实时海温对动力延伸（月）预报影响的数值试验研究

对1992年7月10日、19日和1997年7月1日3个个例，进行了实时海温和气候海温的对比数值试验，研究实时海温对月尺度数值预报的影响。个例试验结果表明，实时海温对10天以下的数值预报影响较小，但对月时间尺度的数值预报的影响则十分明显，实时海温对大气的强迫作用同模式大气的初值和预报模式包含的物理过程以及海温异常的强度有关。     

西北地区玉米产量动态业务预报方法探讨

通过分析西北地区气候生产力与玉米产量的关系、土壤水分与降水量以及土壤水分与降水量和土壤初始含水量之和的关系表明:西北地区降水气候生产力与玉米产量、土壤水分与降水量和土壤初始含水量之和有着显著的相关性。在此基础上，利用玉米生长季内的降水量和播种期的土壤水分含量对Miami降水模型进行了改进，应用改进后的Miami降水模型开展以月为时间步长的玉米产量动态趋势预报，具有较为理想的业务服务效果。同时，利用此方法评价西北地区降水对玉米生长发育和产量形成的影响也非常适用。但是，由于此方法没有考虑灌溉水的作用，故不适用于灌溉农区。     

土壤湿度初始异常对东亚区域气候模拟影响的敏感性试验

利用耦合了CLM3.5陆面模式的区域气候模式RegCM4.0,通过敏感性试验,探讨了人为减小春季初始土壤体积水含量对短期时间尺度东亚夏季气候模拟的可能影响。结果表明:较低的初始土壤湿度场能够明显改变区域的地表能量平衡,引起地表净长波辐射和感热通量的显著增加,进而加强了地表对大气的加热,因而引起东亚大范围地区特别是中国东部、印度北部和中亚地区地表温度、气温的升高。与气温不同,初始土壤湿度场对降水的影响很小而且有较大的不确定性,同时偏暖的下垫面使得对流层中高层出现暖高压异常,但这些影响均不显著。综合来看,土壤湿度初始场的初始异常,对RegCM4.0 模式东亚气候模拟的结果有一定影响,特别是在地表温度、气温和能量平衡方面,应在以后的模拟中加以考虑。     

伴随系统及非线性优化方法在REM模式可预报性研究中的实际个例应用

利用REM模式的伴随系统和非线性优化方法，通过三个实际天气个例，对REM模式的可预报性问题进行了研究。结果表明，REM模式在给定的实际应用中可接受的预报误差范围内，对三个天气个例都具有预报能力。对于个例一，利用现有的常规报文初始观测场，进行简单的插值处理（最优插值等），REM数值模式就可以得到比较满意的预报结果； 对于个例二和个例三，对现有的报文初始观测场进行处理（如四维变分资料同化）后，REM模式在给定的误差允许范围内，对这两个天气个例仍得到满意的预报。研究结果不仅对改进数值模式具有一定的指导意义，而且对如何改进数值模式的初值问题，特别是在中尺度天气预报中如何改进具有一定的参考价值。     

大气初始异常在跨季度短期气候预测中作用的研究

针对大气初始异常在跨季度短期气候预测中的可能作用,利用中国科学院大气物理研究所9层大气环流格点模式(简称IAP 9L-AGCM)对全球夏季气候进行了30年(1970～1999年)集合回报试验,系统地考察了基于大气初始异常条件下模式对跨季度短期气候异常的可预测性.结果表明,在热带、副热带及高纬都存在气候异常的可预测性区域,说明大气初始场异常本身对跨季度短期气候预测有很重要的影响.相对于全球来说,大气初始异常对跨季度短期气候预测的影响在东亚地区更为显著,其作用不可忽略.通过对典型年份的个例分析发现,在某些气候异常剧烈的特殊年份,春季大气初始异常在我国夏季气候形成中扮演着尤为重要的角色.     

冬小麦土壤水分监测预测系统的研究与应用

为了研究冬小麦生育期间土壤水分的变化规律，对聊城市二十多年来冬小麦生育期间的土壤湿度资料，进行了不同降水(灌溉)条件，不同土壤湿度初始状态，不同土壤深度层次的具体分析，并结合气候资料，找出了各种情况下的麦田增(失)墒规律，并建立了相应的增(失)墒预测模式。据此可根据当前土壤的初始条件，对未来的土壤增(失)墒规律进行估算，为冬小麦生育期间的灌溉时间的确定，以及其他管理工作的实施，提供一定的参考依据。     

