Validation of ECMWF and NCEP–NCAR Reanalysis Data in Antarctica

The European Center for Medium-Range Weather Forecast (ECMWF) Re-Analysis (ERA-40) and the National Centers for Environmental Prediction-National Center for Atmospheric Research (NCEP-NCAR) ECMWF (ERA-40) and NCEP-NCAR reanalysis data were compared with Antarctic station observations, including surface-layer and upper-layer atmospheric observations, on intraseasonal and interannual timescales. At the interannual timescale, atmospheric pressure at different height levels in the ERA-40 data are in better agre...     

The Diabatic Heating and the Generation of Available Potential Energy: Results from NCEP Reanalysis

In the existing studies on the atmospheric energy cycle, the attention to the generation of available potential energy (APE) is restricted to its global mean value. The geographical distributions of the generation of APE and its mechanism of formation are investigated by using the three-dimensional NCEP/NCAR diabatic heating reanalysis in this study. The results show that the contributions from sensible heating and net radiation to the generation of zonal and time-mean APE (Gz) are mainly located in high and middle latitudes with an opposite sign, while the latent heating shows a dominant effect on Gz mainly in the tropics and high latitudes where the contributions from the middle and upper tropospheres are also contrary to that from the low troposphere. In high latitudes, the Gz is much stronger for the Winter Hemisphere than for the Summer Hemisphere, and this is consistent with the asymmetrical feature shown by the reservoir- of zonal and time-mean APE in two hemispheres, which suggests that the generation of APE plays a fundamental role in maintaining the APE in the global atmospheric energy cycle. The same contributions to the generation of stationary eddy APE (GSE) from the different regions related to the maintenance of longitudinal temperature contrast are likely arisen by different physics. Specifically, the positive contributions to GSE from the latent heating in the western tropical Pacific and from the sensible heating over land are dominated by the heating at warm regions, whereas those from the latent heating in the eastern tropical Pacific and from the sensitive heating over the oceans are dominated by the cooling at cold regions. Thus, our findings provide an observational estimate of the generation of eddy APE to identify the regional contributions in the climate simulations because it might be correct for the wrong reasons in the general circulation model (GCM). The largest positive contributions to the generation of transient eddy APE (GTE) are found to be at middle latitudes in the middle and upper tropospheres, where reside the strong local contributions to the baroclinic conversion from transient eddy APE to transient eddy kinetic energy and the resulting transient eddy kinetic energy.     

NCEP和ECMWF资料表征南海夏季风的差异

比较美国国家环境预报中心（NCEP）和欧洲中期天气预报中心（ECMWF）的再分析资料,分析了二者用低层风场表征南海夏季风上的差异.结果表明,NCEP得到的南海夏季风指数有明显的减小趋势,而ECMWF则没有;二者在年际尺度上都能较好地表征南海夏季风强度,而年代际尺度上有明显的位相差.与西沙站的探空资料比较结果表明,NCEP在经向风上更接近观测资料,而经向风的趋势变化正是西沙站西南风减小趋势的主要贡献项;ECMWF资料在年代际尺度变化上更接近观测资料.与1998年南海夏季风试验SCSMEX的再分析资料比较显示,NCEP资料在空间上与SCSMEX资料更相似.     

NCEP再分析资料在强对流环境分析中的应用

为考察NCEP再分析资料在我国强对流天气产生环境分析中的适用性,选取2002—2009年多普勒天气雷达识别的60例超级单体风暴个例,对比分析常规探空资料和NCEP再分析资料提取的温、湿、风垂直廓线,结果表明:NCEP再分析资料计算的对流有效位能因对抬升气团湿度敏感而与观测间差异较大,宜用K指数、温度直减率分析大气层结稳定度;因对流层中高层风与探空差异不大,其中500~700 hPa的风与探空近乎一致,因此NCEP再分析资料计算的深层、中层风垂直切变参量可靠性较高;NCEP再分析资料水汽参数与探空资料差异大,特别是在大气边界层,需用观测资料订正;边界层物理量,特别是风向与探空差异显著,因此不宜用NCEP再分析资料讨论雷暴触发问题;平均而言,NCEP再分析资料湿度廓线低层偏干而中层偏湿,925 hPa以上风速偏小,降低了强对流发生概率。     

