河南省近11年大气可降水量变化特征

利用2000-2010年1°×1°的NCEP FNL分析资料,分析了河南大气可降水量的时空分布特征及变化趋势。结果表明：河南省年大气可降水量为270.48 kg/m2,从西北向东南逐渐增加。可降水量季节变化显著,夏季最大,月平均为41.77 kg/m2;冬季最少,月平均为8.54 kg/m2。1月份大气可降水量最少,平均为8.04 kg/m2;7月最多,平均为47.19 kg/m2。11 a来,大气可降水量最多年份是最少年份的1.12倍,大气可降水量年际变化特征不明显,总体上有所减少。     

海温、大气环流在产量预报中的应用

本文利用海温、大气环流特征量对天气条件影响的滞后性,考虑到因子的显著性和稳定性、独立性,建立了江苏省冬小麦、早稻、中稻和双季晚稻产量的海温和大气环流的预报模式,并作了1985年、1986年两年的预测实践,取得了良好的效果。     

近50a阿勒泰地区大风的环流分型及预报

利用1961~2010年阿勒泰地区7个观测站地面大风观测资料,统计分析了阿勒泰地区大风日数的时空分布规律及变化特征,结合2007~2012年35个大风个例的历史天气图、ECMWF和T213数值预报产品,进一步分析了大风天气环流特征,总结归纳出不同天气形势下大风预报指标和预报方法,并进行检验。结果表明:阿勒泰地区年大风日数为30 d,春季最多,冬季最少;各县市大风日数年际变化差异较大,均呈明显减少趋势,就全区而言,其气候倾向率为-8.5 d/10 a;受地形显著影响,西北部为大风多发区,东部最少。根据环流形势特征,该区大风主要分为冷锋型、动量下传型、回流型、中小尺度型4种类型。根据归纳的大风预报指标及预报方法,得出该地区2011~2012年大风预报准确率为77%,效果较好,在预报业务中具有重要的参考价值。     

1951-2013年格尔木及周边地区日照时数气候变化特征分析*

利用柴达木盆地格尔木站及周边9个气象站近60a逐月、年日照时数、气温、云量、降水、相对湿度资料以及1951~2013年西太平洋副高面积指数资料,通过统计学方法、突变检验、小波分析等方法,对格尔木日照时数的气候变化特征进行了分析。结果表明：近60a来格尔木日照时数变化总体呈下降趋势,春季变化较平稳,夏、秋、冬三季呈明显的减少趋势。月日照时数5月最多、2月最少。年代际变化上世纪50年代和60年代较为平稳,70年代突然下降,80年代又有所增加,90年代比80年代略有减少。到了本世纪头十年,平均日照时数急剧减少。日照时数具有明显的5年和7年短周期,日照时数在2006年出现突变。从研究结果来看,自然因子大气环流、气温、总云量、低云量、相对湿度等因素是格尔木及周边地区日照时数变化的主要影响因子,人工增雨为主的人类活动和三江源地区生态保护工程的实施对格尔木及周边地区日照时数也可能是影响因子,但这还有待进一步研究证实。     

宿州雷暴气候特征及其灾变G-ANN预测模型研究

根据宿州市5个气象站1957～2008年雷暴日观测资料,利用数理统计方法分析了宿州雷暴的时空分布规律,以及雷暴与降水、温度的关系.结果显示:宿州属于多雷区,南部多于北部,南北相差3.21～4.65天;年际变化大,年累计雷暴日最多相差37天,初终雷及无雷期年际间振荡的幅度较为剧烈,52年来累计雷暴日线性减少的趋势明显,减少幅度为1.61～2.89天/10a;季分布以夏季最多,冬季最少;月分布呈单峰型,雷暴多集中在4～9月,以7月最多,12月最少;日分布呈单峰型,以16:00～18:00频率最大;多年平均月雷暴日数序列与相应的气温、降水量之间呈显著正相关.为了进一步预测雷暴的长期演变趋势,以埇桥为例建立了雷暴多发年份灰色人工神经网络组合预测模型,预测下一个雷暴多发年将发生在2025年.     

