海气相互作用与湖北大涝的关系分析

利用1951~1994年北太平洋海温、副热带高压环流特征量、湖北大涝资料,通过对北太平洋海温场和副热带高压(以下简称副高)的特征指数与湖北大涝的相关普查,发现几个关键区域的海温异常分布与湖北大涝有密切关系;特别春季和初夏的副高异常分布是影响湖北大涝的主要因素;海温和副高两者之间的异常变化密切关联;海温异常变化早于副高异常变化约1~3个月。利用统计预报方法分别建立了利用海温因子、副高环流特征量因子预报湖北大涝的模型,并在汛期进行了试验。验证表明:湖北大涝与海气相互作用密切相关,北太平洋海温异常引起副高异常,副高异常导致湖北大涝的出现。     

支持向量机与卡尔曼滤波集合的西太平洋副热带高压数值预报误差修正

基于T106数值预报产品资料,提出了支持向量机和卡尔曼滤波相结合的方法来进行夏季西太平洋副热带高压数值预报的误差修正与预报优化。首先采用支持向量机方法建立了西太平洋副热带高压面积指数的误差修正模型。基于支持向量机预报优化模型尽管有比较好的拟合精度和预报效果,但与实际副热带高压指数尚有一定的差异。究其原因,除预报对象(副热带高压)本身比较复杂、模型优化因子不够充分以及数值预报误差自身的随机性以外,优化模型的输入、输出基本上是一个静态映射结构,因此前一时刻的预测误差难以得到有效的反馈、调整和修正。为考虑前一时刻预报误差的反馈信息,动态跟踪副高的变化趋势,随后引入卡尔曼滤波方法建立支持向量机-卡尔曼滤波模型,对支持向量机模型的输出结果作进一步的调整和优化。试验结果表明,该方法模型的预报优化效果优于T106数值预报产品以及单纯的神经网络修正模型和卡尔曼滤波修正模型的优化效果,能够较为客观、有效地修正西太平洋副热带高压指数的数值预报误差,改进和优化西太平洋副热带高压的数值预报效果。该方法为副热带高压等复杂天气系统和要素场预报提供了一种新的思路,表现出较好的应用前景。     

小波分解与SOFM-BP网络结合的西太平洋副高数值预报产品优化技术

基于1995～1997年夏季（5～8月）T106数值预报场资料,研究讨论了夏季西太平洋副热带高压面积指数的预报误差修正与预报优化问题。首先通过小波分解对预报目标进行频域分解和高频滤波,随后引入了人工神经网络BP模型与自组织特征映射网络（SOFM）相结合的方法,对副高指数的数值预报结果进行了预报优化与误差修正的训练建模。试验结果表明,所建模型能够较为客观、有效地修正副高指数的数值预报误差,优化和改进副高预报效果。     

北太平洋海表温度与500hPa西太平洋副高和极涡相互作用的统计分析

本文采用斜交PROMAX因子分析方法分析了1954—1986年北太平洋逐月海表温度与500hPa西太平洋副高和极涡环流指数(7个因子)的相互关系,指出(1)500hPa西太平洋副高和极涡指数与北太平洋海温的相关值存在明显的年变化,以赤道太平洋区最敏感,(2)赤道东太平洋海表温度的变化与10个月前的极涡中心强度、同期和1—3个月前西太平洋副高面积、强度、位置变化有联系,(3)500hPa西太平洋副高面积和强度的变化受到前3—5个月赤道东太平洋和3个月前赤道中太平洋海表温度的影响,500hPa西太平洋副高位置与前3—5个月赤道东太平洋海表温度有联系.     

基于前传式网络逼近的太平洋副热带高压活动的诊断预测

基于前传式神经网络BP算法(BackpropagationNeuralNetwork)和回归模型,探讨了西太平洋副高面积指数同赤道东太平洋海温及赤道纬向风之间非线性分类和映射逼近的建模方法和效果比较.结果表明,前传式网络,特别是回归网络预报模型具有较好拟合精度和预报效果及比较实用的预报时效.     

