时间极显著大于在处女虾一侧（P < 0.005）；访问原配的次数与处女虾相比没有达到显著水平（双侧检验P = 0.086），但倾向性还是偏向原配（单侧检验P = 0.043）。当原配不在时，雄虾随机选择潜在配偶；面对都具备交配经验的原配和非处女虾，雄虾也随机选择配偶。说明雄虾一定程度上可以识别潜在配偶的婚配状态，推测雄虾可能通过配偶保卫策略确保父权；但雄虾的忠诚度可能会因原配的存在与否而及时改变。雄虾能根据自身的婚配状态以及获取配偶的成本来调整择偶行为。

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2014年, 第50卷, 第6期　
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