华北地区夏季降水模拟研究:区域气候模式性能评估

利用高分辨率区域气候模式Reg CM3对华北地区1991—2002年夏季气候进行了数值模拟,对照中国台站的实测资料,对模拟的华北地区夏季降水、温度进行了较为全面的比较,以检验模式的模拟性能。对平均场的模拟结果检验认为,该区域气候模式对华北地区夏季降水的空间分布模拟存在一定的误差,河套地区及黄河以南地区降水量接近实况,沿着太行山脉及东部沿海地区降水量明显偏多。模式对温度的模拟误差较小,较好地再现了气温的空间分布特征,但山西及以北地区模拟的温度略偏低。模式能够较好地模拟出华北地区夏季降水和气温的年际变化,成功再现了该区域降水和气温的异常变化。模式能够成功模拟出该区域降水和气温日变化特征,特别是对于逐年夏季的降水日变化过程的峰值和谷值均有成功表现,对于典型年份华北地区较强降水过程中降水发生的时间、落区、强度等也有再现能力,不足的是模拟的降水量比观测偏大。对于模式误差是否与地形或模式积云对流参数化方案等有关,需要进一步探讨。     

基于MIROC/WRF嵌套模式的中国气候降尺度模拟

开展了基于嵌套的全球模式MIROC和区域气候模式WRF的动力降尺度模拟试验,检验该模式对中国气候的模拟性能,得到以下结论:全球气候模式MIROC和WRF都能较好地模拟出中国年平均地表气温(下文简称气温)分布。WRF模式对气温场的描述更为细致,模拟出了四川盆地高温和中国最北方区域的低温。两个模式总体上对南方降水模拟好于北方地区,东部地区好于西部地区。MIROC模式模拟的年平均和各季节降水与观测的 空间相关系数在0.79～0.83之间,表明它对降水的模拟较好。WRF模式模拟的降水空间分布好于MIROC模式。MIROC模式在青藏高原东南侧存在虚假降水中心,WRF能有效改进该地区降水的模拟。两个模式对年平均气温和降水年际变率的模拟能力均较差,WRF模式相对MIROC模式有一定改进。     

Evaluation of CORDEX regional climate models in simulating temperature and precipitation over the Tibetan Plateau

区域气候模式对研究地形复杂的青藏高原地区气候具有高分辨率的优势。以前的相关研究主要基于单个区域模式,我们评估了CORDEX多区域气候模式对青藏高原气候的模拟能力。结果显示:(1)5个区域气候模式一致模拟出了相似的气温、降水空间模态,但产生了冷偏差和湿偏差。所有区域气候模式未能再现观测的气温、降水趋势空间模态,并且平均高估了气温趋势、低估了降水趋势。综合考虑模拟的气温、降水趋势,多模式集合的结果最优。就单个模式而言,Reg CM4所得趋势最为合理。(2)各区域气候模式结果之间的差异十分显著,表明青藏高原气候模拟具有很大的模式依赖性。这一结果建议当利用单个区域气候模式开展青藏高原气候变化研究时需要谨慎。(3)多区域模式集合预估显示,相对1986–2005年,到2016–2035年气温(降水)将增加1.38±0.09°C(0.8%±4.0%)(RCP4.5)和1.77±0.28°C(7.3%±2.5%)(RCP8.5)。这些结果从多模式角度提高了我们对运用区域气候模式研究青藏高原气候的认识。     