2011年盛夏广西西北部特大干旱的环流异常特征

利用1960~2011年广西西北部16个气象观测站逐月降水资料、NCEP/NCAR再分析月平均资料、NOAA向外长波辐射资料和国家气候中心提供的环流特征量资料,分析了广西西北部地区以往盛夏干旱年的中高纬环流、西太平洋副热带高压和水汽输送特征,重点探讨了2011年盛夏(7~8月)广西西北部特大干旱大气环流的异常特征。结果表明,2011年是1960年以来广西西北部盛夏降水最少的年份。广西西北部2011年盛夏大气环流与以往盛夏干旱年明显不同的是,西太平洋副热带高压较常年异常偏弱偏东,脊线位置明显偏北,中高纬环流平直,乌拉尔山地区和东北亚区域没有明显阻塞高压形势,冷空气活动比常年弱;印缅槽活动较常年偏弱,由南向北的水汽输送明显偏弱,广西西北部上空存在有弱的水汽通量辐散,垂直运动和对流活动均较常年偏弱,这些环流特征均不利于产生降水,造成2011年盛夏广西西北部地区出现特大干旱。     

东营市月降水量与大气环流特征量的相关分析及预报

通过对东营市月降水量与大气环流特征量的相关分析 ,得到了与各月降水量相关显著的环流特征量。以这些特征量为因子制作月降水量预报 ,效果良好。     

基于海温和环流特征量的江苏省小麦适播期预测

基于江苏省60个气象台站1961-2010年冬小麦冬前生长期间的气温资料,利用曼-肯德尔法（Mann-Kendall method）分析发现,小麦冬前生长期间日均气温及有效积温在全球气候变暖背景下均有明显的增暖趋势。同时根据江苏省各地区冬小麦有记录以来的农业气象资料分析可得,播期与冬前总积温、有效积温具有极显著的相关关系,尤以有效积温更为显著,均通过了0．001显著水平检验,故可利用冬前有效积温确定冬小麦适播期。在此基础上,根据海气相互作用原理以及500hPa大气环流特征量能表征天气形势和控制天气条件的这一特性,利用最优化因子相关技术对海温及环流特征量进行普查,从中挑选一批与冬前有效积温相关显著、稳定性强、因子相互独立、可靠的海温和环流特征量作为长期预报因子,建立冬前有效积温的海温模型和环流模型,其拟合效果和试报效果甚佳,可投入业务应用,提前1-2月预测冬前有效积温,从而确定冬小麦适播期。     

镇江雷暴气候特征及天气学预报方法分析

雷暴是严重的气象灾害之一,给人民生命财产带来严重影响。雷暴的发生发展地域性强,因此加强镇江本地雷暴特征的研究和预警工作十分必要。利用镇江市1959--2010年的雷暴气候资料,通过气候倾向率、小波分析等统计方法,对其周期性、时空分布特征及年（代）际、季节变化特征等进行了分析,得出以下结论：1）镇江市雷暴呈现出市区少、周边地区多的特点,其中句容雷暴发生频率最多且持续时间长。2）镇江市平均雷暴日数存在4a、6a、10～12a左右、准20a的长周期振荡信号。从长周期分析,镇江市近几年的年平均雷暴日数处于偏多周期时段。3）年平均雷暴日数距平,20世纪60年代、70年代、21世纪的00年代是正距平,特别是2006--2010年连续5a的平均雷暴日数都大于气候值,是雷暴频发时期;80年代、90年代为负距平。1963年的雷暴日数最多,有53．3天;1979年的最少,为15天。通过对1999--2008年镇江市地面观测资料的194个雷暴天气过程个例进行统计分析,对影响镇江市的雷暴天气系统进行了分型,在此基础上提出了预报镇江市雷暴天气的思路,为开展雷暴预报预警业务提供理论依据。     

汕头雷暴日异常环流背景特征

利用1951—2010年汕头气候观象台逐日雷暴资料和NCEP/NCAR月平均再分析资料,分析了汕头雷暴日气候特征及雷暴日异常环流背景。结果表明：汕头雷暴日主要集中出现在4—9月,6月雷暴日最多。近60 a,汕头雷暴日呈显著的下降趋势,在1978年发生突变;汕头雷暴日存在多尺度振荡,主周期为25 a;500 hPa上贝加尔湖高脊、北方槽、南支槽和副热带高压的异常变化,是导致中国汕头雷暴日异常的环流系统,并且这些系统在雷暴日偏多、偏少年具有相反的变化特征。850 hPa上,在雷暴日偏多年,副热带西太平洋和孟加拉湾向中国汕头水汽输送明显增加;偏少年基本相反。     