对RIEMS模式中陆面过程的一个改进

中尺度区域气候模式RIEMS中陆面过程使用BATS模式,其缺点是土壤内部过程较为简单,本文把10层土壤模式引入BATS,代替原来的二层土壤模式,并采用了TOPMODEL水文模式中的一些处理方法,使土壤温度、水文的计算更为合理,模拟二个个例,每个例均为夏季一个月的模拟,表明在降水、气压场、流场上均较原RIEMS模式为优,因而是对原RIEMS模式一个改进。     

内蒙古雨养农业区土壤水分动态监测模式

文章根据多年实际观测资料,在土壤水分平衡参数模拟方法的基础上,利用初始土壤有效水分贮存量、降水量和实际蒸散量3要素,建立了0～50 cm土层的土壤水分动态监测模式,确定了各项参数的计算方法。通过11个站点两年的检验和试用,对主要农作物春小麦和春玉米农田的水分状况监测准确率达80%以上。同时,对两个站点的土壤水分进行了预报,准确率平均为92%。     

参考大气和大气质量守恒格式对气候模式月预报效果的改进试验

为了考查参考大气和大气质量守恒格式对气候谱模式月预报的改进能力,我们在国家气候中心气候谱模式中引入了这两个方案,选取了两个个例进行验证。对不同方案的月平均预报结果与实况进行了比较,并讨论了不同方案对高度场距平相关系数和均方根误差的影响。本文个例试验结果表明,这两个方案对月平均预报结果均有改进,参考大气方案的改进比大气质量守恒方案更为明显。     

农田土壤水分实用模式初探

根据土壤水分运动方程建立了旱地农田土壤水分动态数值模拟模式，该模式利用作的发育期和一些参数估算作物根系深度和相对根密度垂直分布动态变化，避免过去对根系进行的困难，增强了模式的应用性能。通过参数敏感性检验和模式应用效果分析表明，该模式可用于干旱、半干旱气候区农田土壤水分预测，为分析作物水分利用和确定农田灌溉量提供科学依据。模式所需的输入为初始土壤含水量、土壤物理常数、作和播种期、逐日平均气温、相地湿     

基于动态临界雨量的山洪预警方法研究与应用

以新安江模型为基础,提出了考虑土壤含水量饱和度的动态临界雨量山洪预警方法。该方法采用新安江模型计算流域的土壤含水量饱和度,根据土壤含水量饱和度以及山洪发生前6、12和24 h等3个时间尺度的最大降雨量,应用基于最小均方差准则的W-H(Widrow-Hoff)算法分别建立3个时间尺度的山洪预警动态临界雨量判别函数。利用该方法,结合淠河流域2003—2009年地面雨量站降雨资料以及17次典型洪水过程资料,率定了新安江模型参数,并用10次历史个例对所建立的3个时间尺度的山洪预警动态临界雨量判别函数进行了应用检验,山洪预警合格率超过了70%,表明该方法用于山洪预警是可行的。     

内蒙古草地旱灾指标体系及其应用研究

为进一步满足草原生态气象业务的开展和社会公共气象服务需要，针对内蒙古年内和年际气候干旱所引发的草地旱灾及其影响，根据内蒙古草地气候和草地类型等特征，通过土壤水分平衡基本原理、积雪情况建立适用于牧草生长季、两个枯草季和冬季时段的旱灾评判模式，以及确定为轻旱、中旱和重旱的三级旱灾等级系数阈值与之对应的表现特征。经检验：除两个枯草季因目前尚缺少典型实例未进行检验外，牧草生长季108个个例的准确率达96%，冬季37个个例的准确率达97. 3%，模式具有很好的稳定性和实用性。通过近几年气象业务应用和公共气象服务表明，旱灾指标体系应用效果良好，不同等级的旱灾指标均达到了可客观反映旱灾的目的，评判结果与实际情况吻合。     

气候变化中下垫面作用的数值模拟

本文利用一个三维数值模式,对下垫面在气候变化中的作用进行了数值模拟.共做了两个均一土壤下垫面试验和一个非均一土壤下垫面试验.结果表明,东半球夏季季风气候区的基本气候特征,主要是由海陆分布和大地形的影响所产生.但是,细致的气候特征却受下垫面土壤物理性质和初始湿度的很大影响.而且,通过环流系统的相互作用,除对本地区天气气候产生影响外,还会影响周围地区.非洲撒哈拉大沙漠的形成很可能是长期受到海陆分布及高原地形所造成的基本气候场作用的结果.     