区域环境系统集成模式对1997/1998年夏季中国两个极端气候事件模拟能力分析

区域环境系统集成模式(RIEMS2.0,Regional Integrated Environment Modeling System Version 2.0)是由中国科学院大气物理研究所东亚区域气候环境重点实验室在RIEMS1.0基础上发展的区域气候模式。为了检验RIEMS2.0对短期气候的模拟能力,利用降水和气温(2 m)观测资料检验RIESM2.0不同物理过程和初始条件集合模拟1997/1998年夏季中国华北地区高温干旱和长江流域洪涝两个连续极端气候事件的能力(连续积分时间(1997年3月1日—1998年8月31日)共18个月),比较模拟和观测的1997/1998年夏季降水和气温。集合模拟结果表明RIEMS2.0能很好模拟1997/1998年夏季降水和气温及其两年差值分布;模拟和观测的日降水和平均气温结果有很好的相关性,但是降水模拟总体高估,干旱和江淮及江南区气温模拟偏高而半干旱和湿润区气温模拟偏低。在不同物理过程集合模拟中,虽然集合平均距平相关系数(ACC)和均方根误差(RMSE)并不是优于所有集合成员值,但集合模拟能减小模式的不确定性,在一定程度上提高模拟精度。不同显式水汽方案和积云参数化方案对降水、气温模拟效果表现出很好的一致性,湿润区一致性最好。因此,RIEMS2.0模拟能揭示1997/1998年两个连续极端气候事件夏季降水和气温空间分布,反映不同子区域降水和气温分布特征,各集合成员的模拟结果存在差异的同时也保持了很好的稳定性,选择合适的物理过程可以提高模式对区域气候的模拟能力。     

变网格模式LMDZ对东亚夏季气候平均态的模拟能力评估

将可变网格大气环流模式LMDZ的模拟中心移动至中国地理中心附近(37°N,112.5°E),在东亚地区进行加密,使用其对应全球模式同步输出资料进行环流强迫,以观测海表温度SST和海冰SIC资料对下边界强迫,对1979-2008年各年5-9月对500 hPa高度场,850 hPa温度场和地面要素等进行了模拟,并利用同期的NCEP/NCAR再分析资料和由中国气象台站资料生成的格点资料,评估该模式对东亚地区高空环流场、西太平洋副热带高压及地面温度、降水等的夏季气候平均态的模拟能力.结果表明:LMDZ可以较好的模拟平均环流场,其模拟结果能够反映实际的500 hPa高度场和850 hPa温度场的分布特征和趋势,但总体模拟值较观测值偏低;对副高强度的模拟能力偏弱、模拟的副高位置偏东,但准确的表现了副高随时间变化的移动特性;模式较好的再现了中国区域夏季地面气温和降水的空间分布特征;但从数值吻合度看,温度模拟主要呈区域性偏冷距平,在东南沿海地区偏低1～3℃,在西部青藏高原地区偏低3～4℃及以上,中部和东北大部基本无偏差;降水的模拟在中国西北地区与实际观测较为一致,其误差主要表现为在中国东南部沿海模拟的降水偏多;对7个子区域,模式对850 hPa温度场和地面日均气温的再现能力优于对500 hPa高度场的模拟,且子区域间模拟偏差结果相差大,其中华北区地面气温模拟偏差最小,西北区降水值模拟偏差最小.     

WRF模式对夏季黑河流域气温和降水的模拟及检验北大核心CSCD

利用NCEP/DOE再分析资料驱动中尺度区域模式WRF对1999 2008年夏季(6 8月)黑河流域及周边地区气温和降水进行了模拟,并检验了区域气候模式在山区复杂地形条件下的模拟性能,客观评估了复杂地形条件下气候模拟的性能。气温和降水空间分布的对比分析表明,高分辨率WRF模式较粗分辨率的再分析资料能更精细地模拟出复杂地形条件下山区气温和降水的分布特征,充分体现了高海拔山区复杂地形对气温和降水空间分布的影响。通过BSS指标对气温、降水模拟的定量评估表明,在复杂地形条件下,WRF模式可以在几乎所有观测站点提高气温模拟的准确性,也可以为复杂山区没有观测站点地区气温的空间分布和量值提供数据支持。对降水量模拟的准确性低于气温模拟,半数的站点模拟值较再分析资料更接近观测值,位于祁连山东南侧站点降水量模拟值偏大,可能与WRF模式中地形对水汽输送的抬升作用有关,也可能与观测站点对该区域的代表性有关。     