胃GrADS系统绘制NCEP／NCAR资料集简介

本应用美国国家环境预报中心(NCEP)和国家大气研究中心(NCAR)提供的全球大气40年逐日再分析资料和月平均场资料集，运用气象领域中广泛使用的GRADS绘图系统，对其进行等值线分析及数据输出的介绍，对于进一步将这一资料应用到科研及业务工作中具有一定的指导作用。     

NCEP FNL全球分析资料的解码及其图形显示

美国环境预报中心（NCEP）的FNL资料分辨率较高且融合了大量的观测资料及卫星反演资料,被广泛用于数值模式及天气、气候的诊断分析研究中。本文对该类资料的解码程序及绘图时所需控制文件、索引文件生成方法进行介绍,通过一系列批处理命令,可以进行大量FNL资料的解码及绘图处理,为科研工作者在资料内容提取和图形显示等方面的工作提供一定的参考。     

MODIS与NCEP大气可降水量资料的比较分析

利用中国大陆地区2001年4个季节(1、4、7、10月)中8d和4m的NCEP资料，对整层大气的比湿进行积分得到大气可降水量。选用了同时同地的MODIS大气可降水量资料，然后对两者进行了对比分析。结果发现：在中国西北、内蒙地区MODIS大气可降水量资料要比NCEP资料普遍偏大，而在东南和华南部分地区则普遍偏小。如果对上述两个地区的MODIS资料分别乘以修正系数0．933983和1．07686，则两者的差别可控制在0．2cm以内。因此，MODIS大气可降水量资料经过修正后，可以为卫星反演模式提供同化性较好的输入资料。     

基于NCEP风向数据的中国夏季降水估算研究

提出一个基于NCEP风向数据估算全国夏季降水的模型。根据NCEP地面气压、经纬向风数据计算得到全国1971—2000年夏季各月盛行风向;并将盛行风向与宏观坡向夹角的余弦值作为降水的坡向因子,以此区分山体迎风坡和背风坡降水的空间分布。利用站点观测资料、数字高程模型数据、坡向、坡度因子,采用逐步回归分析法,建立估算夏季降水的回归方程,得到全国1971—2000年夏季各月及总降水量的空间分布图,并对模型结果进行检验与对比分析。结果表明,此方法估算夏季总降水量的平均绝对误差为27 mm,平均相对误差为11.8%。模型结果能体现迎风坡与背风坡的雨量差,符合客观规律,能够定性、定量地再现中国夏季降水的实际空间分布特征。     

Spatial and temporal characteristics of minimum temperature in winter in China during 1961–2010 from NCEP/NCAR reanalysis

Based on the surface 2?m monthly minimum temperature from the National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research reanalysis dataset, the spatial and temporal characteristics of winter minimum temperature during 1961–2010 have been analyzed in China. Results showed that the minimum temperature in China has a significant increasing rate of 0.25° per decade calculated by the Mann–Kendall statistical test, which is consistent with the global warming trend. Empirical orthogonal function (EOF) analysis reveals that there are three main patterns that can explain more than 57.6% of the total variance of the winter minimum temperature. The EOF1, EOF2, and EOF3 account for 34.8%, 13.5%, and 13.5% of the total inter-annual variance, respectively. The EOF1, EOF2, and EOF3 patterns are synchronous in northern China, central China, and on the Tibetan Plateau. There exist a decrease trend in the corresponding time coefficients of EOF1 and EOF2 and an increase trend in that of EOF3 since the 1960s. Both the corresponding time coefficients of EOF1 and EOF2 have significant positive correlations with the 500?hPa geopotential heights of the Arctic region and negative correlations in the regions lower than 40°N, while a significant positive correlation is found between the corresponding time coefficients of EOF3 and 500?hPa geopotential heights in the low latitudes. This suggests that rapid warming occurs in northern China and on the Tibetan Plateau, while the weakest trend locates in southeast China. Thus, warming in winter is more pronounced at higher altitudes and latitudes. These patterns are tightly connected with the atmospheric circulation.     

