城市区域下垫面性质和位置差异对太阳辐射平衡的影响

介绍了时间序列的经验模态分解(EMD)方法，将EMD方法应用于近400年北半球重建平均气温资料的分析，从气候时间序列中提取气候信号中各个尺度的变化，进而分析气候的周期性振荡在20世纪的20年代变暖、40年代变冷及70年代变暖的可能作用。     

气候序列的层次结构

一个气候时间序列含有多个时间尺度 ,形成不同尺度的气候层次。气候是冷还是暖是随着尺度而变化的。文中用北半球地表月平均气温气候资料的子波变换分析表明 :气候突变点既随尺度有规律的变化 ,也具有随尺度变化而不变的性质 ,即标度不变性。不论什么尺度 ,气候总是有冷暖之分 ,这种自相似性可以帮助笔者从气候资料的子波变换中建立一个一维映射动力系统 ,它反映出气候突变时间的演变规律和气候的层次结构。     

基于EMD方法的观测数据信息提取与预测研究

用统计方法作月、季尺度的短期气候乃至年际尺度的长期气候预测是当前气候预测业务的主要依据,在短时间内这种情况仍然不可能彻底改变。虽然数值预报模式的预测能力达到了7 d的时效,不过要积分到月、季尺度并实现短期气候预测还面临着重重困难。其根本原因是气候系统的混沌分量和非线性/非平稳性等因素在起作用。而现有气候预测的统计方法(主要包括经验统计、数理统计和物理统计等方法)的数学基础却忽略了这些特点,这是因为以现有的科学水平人们不得不假设时间序列是线性和平稳的。实际气候观测序列普遍具有层次性、非线性和非平稳性,这给建立预测方法带来了极大困难。文中构建了一个新的预测模型,即首先利用经验模态分解(em-pirical mode decomposition,EMD)方法将气候序列作平稳化处理,得到一系列平稳分量-本征模函数(intrinsic modefunction,IMF);其次,利用均生函数(mean generate function,MGF)模型获得各分量的初次预测值;最后,在最优子集回归(optimal subset regression,OSR)模型的基础上,通过直接或逐步拟合一部分预测值,构建两种预测方案达到提高预测能力的目的。典型气候序列的预测试验结果表明,具有平稳化的IMF分量,尤其是特征IMF分量有较高的可预测性,它对原序列趋势的预测有重要指示意义。大力开展气候系统机理和气候层次的研究,并建立相应的气候模式是未来发展趋势。该文是这方面的一个初步尝试,相信该模型能为气候预测(评估)开辟一条新的有效途径。     

气象要素时间序列的演化建模分析与短期气候预测

以武汉站(5~9月)汛期降水量观测数据序列为例,将这类具有明显的不规则性(混沌特征)时间序列分解为宏观气候尺度周期的波动部分和迭加其上的微观气候尺度周期的波动部分,分别采用演化建模方法和自然基小波方法模拟逼近。特别强调由演化建模方法得到的非线性常微分方程较之传统的线性建模具有更好的分析预测能力。     

树木年轮的类型特征及其气候反应规律的研究

利用年轮与气候资料,依据树木气候学、树木生理生态学、森林气象学等原理,通过解析木及干基年轮与各种气候要素的相关统计和模拟分析等方法,揭示了树木年轮类型特征及其气候反应和形成规律;研究了年轮序列以及树木的高、径、材积等生长量序列的年际差异和主要的气候影响因素,给出两个生长阶段。     

基于贝叶斯模型的器测、古气候重建与气候模拟数据的融合试验

气象部门馆藏的西部最早的器测气象资料始于20世纪30年代,不能满足建立20世纪以来中国气候变化序列的需求,而古气候重建或气候模拟资料则可以延伸到器测时代以前。为了探讨长序列多源气候资料序列融合方法,采用贝叶斯方法对中国北疆地区8条树轮气温重建资料、器测资料与国际耦合模式比较计划第5阶段（CMIP5）模式模拟资料进行了融合试验。首先利用器测资料对气温代用资料进行校验与网格重建,并以此作为贝叶斯模型的先验分布,然后,用泰勒图选出了该区域气候模拟效果最佳的几个模式;最后将网格重建和气候模拟序列用贝叶斯模型进行了融合试验。结果表明,贝叶斯融合模型能有效提取各种数据来源的有用信息进行融合,融合结果的长期变化（线性）趋势更接近器测气候序列,并在一定程度上提高了序列的精度,减小了结果的不确定性;并且,融合结果能够纠正先验分布及气候模拟数据的明显偏差,为长年代气候序列重建提供了一个可行的思路。      