WRF模式对夏季黑河流域气温和降水的模拟及检验

利用NCEP/DOE再分析资料驱动中尺度区域模式WRF对1999 2008年夏季(6 8月)黑河流域及周边地区气温和降水进行了模拟,并检验了区域气候模式在山区复杂地形条件下的模拟性能,客观评估了复杂地形条件下气候模拟的性能。气温和降水空间分布的对比分析表明,高分辨率WRF模式较粗分辨率的再分析资料能更精细地模拟出复杂地形条件下山区气温和降水的分布特征,充分体现了高海拔山区复杂地形对气温和降水空间分布的影响。通过BSS指标对气温、降水模拟的定量评估表明,在复杂地形条件下,WRF模式可以在几乎所有观测站点提高气温模拟的准确性,也可以为复杂山区没有观测站点地区气温的空间分布和量值提供数据支持。对降水量模拟的准确性低于气温模拟,半数的站点模拟值较再分析资料更接近观测值,位于祁连山东南侧站点降水量模拟值偏大,可能与WRF模式中地形对水汽输送的抬升作用有关,也可能与观测站点对该区域的代表性有关。     

RegCM4.1对中国区域气候模拟能力评估

利用中国气象局提供的1985—2004年756个台站的逐日降水和气温观测数据评估了区域气候模式(RegCM4.1)对中国地区不同季节的降水和气温的模拟性能,并结合中国的区域气候特征和气候带分布进行分区讨论。结果表明RegCM4.1能够较好地再现中国地区四季降水占全年百分比、降水率的空间分布特点以及降水带南北摆动的季节变化特征。RegCM4.1对平均气温分布模拟较好,强度和高低中心与观测事实接近,但对青藏高原地区的气温分布模拟值一致偏低。同时发现RegCM4.1能够合理再现内陆地区气温日较差明显大于沿海地区的总体分布特征,不过模拟值在新疆和沿海地区比观测结果均偏低。     

区域模式和GCM对青藏高原和西北地区气候模拟结果的对比分析

使用一个区域模式与大气环流模式（ＧＣＭ）嵌套,模拟了我国西北及青藏高原地区夏季气候的平均状态。将区域模式与ＧＣＭ嵌套的模拟结果和ＧＣＭ单独使用时的模拟结果与观测场进行了对比分析和相关分析。结果表明：ＧＣＭ模式拟出了我国西北和青藏高原地区夏季大尺度气候的基本特征,对降水的模拟也基本合理,但无法分辨出较小系统。区域模式与ＧＣＭ嵌套拟结果有明显改善,它可成功地再现西北及青藏高原地区夏季的区域气候特征（包     

RegCM3模式对青藏高原温度和降水的模拟及检验

为了检验RegCM3区域气候模式对青藏高原地区的模拟能力,利用NCEP再分析资料和观测站点资料,采用三种不同的对流参数化方案,对青藏高原地区2006年夏季进行了模拟分析,并重点对温度和降水进行了细致的检验。结果表明：模式能较好地再现青藏高原地区大尺度的环流特征,具有对青藏高原地区的温度和降水分布特征的模拟能力;对于量值的模拟,三种对流参数化方案均模拟出了与实况温度一致的变化趋势,但均存在5~6 ℃的冷偏差;Grell方案模拟的降水量均大于实况,Kuo-Anthes方案对于高原地区的降水量的模拟较为接近于实况,但模式对降水量的模拟能力仍有待进一步提高。     

南方上半月连日阴雨 北方下半月气温偏高——2002年5月

今年 5月 ,与常年同期相比 ,除东北大部、华北北部、华南东部、内蒙古东部和南疆大部等地降水明显偏少外 ,我国其余大部地区降水偏多或接近常年。本月全国大部地区气温接近常年或偏低 ,其中黄淮西部、江淮大部、西南地区东部、湖北和湖南北部等地的气温偏低 1～ 2℃ ,东北和华南东部沿海偏高 1～ 2℃。本月有一个热带风暴生成。1　天气概况5月份降水量 ,西南东部地区、黄淮大部及其以南地区在 10 0ｍｍ以上 ,其中江南及重庆大部、贵州大部、云南西南部、广西、广东中部等地一般有 2 0 0～ 330ｍｍ ,局部地区达 330～ 4 70ｍｍ ;东北、华北、…     