中国气候预测研究与业务发展的回顾

天气预报是指一周内至两周时间尺度的气象预报,而月季及以上时间尺度的预报则属于气候预测范畴。中国的气候预测起步很早,无论在研究工作中还是在业务应用上都取得了显著成就。文中扼要回顾了这些研究和业务发展成就,重点包括:对于季风和梅雨、寒潮的早期认知和后期研究发现、早期气候预测业务发展概况、动力气候预测的早期探索、动力-统计气候预测方法的研制和应用、气候预测模式的发展以及初始化和多模式集合预测、东亚气候系统变异的全方位探索、气候预测范畴的不断拓展和气候预测研究的不断创新。也对未来气候预测研究和业务发展提出了几个重大挑战性课题,涉及不同时间尺度气候变异过程之间的相互作用、季节内至年代际气候预测、气候系统模式及初始化、动力-统计相结合的气候预测方法等方面。      

西北区东部寒潮天气短期预报

分析了西北区东部寒潮短期预报的气候概况和环流特征，对不同类型寒潮个例进行归纳总结，组合成预报规则，建立了短期寒潮预报模式，输入计算机得出有无寒潮天气预报     

土壤水分观测历史数据集奇异值分析与校正

针对中国247个农业气象土壤水分观测站点1981 2010年逐旬土壤重量含水量、逐年田间持水量、凋萎湿度和土壤容重,考虑地区气候特点和土壤质地,依据土壤水分极值和水文常数关系理论,制定了土壤水分观测历史数据集质量控制方法,对土壤水分数据奇异值进行分析与校正。结果表明:土壤水分观测历史资料中,奇异值问题可以归结为人工录入误差、多地段水文常数混用误差和年际变化异常;土壤重量含水量数据异常问题归结为小于风干土含水量和大于理论饱和含水量的极端情况。通过对历史数据集质量控制后,可以对土壤水分观测数据进行有效推广应用,为针对土壤水分的研究提供重要科学基础。     

MM5中尺度预报模式利用不同初始场模拟黄淮气旋结果的集成

选取三个黄淮气旋个例,分别以NCEP和T213客观分析场作为初始场,利用MM5模式对这些个例进行了模拟。将两种初始场模拟的黄淮气旋中心位置、中心强度和黄淮气旋前一时刻的实况位置作为输入,构建用于预测气旋中心位置和中心强度的人工智能神经元网络。发现:使用人工智能神经元网络可以较好地集成不同初始场下MM5模拟的黄淮气旋中心位置和强度,提高模式预报精度。     

一个修改的σ坐标初始方程斜压模式

本文提出一个修改的σ坐标初始方程数值模式,在模式大气的下层具有σ坐标特性,而上层保持P坐标性质。用它来发展过去所设计的一个包括地形和非绝热作用的初始方程三层模式。模式提高了空间分解性能,改变了静力关系的差分方案,并与一般的σ坐标作了比较。在物理因子中除辐射、感热、蒸发和大尺度凝结外,本文进一步包括了积云对流的作用。最后给出了预报个例的结果。     

巩县和泰安农田水分试验基地简介

1983年,我们承担了国家气象局的一项重点科研课题——“了解水分短缺和干旱”。为了完成这一课题任务,在河南巩县和山东泰安建立了两个农田水分试验基地。其任务是通过在不同水分处理小区内系统地观测土壤水分、作物和大气,获得有关资料,建立土壤—作物—大气模式,研究作物需水规律,确定作物的干旱指标和适宜的水分指标以及最佳灌溉方案。同时,还拟用以对研究得出的气候干旱指标进行校验,为华北地区的水分资源和土地     

基于自动土壤水分观测数据的吉林省西部干旱预报方法研究

利用吉林省西部10个自动土壤水分观测站数据与人工取土烘干法实测土壤湿度数据,制作吉林省西部土壤墒情监测及干旱预报模型.结果表明:不同气候背景下在作物不同生育期、土壤不同深度、不同初始湿度下的土壤湿度的变化趋势大致相同,但在相同的无降水日数或降水量时,不同台站不同深度的土壤湿度变化率却有一定的差异.各站农田土壤初始湿度越大,无降水时初期墒情下降速率越明显;而土壤湿度初始值越低,则失墒速率越慢.土壤不同深度均是开始时间失墒较快,后期变化逐渐趋于减弱状态.土壤深度越深则水分变化速率越缓,降水量越大,0～50 cm土壤湿度变化曲线整体越接近一致,直到从上而下几层土壤湿度全部达到饱和.通过对2017—2019年吉林省西部玉米农田土壤湿度预报结果和实测值进行对比检验,基于自动土壤水分观测数据的吉林省西部干旱模型预报的准确率超过80％.