集合经验模态分解下中国新疆降水变化趋势的区域特征

降水是中国西北干旱区水资源的重要组成部分,利用合理方法有效认识降水的区域变化规律对指导农业发展尤为重要。基于新疆16个国际交换站1961-2012年降水距平时间序列,利用集合经验模态分解(EEMD)方法,分析了新疆降水变化趋势的多尺度特征,并对其空间差异进行了初步探讨。近50多年来,新疆降水量整体上呈现出非线性的显著增多趋势,且其变化存在明显的年际尺度(3年和6年准周期)和年代际尺度(10年和31年准周期);各周期分量方差贡献率显示年际变化在新疆降水变化中占据主导地位,重构的降水年际变化趋势能精细刻画原始降水序列在研究时期内的波动状况;降水年代际变化揭示了新疆降水在1985年前后气候模态有了显著转换,由原来降水以负相位为主的气候模态转向正相位显著的气候模态;此外,降水变化趋势和转折时间均具有明显的区域差异。EEMD方法有助于加深人们对新疆降水多尺度变化特征的认识,是一种适用于非线性、非平稳信号分析的有效方法。     

自适应原理在尺度分离技术中的应用

把计算流体中网格生成过程的自适应原理引入尺度分离研究中,即由各中尺度系统相对于所分离尺度系统的变化程度来决定其恢复系数,而不是采用通常的只有一个恢复系数的办法(即各种尺度相同程度地被恢复),从而使所需要的分离尺度系统集中于最大响应波长附近,这样就排除相同程度恢复所造成的对分离尺度系统的虚假增长.最后以实例作了比较说明.     

气候突变现象的研究

本文分析了各种时间尺度的气候突变现象，特别是本世纪以来的三次主要气候突变（1900、1920和1960），讨论了十年尺度气候突变现象的几个主要特点:气候突变与全球温度变化的关系、突变的空间尺度以及季风系统 在气候突变中的敏感性等。     

曲江冬季冷暖气候规律分析

利用曲江1955－2000年冬季（12月至次年2月）气温和冰冻天数的气候序列资料，制作冷指数序列，通过各种方法进行冷暖气候规律分析。     

区域气候模式RegCM_NCC在东北地区的应用研究

引进国家气候中心业务化的区域气候模式RegCM_NCC,通过操作系统调试、模拟区域确定、模式分辨率调整等本地化工作,初步建立了针对东北地区的区域气候模式系统,并应用该模式以夏季为例,对东北地区的气候进行了15 a（1991—2005年）时间长度的数值积分试验。结果表明：模式对环流的特征和东北地区地面气温具有一定的模拟能力,对气温模拟存在系统性的暖偏差,对降水模拟能力较差。     

A TIME FILTERING SCHEME FOR THE SHORT RANGE CLIMATE PREDICTION MODEL PRODUCTS AND ITS REAL CASE ANALYSIS

A filtering / extracting scheme for various timescale processes in short range climate model out-put is established by using the scale scattering method. And the climatological meanings as well as the importance of the filtered series are discussed. In the latter part of work, the effectiveness of the filtering method and the performance of the prediction model are analyzed through a real case.     

气候年景定量化评价方法

气候年景评价是气候业务服务的重要产品——气候年公报的重要内容,其中评价方法是关键。旨在以福建省为例介绍一种计算简单、业务适用性强且易推广的气候年景定量化评价模型。基于福建省66个国家级气象站1961—2010年共50 a逐日气温、降水观测数据和综合气象干旱指数（MCI）数据,在分别建立低温年景、高温年景、雨涝年景和气象干旱年景的评价指标、等级划分标准和历史序列基础上,构建了综合气候年景的评价模型、等级划分标准和历史序列,实现了对福建省低温、高温、雨涝、气象干旱及综合气候年景的定量化评价且评价结果具有历史可比性。业务应用和历史事件验证显示所建评价指标体系合理,与历史重大事件一致性良好,可为汛期雨强、冬季低温强度、夏季高温强度等定量化评估提供参考。      

Progress in the Development and Application of Climate Ocean Models and Ocean-Atmosphere Coupled Models in China

A review is presented about the development and application of climate ocean models and oceanatmosphere coupled models developed in China as well as a review of climate variability and climate change studies performed with these models. While the history of model development is briefly reviewed, emphasis has been put on the achievements made in the last five years. Advances in model development are described along with a summary on scientific issues addressed by using these models. The focus of the review is the climate ocean models and the associated coupled models, including both global and regional models, developed at the Institute of Atmospheric Physics, Chinese Academy of Sciences. The progress of either coupled model development made by other institutions or climate modeling using internationally developed models also is reviewed.     