混合递阶遗传径向基网络及其在副热带高压预报中的应用

采用遗传算法与径向基网络结合的方法建立了副热带高压特征指数的预报优化模型.针对径向基网络结构和初始参数难以客观确定的不足,引入混合递阶遗传算法同时优化网络结构和参数.该优化方法结合了递阶遗传算法和最小二乘法的优点,具有较高的学习效率.将混合递阶遗传径向基网络用于副高数值预报产品的预报试验和效果比较,结果表明:混合递阶遗传算法优化的径向基网络模型具有较好的收敛效果和泛化能力,对副高指数的预报效果有较明显的改进和提高.     

太平洋海气相互作用的时空变化

本文根据1957—1976年赤道太平洋海温和北太平洋海平面气压的月平均资料,计算了它们之间全年(1—12月)逐月的时滞相关,分析了北太平洋副热带反气旋影响赤道海温和赤道海温对副高反馈的季节变化。发现它们之间的联系不同季节、不同地区有明显差异:副热带反气旋对赤道海温的影响(负相关)以春季最大,秋季最小;赤道海温的反馈,对副高的不同部分作用不同,对副高主体的作用(正相关)以冬半年最大、夏半年较小(尤其是盛夏),对西部副高脊的作用(负相关)相反,以夏半年最大,冬半年较小。其过渡期为5月和11月。同时对其季节变化的可能原因也提出了一些初步看法。其中特别强调了大型环流背景的基本状态(包括平均垂直环流)对海气相互作用过程的重要性。     

副热带高压与锡林郭勒盟冬季降水的关系

利用相关分析对大气环流特征量做因子普选,发现锡林郭勒盟冬季降水与西太平洋副热带高压具有相关性,通过距平相关和周期演变分析,最终选用了西太平洋副热带高压面积指数月平均特征量为预报因子,利用指标法预报锡林郭勒盟冬季降水,对50多年的样本个例进行拟合分析,拟合率都在70%以上,表明利用西太平洋副热带高压面积指数预报锡林郭勒盟冬季降水具有较好稳定性和准确性。     

副高与甘肃旱涝

一、前言西太平洋副热带高压是夏季环流形势中一个重要的天气系统,它对我国大范围的旱涝有很大影响。以往我台在这方面做过一些工作。本文的目的是通过对500毫巴西太平洋副热带高压(以下简称西太副高)、100毫巴南亚高压(以下简称南亚高压)与我省夏半年各月降水的相关分析,弄清它们之间的关系,为认识旱涝成因和制作长期预报提供一些基本事实。文中使用的500毫巴西太副高的月平均面积指数、强度指数、西伸脊点     

北太平洋副热带高压与赤道东部海温的相互作用

本文根据1957—1976年太平洋的月平均海平面气压和海温资料,分析了赤道东部海温与北太平洋海平面气压场的时滞相关。发现赤道海温的变化,就北太平洋而言,主要是受该洋东南部低层副热带及气旋的控制,而赤道海温对副热带高压的反馈,主要是发生在太平洋中部对流层副热带高压中心附近地区。赤道海温向副热带反气旋调整的时间平均为二个月左右,而副热带高压向赤道海温调整的时间平均为四个月左右。前者比后者更快。它们之间相互影响、相互调整形成了一种闭合的负反馈过程。整个过程约历时22个月左右,大致相当于北太平洋副热带高压和赤道海     

初夏西太平洋副高南北位置长期变化的成因及预报

利用月平均高度场和海温场资料,通过统计相关分析,探讨了初夏西太平洋副热带高压南北位置长期变化的规律及其成因,结果表明,初夏副高南北位置存在着11年左右和3-5年的准周期振荡,这种周期变化分别与太阳活动、海洋下垫面和对流层上部位势高度场类似的周期振荡相吻合。太阳黑子高值年、赤道东太平洋暖水期、热带中东太平洋对流层上部位势高度偏高阶段,初夏西太平洋副高位置偏南,反之偏北。最后建立了6月份副高脊线的预报方法。     

北太平洋SST涛动与华北夏季降水异常

本文给出了热带地区大气边界层顶的垂直速度,并以此对积云对流加热进行了参数化。用垂直二层楼式讨论了在积云对流加热作用下赤道波的线性稳定性性质。结果表明,在加热强度因子η=O(1)的情况下,由波动自身在大气低层的辐散辐合进行参数化的积云对流加热仅仅引起波动的频率修正,它对波动的不稳定增长率没有贡献;而由边界层旋转抽吸进行参数化的积云对流加热可直接引起波动的不稳定增长。当η>0.5时,由边界层旋转抽吸进行参数化的积云对流加热便使赤道波出现不稳定增长;重力型波动均存在有限波长的最大增长率;Rossby型波动的不稳定增长率远较重力型波动大。此外,由边界层旋转抽吸进行参数化的积云对流加热也会引起波动的频率修正。在此修正下,Kelvin波成为频散波.     