青藏高原地表热力异常与我国江淮地区夏季降水的关系

利用NCEP/NCAR再分析月平均资料和中国160站降水资料,分析了1951～2000年间5月青藏高原主体、高原东部和高原西部（90°E分界）地表温度的变化特征及其与江淮地区夏季降水的关系。结果发现:在研究高原热力异常对我国江淮地区夏季降水的影响时,要考虑到高原热力状况的空间差异对其的影响。相关分析发现,与高原主体和高原西部相比,高原东部地表温度变化对7月江淮地区的降水有更好的指示性。高原东部和其以北区域的大尺度热力差异比高原本身的热力异常对江淮地区夏季降水有更好的指示意义,可以作为我国江淮地区夏季降水的一个预报因子。     

Fluctuations in the length of the growing season in Minnesota

Fluctuations in growing season length and in the dates of the last spring freeze and first fall freeze between 1899 and 1982 were studied for five rural Minnesota stations with long, high quality records. A general increase in growing season length was found, but there was substantial variation in the pattern of fluctuations among the stations. The increase in growing season length is not clearly and uniformly related to changes in the dates of first and last freezes. The interannual variability of growing season duration is on the order of the increase in duration so that the change would not be readily apparent to a casual observer. Our results do not correspond well with certain other studies of growing season length nor with fluctuations in hemispheric mean temperature. We conclude that extreme care must be used in extrapolating results of growing season length studies in space and in relating them to mean temperature fluctuations.     

鲁中山区东北部丘陵地区霜冻特征分析

利用临朐县1980-2008年29年间作物生育季节3—11月的所有“黑、白”霜观测记录,对鲁中山区东北部丘陵地区霜冻进行统计分析。结果表明,鲁中山区东北部丘陵地区霜冻有明显的地域特征,即霜冻危害较重的季节在3—4月份;霜冻类型以辐射霜冻为主;霜冻发生的气候特征与当地地形地貌密切相关;从而为鲁中山区东北部丘陵地区霜冻的预测预报提供可靠的依据。     

近十年中国海效应降雪研究进展

海效应降雪的发生发展机制与内陆地区降雪有明显区别。中国渤海中东部、渤海海峡、黄海、东海海面及其沿海地区均可产生海效应降雪,以山东半岛的烟台和威海地区最为显著。从各海域海效应降雪的分布特征、渤海海效应暴雪的多尺度作用、地形对渤海海效应暴雪的影响、海效应降雪的研究资料、方法和数值预报检验等5个方面总结了近十年中国海效应降雪的主要研究进展,旨在进一步加深对海效应降雪的理解和认识。并针对当前预报业务难点和研究的薄弱环节提出了未来的研究重点。     

朝霞堡状云晚霞浓积云与雷雨的关系

1引言根据实践经验,把测到的地方性云类与天气的关系联系起来,然后用天气学、气象学的基础知识,论述地方性云类出现特征与天气变化规律及在预报中应注意考虑的几个问题,对于制作单站和区域性天气预报有一定的参考意义。     

湿大气的广义位温与干大气位温及饱和湿大气相当位温的比较

实际大气既非完全是干空气,也不是处处达到饱和的湿空气,而是处于含有水汽但又不饱和的湿空气状态。基于这样一种湿大气状态,在湿大气中广义位温定义的基础上,对不同暴雨类型的广义位温与干大气的位温及饱和湿大气的相当位温做了比较。对2003年江淮流域暴雨过程、2004年华北一次暴雨过程以及2006年碧利斯台风中的位温、相当位温和广义位温分布的对比分析表明:即使是在暴雨系统中,湿空气的相对湿度也不一定达到100%,饱和湿空气相当位温的引入条件不能完全满足。而广义位温的定义用一个表达式就可以表示出于大气、未饱和湿大气以及饱和湿大气这3种大气状态的位温,位温和相当位温则是广义位温的特殊情况。当大气比湿为零时,广义位温就变成位温;当大气比湿达到饱和后,广义位温就变成相当位温。除了可以衔接干大气位温和饱和湿大气的相当位温外,广义位温包含了水汽由干到湿再到饱和的变化过程,更好地体现了大气中水汽的实际分布和变化特征。     