The Interannual Variability of Climate in a Coupled Ocean-Atmosphere Model

In this paper, the interannual variability simulated by the coupled ocean-atmosphere general circulation model of the Institute of Atmospheric Physics (IAP CGCM) in 40 year integrations is analyzed, and compared with that by the corresponding IAP AGCM which uses the climatic sea surface temperature as the boundary condition in 25 year integrations.The mean climatic states of January and July simulated by IAP CGCM are in good agreement with that by IAP AGCM, i.e., no serious ‘climate drift’ occurs in the CGCM simulation. A comparison of the results from AGCM and CGCM indicates that the standard deviation of the monthly averaged sea level pressure simulated by IAP CGCM is much greater than that by IAP AGCM in tropical region. In addition, both Southern Oscillation (SO) and North Atlantic Oscillation (NAO) can be found in the CGCM simulation for January, but these two oscillations do not exist in the AGCM simulation.The interannual variability of climate may be classified into two types: one is the variation of the annual mean, another is the variation of the annual amplitude. The ocean-atmosphere interaction mainly increases the first type of variability. By means of the rotated EOF, the most important patterns corresponding to the two types of interannual variability are found to have different spatial and temporal characteristics.     

Major modes of short-term climate variability in the newly developed NUIST Earth System Model (NESM)

A coupled earth system model(ESM) has been developed at the Nanjing University of Information Science and Technology(NUIST) by using version 5.3 of the European Centre Hamburg Model(ECHAM), version 3.4 of the Nucleus for European Modelling of the Ocean(NEMO), and version 4.1 of the Los Alamos sea ice model(CICE). The model is referred to as NUIST ESM1(NESM1). Comprehensive and quantitative metrics are used to assess the model's major modes of climate variability most relevant to subseasonal-to-interannual climate prediction. The model's assessment is placed in a multi-model framework. The model yields a realistic annual mean and annual cycle of equatorial SST, and a reasonably realistic precipitation climatology, but has difficulty in capturing the spring–fall asymmetry and monsoon precipitation domains. The ENSO mode is reproduced well with respect to its spatial structure, power spectrum, phase locking to the annual cycle, and spatial structures of the central Pacific(CP)-ENSO and eastern Pacific(EP)-ENSO; however, the equatorial SST variability,biennial component of ENSO, and the amplitude of CP-ENSO are overestimated. The model captures realistic intraseasonal variability patterns, the vertical-zonal structures of the first two leading predictable modes of Madden–Julian Oscillation(MJO), and its eastward propagation; but the simulated MJO speed is significantly slower than observed. Compared with the T42 version, the high resolution version(T159) demonstrates improved simulation with respect to the climatology, interannual variance, monsoon–ENSO lead–lag correlation, spatial structures of the leading mode of the Asian–Australian monsoon rainfall variability, and the eastward propagation of the MJO.     

高分辨嵌套区域气候模式对我国中、东部地区夏季气候的数值模拟

利用引进的ＮＣＡＲ＿ＲｅｇＣＭ２模式在较高分辨率情况下,对我国东部地区夏季气候状况进行了数值模拟。结果表明,模式能够较真实地再现我国东部 地区夏季气候的基本状况。模拟的海平面气压场、５００ｈＰａ高度场、地表温度场以及对流层高、低层风场等的分布形式,都与实测场比较一致。并且较好地模拟出了７月中旬副热带的北跳。模式模拟的夏季降水场分布形式也与观测结果一致。高、低值中心等对应较好,不足之处是模拟中心值测     

Multi-year simulation of the East Asian Monsoon and Precipitation in China using a Regional Climate Model and Evaluation

1. Introduction As an important way to study the global climate change, because of its low resolution, GCM (general circulation model) shows obvious deficiency and uncer- tainty in capturing some regional features when used in the regional climate study, and the uncertainty is even serious in regional climate simulation over East Asia (Ding et al., 2000; Zhao and Luo, 1998; Qian et al., 1999). The high-resolution regional climate model (RegCM) developed in the 1980s can provide better simu…     

我国短期气候预测业务系统

中国第一代短期气候监测、预测、评价和服务业务系统主要由6个部分组成：数据库、动力气候模式系统、气候监测诊断系统、短期气候预测系统、气候影响评价系统与气候应用服务系统。在建立短期气候业务系统过程中，主要获得了三方面的成果：第一，揭示出影响中国气候异常的最强气候信号是厄尔尼诺事件、高原积雪和季风；第二，发展并建立了复杂的全球与区域动力气候模式预测系统，该系统包括T63L16全球大气环流模式、高分辨率区域气候模式、T63L30全球海洋模式和海冰模式、太平洋和印度洋高分辨率海洋模式和厄尔尼诺预测模式；第三，在高性能计算机和网络的支持下建立了完整的业务应用系统，不仅可提供短期气候预测信息，而且可以快速、客观、准确地给出气候变化对水资源、农业、林业、交通、电力、重大工程等国民经济重要部门和关键地区的影响，及时为决策部门提供决策服务。1998年开始应用以来，国家和大区两级整体预报水平比“九五”以前20年平均提高了6％～10％。但对区域性强洪涝事件的预报能力偏低，尚需进一步提高。