NCEP FNL全球分析资料的解码及其图形显示

美国环境预报中心（NCEP）的FNL资料分辨率较高且融合了大量的观测资料及卫星反演资料,被广泛用于数值模式及天气、气候的诊断分析研究中。本文对该类资料的解码程序及绘图时所需控制文件、索引文件生成方法进行介绍,通过一系列批处理命令,可以进行大量FNL资料的解码及绘图处理,为科研工作者在资料内容提取和图形显示等方面的工作提供一定的参考。     

利用GrADS读取NCEP再分析资料格点数据

简单介绍了美国国家环境预报中心(NCEP)和美国国家大气研究中心(NCAR)的再分析资料,简明阐述了GRADS软件的获得、安装、使用,讨论了读取输出NCEP资料的gs程序编写,从而为广大基层台站利用NCEP再分析资料进行研究应用提供参考。     

NCEP/NCAR40年再分析资料图形显示系统

针对美国国家环境预测中心（NCEP）及国家大气研究中心（NCAR）的40年（1958－1997）全球再分析资料，利用数据库开发软件Visual FoxPro结合气象图形显示和分析系统软件GrADS建立了一个图形显示处理系统，能够方便地绘制资料集中提供的各种气象要素在不同区域、不同时间和不同投影下的图形，还可导出所需要的数据供进一步研究。     

Reliability Analyses of Anomalies of NCEP/NCAR Reanalyzed Wind Speed and Surface Air Temperature in Climate Change Research in China

By means of varied statistical methods,such as normalized root mean square error(RMSE),correlation analysis,empirical orthogonal function(EOF)decomposition,etc.,the reliability of the varied seasonal anomalies of NCEP/NCAR reanalyzed wind speed and surface air temperature(SAT)data frequently used in the climate change research in China is studied.Results show that RMSEs of meteorological variables are smaller in eastern China than in western China,i.e.,the reliability of NCEP/NCAR reanalysis in eastern China is better than that in western China.This could be due to effects of the topography in the reanalysis model and the disposition of"dense-in-eastern-and-sparse-in-western"of meteorological stations in China. The RMSE of anomalies of reanalyzed wind speeds decreases with increasing height,further confirming the possible impact of topography on reliability of reanalysis.Results of correlation analysis inversely correspond to those of RMSE analysis,i.e.,if the RMSE is larger,the correlation between reanalyzed and observed data is worse,and vice versa.It is found from comparing the EOF eigenvectors of anomaly of reanalyzed and observed data that if a meteorological variable has smaller RMSE,the spatial patterns of corresponding EOF eigenvectors of anomaly of reanalyzed and observed data are similar and their time coefficients are significantly correlated,and vice versa.Therefore,the similarity of EOF modes and the consistency of their time coefficients can be used to objectively assess the reliability of the reanalysis.On the whole,the reliability of the reanalyzed wind speed is better in spring,summer,and autumn,but worse in winter;and for the reanalyzed SAT,it is the best in winter and the worst in summer.     

基于广义线性模型和NCEP资料的降水随机发生器

天气发生器可以用来插补历史缺测气象数据或生成未来天气情境, 近年来被普遍应用于对气象变量的降尺度研究, 为陆面的水文、 生态模拟提供外强迫输入。广义线性模型 (GLM) 是近年来用于建立大尺度气象变量与地面气象因子之间的一种有效方法, 基于GLM的天气发生器具有一定的应用前景。本文以NCEP再分析资料中的单格点气温、 500 hPa位势高度、 位温、 相对湿度、 海平面气压等5个变量作为影响降水变化的大尺度因子建立模拟逐日降水量的广义线性模型。模型中对降水概率的描述采用Logistic模型模拟, 而对降水量则分别试用Gamma分布、 指数分布、 正态分布和对数正态分布来模拟, 试图比较和揭示这些基于不同理论分布的模型的能力。模型中待定参数的估计及对研究区逐日降水量的模拟采用了完全相同的实测逐日降水数据和同期NCEP再分析资料。参数的最大似然估计用遗传算法来实现, 对山东省临沂地区10个主要气象观测站降水资料的研究表明, Gamma分布模型的拟合效果最好, 对数正态分布次之, 指数分布再次, 正态分布最差; 参数估计分月获取的拟合效果略好于不分月的。模型逐日降水模拟表明, 对降水发生概率的模拟会低估各月的多年平均值, 基于指数分布的GLM会低估各月总降水量期望 (为月内每日降水量期望之和) 的多年平均值, 而基于对数正态分布的GLM则会在降水量较大时产生高估现象。由对应的天气发生器模型生成的随机模拟降水序列表明, 基于对数正态分布的模型会高估月降水量较大时的多年平均, 而基于指数分布及Gamma分布的模型则模拟效果较好。总体上看, 这种基于NCEP再分析资料和GLM的天气发生器对降水变率具有很强的解释和模拟能力。     