The Eastern Mediterranean in the 80s and in the 90s: the big transition in the intermediate and deep circulations

We present definitive observational evidence that the startling change of the Eastern Mediterranean deep circulation observed in winter 1995 and documented by [Roether, W., Manca, B.B., Klein, B., Bregant, D., Georgopoulos, D., Beitzel, V., Kovacevich, V., Luchetta, A., 1996. Recent changes in the Eastern Mediterranean deep water. Science 271, 333–335.] actually started before October 1991. This change involved not only the deep water mass pathways but also the origin and pathways of the water mass spreading in the intermediate layer. We carry out the first unified analysis of the POEMBC-O91 data set, which shows that, differently from the previous decade of the 80s, the Cretan/Aegean Sea was in 1991 the `driving' engine of the intermediate, transitional and deep layer circulations, with Cretan Intermediate Water (CIW), transitional water and Cretan Deep Water (CDW) spreading out from the Cretan Sea into the basin interior. The most important new results are: (a) the Levantine Intermediate Water (LIW) formed inside or at the periphery of the Rhodes gyre is blocked in its traditional westbound route on its density horizons σ_θ=29.05 and 29.10 kg/m³ by a three-lobe strong anticyclonic structure in the Southern Levantine, which induces a substantial LIW recirculation in the Levantine basin itself; (b) the CIW exiting from the Western Cretan Arc Straits spreads into the Ionian interior on the σ_θ=29.05–29.10 kg/m³ isopycnal surfaces, thus replacing the LIW confined in the Levantine basin. A branch of CIW flows eastward in the Cretan passage and is entrained by the Ierapetra anticyclone to flow again into the Cretan Sea through the Eastern Cretan Arc Straits; (c) on the horizons σ_θ=29.15 and 29.18 kg/m³ a transitional water mass of Cretan origin, denser than CIW, and CDW are observed to spread out massively from the Cretan Arc Straits both into the Ionian and Levantine interiors. These isopycnal surfaces rise to much shallower depths in 1991 than in 1987, increasing the salt content of the intermediate, transitional and deep layers. This leads to a massive salt increase in the Ionian below 1200 m, clearly related to lateral advection of the new denser waters of Cretan/Aegean origin, thus contradicting the hypothesis of a vertical salt redistribution proposed by Roether et al.     

关于夏季大西洋欧洲地区的23天周期振动

利用11年夏季三个月500hPa资料,对20°N以北中高纬度带内的纬向环流和天气系统进行功率谱分析,着重研究了23天左右周期振动的盛行地区。结果指出,唯有大西洋欧洲这块非季风地K盛行这种周期 而后,利用1980年七层资料,用天气学方法和能量学诊断研究了这个地区23天振动的性质及其维持机制。这种振动常出现在整个对流层里。根据不同参数位相综合图,可以统一为一套典型的、具有连续性的天气形势序列。在这个地区上游有冰岛低压,它是斜压性强又能使位能释放的振动系统,下游有阻塞高压,是近于正压的并靠输入动能来维持的系统。上述的形势演变有时能主要是受这两个振动系统所影响。最后,对于23天振动为什么盛行于大西洋欧洲地区的问题作了讨论。     

全国气温偏高 南方阴雨连绵

2月份，冷空气过程较少，全国平均气温比常年同期偏高，青海、西藏、新疆的部分地区偏高达4～7℃；暖湿气流活跃，全国平均降水量多于常年同期。新疆、内蒙古、湖北、四川等地的部分地区发生雪灾；华南大部地区干旱得到不同程度缓解，西藏、云南部分地区干旱持续或发展；我国中东部地区出现大雾天气；南方阴雨（雪）天气较多。