2011/2012年冬季中国气温异常的成因及前兆信号

采用国家气候中心整理的全国160站月平均气温资料、NCEP/NCAR再分析资料及NOAA全球海温资料,在探讨1986年以来中国冬季气温异常机理基础上,对2011/2012年冬季气温异常特征及其前兆信号进行分析。结果表明:地面西伯利亚高压、东亚冬季风及500 hPa乌拉尔山与贝加尔湖南侧的异常环流等系统是影响中国冬季气温的主要中高纬环流系统,而中低纬环流系统主要包括西太平洋副高环流和印缅槽。前期热带印度洋和中东太平洋关键区海温异常与后期冬季气温关联的环流系统有密切的关系:前期夏季7、8月西印度洋海温偏高时,冬季西伯利亚高压将偏强,有利于冬季风偏强和中国冬季气温偏低;而当8—10月中东太平洋海温偏高时,西太平洋副高将偏强偏大偏西,北界位置偏北,印缅槽偏强,中国气温容易偏高,反之亦然。两者对后期环流的影响存在一定的独立性,中国冬季地面气温异常是它们共同作用的结果。     

浅析太平洋副热带高压的基本特征

利用1958~2010年NCEP/NCAR再分析位势资料以及2 m海表面温度资料,研究太平洋副热带高压(以下简称太平洋"副高")的月、季节变化特征,分析系统的空间结构变化特征。研究结果表明:水平方向上太平洋"副高"系统存在中心、脊线的南北位移和脊点的西伸或东撤,其中心有逐月经向和纬向的变化,6、10月是副高形态变异比较显著的时期;夏季副高最强,冬季副高最弱;垂直方向上副高主要存在于300 hPa以下,强度随高度逐渐减弱,在近地面,高压系统的位势高度梯度最大,达40 gpm。     

GAMIL CliPAS试验对夏季西太平洋副高的预测

利用GAMIL CliPAS “两步法” 季度预测试验, 检验了后报的1980～1999年北半球夏季西太平洋副热带高压 (简称副高) 的年际变化, 检查了Seoul National University (SNU) 动力统计预测系统对SST预测准确度, 并讨论了影响中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室格点大气模式 (GAMIL) 对副高预测效果的可能原因。500 hPa位势高度可预报性指数表明西太平洋副高具有较高可预报性。集合平均基本能再现西太平洋副高的变率特征, 但最大方差的位置和强度与观测稍有区别。观测证据显示, 副高存在2～3年变率和3～5年变率, 且2～3年变率比3～5年变率强。GAMIL能够准确预测观测副高的3～5年变率, 尽管其强度要强于观测。这与试验所用的预测海温能够很好表现赤道中东太平洋 (5.5°S～5.5°N, 190.5°E～240.5°E) 海温的年际变率有关。同时, GAMIL预测的副高2～3年变率较之观测显著偏弱, 这可能与SNU预测的海洋大陆地区 (5.5°S～0.5°N, 110.5°E～130.5°E) SST的2～3年变率偏弱有关。分析表明, SNU预测海温的这种弱点, 与SNU海温统计预测模式所用的历史海温 (OISST) 本身对海洋大陆地区2～3年变率的刻画能力较弱有关。     