基于NCEP CFSv2模式的黑龙江省夏季降水预测研究

基于1982-2017年NCEP_CFSv2（NCEP Climate Forecast System version 2）模式预测资料对黑龙江省夏季降水进行降尺度预测。通过分析黑龙江省夏季降水与同期环流因子的关系、模式对关键区环流因子的预测,选取模式模拟与再分析资料相关较好、黑龙江降水实况与再分析资料关系较好的环流因子作为预测因子,结合最优子集回归法筛选因子,建立降尺度预测模型,最后采用交叉检验法进行预测效果检验和独立样本预测。结果表明：模式降尺度预测与实况的距平符号-致率为69%,6 a独立样本预测中有5 a预测正确,优于目前的业务预测效果。进-步研究发现,在模式能够准确预测环流因子的情况下,模式降尺度可以较好地预测黑龙江省夏季降水的趋势。此外,模式降尺度在拉尼娜年预测效果较好。     

美国NCEP/NCAR全球再分析资料及其初步分析

对美国国家环境预测中心（ＮＣＥＰ）及国家大气研究中心（ＮＣＡＲ）的４０年全球再分析资料在中国应用的可信度进行了初步分析,其中包括温、压、风、湿、降雨量、地面辐射、地面感热、地面蒸发潜热及青藏高原地面热源等。除降水量再分析资料与气候资料的比较属同一时段外,其余均属非同一时段比较。两者基本特征和分布形势一致,再分析资料比较合理。     

用GRADS处理NCEP资料中的非对应格点数据

利用台风凤凰期间NCEP1°×1°资料,介绍一种非对应格点数据的合成处理方法,用GRADS绘制了台风3天12个时次的平均垂直速度剖面图。着重介绍了具体实现过程和GRADS脚本程序原代码的编写。结果表明,运用这种方法处理的图像比原图像更清楚的反映出台风的内部结构。     

反演台风海平面气压场与NCEP及报文资料的对比

利用QuikSCAT散射计获取的海面风场资料,借助UWPBL模式,对2006年3个台风个例的海平面气压场进行了反演。通过将反演结果与NCEP海平面气压场及台风报文资料的对比分析,表明反演的台风海平面气压场准确性较NCEP海平面气压场高,但与报文资料相比,中心气压明显偏高,因此这种利用散射计风场反演海平面气压的方法虽有一定的准确性,但精确度还有待提高。     

青藏高原地区NCEP新再分析地面通量资料的检验

利用1979—1998年地面气象站温度观测资料和1982年8月-1983年7月高原热源观测资料,检验了NCEP／DOE新再分析地面气温和地面辐射收支在青藏高原地区的偏差。比较表明,气温和地面辐射量新再分析值能反映实际年变化特征,但其温度值系统性偏低,偏低幅度随地区和季节而变化。由于其气温和地表温度偏低造成地表长波辐射和大气逆辐射系统性偏低;冬季积雪地区的地表吸收太阳辐射和净辐射新再分析值偏小;地面净长波、净短波和总的净辐射与实测的偏差比较小。分析发现,同化模式地形高度与地面气象站海拔高度的差异是造成气温新再分析与实测偏差的主要原因,冬季积雪区地表反照率新再分析值偏大是造成冬季地面净辐射偏小的因素,并加剧了冬季气温新再分析的偏差。其研究对改进气候模拟结果分析有一定的启发。     

NCEP／NCAR新近发布的再分析月平衡资料介绍

NCEP/NCAR新近发布的再分析月平均资料介绍1 998年 NCEP/ NCAR发布了 1 95 8～ 1 997年的 40 a再分析月平均资料。随着再分析计划执行的不断进展 ,目前这些资料覆盖的时间有了延伸 ,变量得到扩充。NCEP/ NCAR挑选了一些新的再分析产品编辑在一张 CD- ROM上发布。该光盘上的资料包括 :1 )月平均场 (一部分为 1 948～ 1 998年 ,另一部分为 1 95 8～ 1 998年 ) ;2 )气候场 ( 1 979～ 1 998年共 2 0 a的平均 ) ;3)观测场。除资料目录和文件以外 ,该光盘还存储着应用这些资料的软件及一些详细的文字叙述文件 ,内容丰富。这里简要介绍…