那曲地区雷暴天气时空变化特征及影响因素

利用1966—2011年西藏自治区那曲地区所辖7个气象站的雷暴天气历史观测资料,综合运用天气学及线性统计方法、小波分析方法,分析那曲地区雷暴日数的时间和空间分布规律及影响因素。结果表明:那曲地区的雷暴日数存在显著减少趋势,减少趋势达到0.01的显著性水平,变化倾向率为每10年减少5 d;那曲地区雷暴日数空间分布特征为北部多南部少,东部高山峡谷多于西部湖盆;雷暴日数高值出现在东北部,低值出现在东南部。季节分布为夏季最多,春、秋季相对较少,冬季很少出现雷暴;雷暴初日推迟,而雷暴终日提前,雷暴期有缩短趋势。多雷期、少雷期的差异主要表现在西太平洋副热带高压脊线西伸脊点的经度位置、巴尔克什湖东部至青藏高原处高压脊和高原短波槽的位置和强弱上。那曲地区5—9月雷暴日数存在5~10年、20年两种尺度的周期变化规律,从不同时间尺度周期的变化趋势可以看出那曲地区将逐渐进入多雷期。     

利用深度神经网络和先兆信号的江苏夏季降水客观预测方法

利用1961—2019年江苏省67个站降水量和气候指数数据集等资料,选取大气环流、海温和积雪等先兆信号的不同组合作为预测因子方案,通过对比不同机器学习方法对江苏省夏季降水开展预测试验。结果表明,深度神经网络（Deep Neural Network,DNN）较传统统计方法和其他机器学习方法有一定优势,深度神经网络结合动态权重集合因子方案对江苏省夏季降水的预测技巧最高,其独立样本检验结果稳定,2015—2019年的平均PS评分为76.0,距平符号一致率为0.62,距平相关系数达0.35,尤其对江苏省中南部的预测技巧更高,具有业务应用价值。不同预测因子方案对比分析表明,大气环流因子在江苏省夏季降水预测中做主要贡献,而海温因子和积雪等其他因子也有正贡献,说明使用综合性预测因子以及集合方案有助于提升季节预测准确率。      

江苏近40a夏季降水异常及其成因分析

利用1961-2000年江苏省60个台站的月降水量资料，研究了江苏夏季(6、7、8月)降水量的异常空间分布特征和时间演变规律，分析了与江苏夏季降水有关的大气环流异常的基本特征及引起江苏降水异常的原因。结果表明：(1)江苏夏季降水异常主要表现出两种最为典型的空间分布。其中，第一类雨型反映了全省降水的一致性变化，表现出整体偏多或偏少的情形；而第二类雨型则反映了降水异常的南北反相分布，对应的降水分布为南多北少或南少北多的形势；(2)两类雨型均存在明显的年际变化，两类雨型均与西太平洋副热带高压的南北异常有密切关系，但二者的大气环流背景场又存在显著的不同；(3)不同区域、不同季节的SSTA与两类降水异常存在一定的相关关系，是造成江苏降水年际异常的可能原因之一。前冬北太平洋SSTA偏暖(冷)通常与江苏夏季降水的整体偏多(少)有关；而前期冬季南印度洋、春季热带印度洋、南海及我国东部沿海地区出现的SSTA大范围的冷(暖)异常，通常对应江苏夏季降水南少(多)北多(少)。     

赤峰地区冰雹天气的环流特征及其预报

利用1988-1997年地面和高空气象资料，对赤峰市71个冰雹天气个例进行分析，归纳出了4种产生冰雹的环流型，利用一些国内外最新的研究成果，计算了有关对流的物理量参数。在此基础上筛选出物理意义明确、稳定可靠的预报因子指标，建立了该地冰雹的集成预报方法，实际应用效果较好。     

江苏秋季霾的年代际变化特征及其影响因素分析

利用1961-2010年江苏地级市气象站资料分析了近50年江苏秋季霾的年代际变化特征,并从气候背景的影响方面探讨其形成变化的特点：少霾期,大气环流以及水汽输送特征都有利于污染物的输送和稀释;而在调整期,气象条件有所调整,但不显著;在显著上升期,气候背景场对霾的发生起到十分积极的作用。另外,1961-2010年大气净化次数显著减少。海温与霾的年代际变化存在密切关系,当霾日数不断上升时,印度洋到南海海域的海温升高,引起低层风场的辐合,并通过类似于Hadley环流形式使得东亚同经度的中纬度地区低层辐散,利于水汽通道转换,进而有利于霾天气的发生。     