基于交叉小波分析方法的西太平洋副热带高压年际变率与热带海温及大气环流异常的相关性研究

西太平洋副热带高压的年际变率受热带多个关键海区的海-气相互作用过程调控, 但彼此间的因果关联和影响机制尚不清楚。为揭示西太平洋副热带高压的年际变率与热带海温及大气环流异常之间的内在关联特性, 定义了三个关键海区以及赤道纬向西风区的特征指数, 并分别与西太平洋副热带高压强度、脊线指数进行了交叉小波和相干小波分析。研究发现:西太平洋副热带高压指数存在显著的2~3年和准5年的周期振荡, 20世纪八九十年代后, 由于暖池区海温及赤道纬向西风区的Hadley环流强迫加强, 致使副热带高压特征指数的2~3年周期振荡加强; 从位相关系看, 先是西太平洋副热带高压减弱南撤导致纬向西风加强, 其后影响赤道东太平洋海温升高, 同时暖水向东传, 使赤道中太平洋以及暖池区海温逐渐升高, 在Hadley环流作用下使副高加强北抬。基于上述西太平洋副热带高压的年际变率与热带海温及大气环流异常变化相关性诊断研究, 进一步探讨了造成这种相关性的影响机理和因果关联, 为揭示西太平洋副热带高压年际变率与热带海温及大气环流异常的相关性做探索研究。      

夏季南亚高压及西太平洋副热带高压强度变化与前期海温异常的关系

本文利用1951—2010年NCEP/NCAR再分析月平均资料研究了热带海表面温度对南亚高压与西太平洋副热带高压发展变化的影响,得到以下主要结论：在两高压强年与暖海温年(两高压弱年与冷海温年)里,冬、春两季赤道印度洋、太平洋海温距平呈现显著的正?负?正(负?正?负)的厄尔尼诺(拉尼娜)现象,中南半岛附近的对流层高层产生异常西风(东风)气流,有利于(不利于)南侧异常反气旋环流的产生,从而促进（阻碍）南亚高压发展;菲律宾海域的对流层产生异常下沉(上升)气流,有利于(不利于)西北侧异常反气旋环流的产生,从而促进(阻碍)低层西太副高的发展。夏季,热带印度洋的暖海温（冷海温）有效地增加（降低）了当地的对流效应,使大气对流层温度增暖（减低),影响南亚高压与西太平洋副热带高压的发展。     

2006年夏季重庆高温伏旱环流特征分析

利用NCEP逐日再分析资料、OLR资料和SST资料对2006年夏季重庆地区持续高温干旱过程的天气特征、环流背景及形成机理进行了初步分析,结果表明：造成重庆持续异常高温伏旱的主要原因是西太平洋副热带高压的异常,而它与南亚高压位置和强度的异常、极涡和副热带急流的变化、西太平洋暖池偏暖等因子都有较大关系。     

北京冷暖冬年环流特征及其与前期北太平洋海温的关系

利用1951～2005年北京气温资料和北半球500 hPa高度及北太平洋海温资料,分析了北京冬季气温的异常变化及其环流特征以及与前期北太平洋海温的关系.20世纪50年代以来北京冬季气温变化具有50、60年代低,自70年代开始逐年代升高的趋势,90年代至今处于高温时期.北京冷暖冬年,其同期和前期500 hPa环流特征具有明显不同;前期北半球副高及有关副高单体其强弱变化,对北京冬季气温有很好的指示性.前期春季西风漂流区海温和南赤道海流区海温异常变化可作为北京冬季异常冷暖的前兆信号.前期春季南赤道海流区海温异常偏高时,有利于北京暖冬年环流形势的形成.前期春季西风漂流区海温异常偏低时,有利于北京冷冬年环流形势的形成.     

“短期气候预测专刊”

A premonitory sign of an anomalous SST over the eastern equatorial Pacific shows up in the North Pacific Subtropical Mode Water (STMW) 18 months earlier,and the air-sea relationship between the STMW and the anomalous SST over the eastern equatorial Pacific is shown.This premonitory connection involves an air-sea coupling between the longtime persistent mid-latitude sea surface temperature anomaly (SSTA) induced by the remote re-emergence of the STMW and the following spring subtropical atmospheric circulation anomalies.An examination of the air-sea interaction reveals that the following spring subtropical atmospheric circulation,which responds to the longtime persistent SSTA,is dominated by the anomalous negative (positive) geopotential height downstream of the negative (positive) SSTA in the strong (weak) STMW case.Thus,the tropics adjust to these anomalies through coupled dynamics,producing positive (negative) SST anomalies over the eastern equatorial Pacific.A cold water event that occurred over the eastern equatorial Pacific during winter 2008-09 was successfully forecasted by the weak summer STMW index in 2007.The evolution of this process for the air-sea interactions from the autumn of 2007 to December 2008 is presented.