冬小麦赤霉病流行程度长期预报模型

小麦赤霉病的发生流行程度主要由天气条件决定,而５００ｈＰａ大气环流因子是较好地表征天气形势和控制天气条件的物理量。利用最优化相关分析方法,分区挑选了与小麦赤霉病显著、稳定相关的５００ｈＰａ大气环流因子,在此基础上建立了冬小麦赤霉病流行程度长期预报环流模型。     

江苏省夏季暴雨的时空变率特征及其与不同类型ENSO的联系

利用1961—2016年江苏省70个站点的逐日降水资料和暴雨定义,分析了江苏省半个世纪以来暴雨发生的年代际时空变化特征,并分析了不同分布型El Nino发展年份对江苏省夏季降水和暴雨的影响特征。结果表明江苏省暴雨主要集中在6—8月,暴雨日数占全年的73.6%,尤其又以7月为最多;暴雨总的分布特点为苏北多于苏南,淮北西北部及苏南东部最少;江苏暴雨发生频次具有明显的年代际变化,且各地区暴雨的年代际变化有一定差异,频发期为1960s、1990s至今,尤其是1990s以来,全省暴雨增多趋势明显,且2011年之后雨带明显南移;东部型El Nino发展年份较中部型El Nino年份的环流形势更有利于导致江苏夏季降水偏多,尤其是沿江苏南地区与常年同期均值有显著性差异。     

广东低温阴雨的低频振荡及环流特征

为了做好广东2—3月低温阴雨的中期与延伸期预报,该文分析了1953—2011年广州低温阴雨年景变化与广东低温阴雨年景变化的关系,并采用小波分析、相关分析等方法探讨了12月—次年4月广州逐日气温的低频振荡及与低温阴雨的关系。结果表明:广州低温阴雨的年景变化与广东年景一致的相同率达94.9%(56/59)。轻度低温阴雨年份,12月—次年4月广州逐日气温主要存在8.0~18.3 d显著周期,而中等及严重年份主要存在10.1~28.4 d及30~89.6 d的振荡。2—3月长低温阴雨主要与18 d以上的周期振荡有关,尤其与45 d以上的季节内振荡强度变化密切相关。利用典型个例的合成分析,建立了长低温阴雨30~64 d季节内振荡的天气概念模型,它们反映了长低温阴雨回暖—降温—开始—维持—结束的大气环流演变特征,其中乌拉尔山—贝加尔湖以西的阻塞高压可作为广东出现长低温阴雨的500 hPa前兆信号。     

多普勒雷达晴空回波识别与应用

在现有多普勒天气雷达资料质量控制基础上,采用徐州雷达站2009年4月和9月雷达资料,统计并对比几种常见的降水回波与非降水回波特性,找出一种有效地识别晴空回波的方法。该方法在不同径向距离区间(小于25km及25～200km)采用不同的识别参数,能够较好地将非降水回波中对临近预报有用的晴空回波信息保留,而将其他非降水回波信息(地物回波、超折射回波等)剔除。依据该方法识别的晴空回波区域所对应Doppler速度可用于判别大气平流状况,从而为预报工作提供帮助。     

A new general circulation model: formulation and preliminary results in a single- and multi-processor environment

This article describes a new general circulation model (GCM) developed jointly by The University of New South Wales (UNSW) and the University of Hamburg. The model is versatile in that it can be run as a medium-range (1 to 15 days) global numerical weather prediction (NWP) model; as an extended range (15 to 30 days) NWP model; and as a GCM for periods extending from seasons, through annual and decadal periods, and beyond. The model can be coupled with ocean models that vary in complexity from simple "swamp" oceans to complex ocean GCMs. The atmospheric GCM also has a number of novel features, particularly in the numerical integration scheme which is a high-order, mass-conserving, semi-implicit semi-Lagrangian scheme, thereby removing the stability restriction on the time-step and allowing efficient long-term integrations. The emphasis here will be on demonstrating that the new model performs effectively on the usual measures of skill (statistics such as mean errors, root-mean-square errors and anomaly correlations) in several standard applications upon which new models usually are assessed. These applications include medium range weather forecasts out to 10 days on a daily basis over a one year period; a limited 10-year simulation climatology, prediction of atmospheric anomalies using SST anomalies in an El Nino year; and an alternative two-way approach to regional modelling (the "down-scaling problem") made possible because the unconditional stability of the semi-implicit, semi-Lagrangian formulation permits large variations in grid spacing without changing the time step size. Finally, the model is run on a variety of parallel computing platforms and it is shown that near-linear speed-up can be attained. This is significant for both medium range NWP and very long-term GCM integrations. Received: 28 February 1996 / Accepted: 30 July 1996