夏季贝加尔湖阻塞高压的年际变化及其与我国降水的关系

采用1952—2008年NCEP/NCAR逐日500 hPa高度场再分析资料及中国国家气象中心整编的全国160站降水资料,对夏季贝加尔湖地区阻塞活动的年际变化特征及其同期与我国降水的可能联系,进行了分析。结果表明: 夏季贝加尔湖阻塞区域的阻塞活动具有明显的年际变化;在年际尺度上,夏季贝加尔湖地区阻塞活动偏多(少)对我国内蒙古东北部,华北部分地区,四川盆地与云南地区附近及广东南部的涝(旱)有一定的影响;同时对我国内蒙古中部,秦岭东北部,华北东部及川西高原的旱(涝) 也有一定的影响。     

西安地区大气质量分布特点和能源使用概述

西太平洋副热带高压是副热带大型环流系统，也是直接影响我国夏季降水的环流系统，它的状况(强弱和位置变化)将直接影响我国夏季的降水分布，亦对山西省夏季降水有重要影响。研究副热带高压，特别是西太平洋副热带高压的变化规律及其对山西省夏季降水的影响是十分必要的。     

土壤湿度年际异常对中国春、夏季气候模拟的影响

基于NCAR大气模式CAM3.1模式,设计了有、无土壤湿度年际异常两组试验对中国区域近40a(1961-2000年)气候进行了模拟。从气候态和年际变率的角度,通过分析两组试验的差值场来探讨土壤湿度年际异常对气候模拟的影响,并初步探讨了影响的可能机制。结果表明:模式模拟的温度和降水对土壤湿度的年际异常非常敏感,土壤湿度的年际变化对中国春夏季气候及其年际变率均有显著影响。当不考虑土壤湿度年际异常时,模式模拟的春夏季平均温度、最高温度、最低温度在我国大范围内降低,春夏季降水在东部大部分地区明显减少,西部增加。而模式模拟的春夏季温度、降水年际变率在中国大部分地区减弱。但当考虑土壤湿度的年际变化,则能在一定程度上提高模式对气候年际变率的模拟能力。在进一步分析表明土壤湿度年际异常时,主要通过改变地表能量通量和环流场,对温度、降水产生影响。当不考虑土壤湿度年际异常时,地表净辐射通量减少,地表温度降低,感热通量减少。感热通量差值场的空间变化和温度差值场的空间变化一致,感热通量对温度有一定影响。而潜热通量差值场的空间变化和降水的差值场的空间变化一致,可见降水受地表潜热通量的影响。土壤湿度年际异常引起的环流场的变化也是导致气候变化的原因之一,地表能量和环流场年际变率的改变对春夏季气候年际变率存在一定影响。     

我国江淮地区平均场水汽输送与扰动场水汽输送的不同特征

利用NCEP／NCAR1957-2001年45a逐日的再分析资料，从地面开始积分计算整层的水汽输送通量，减去平均场的水汽的输送量，从而得到扰动水汽输送量，初步讨论了我国江淮地区水汽输送场的季节变化特征，并分析了我国江淮梅雨期旱、涝年平均场水汽输送与扰动场水汽输送的差异。分析发现：扰动场水汽输送与平均场水汽输送差别较大，源自孟加拉湾的平均水汽输送对我国东部地区的降水影响较大，但该地区的扰动水汽输送却主要是影响印度北部地区。而影响我国江淮地区的扰动场水汽输送主要来自于南海地区。源自西太平洋和我国北方的偏强的水汽输送是造成江淮梅雨期降水偏多的主要因子，扰动场水汽输送在我国江淮地区梅雨期降水异常时期与平均场水汽输送基本呈反方向输送，其差值散度场与平均场水汽输送差值散度则为反位相分布，因此说扰动场的水汽输送对平均场的水汽输送起削弱作用。     

1951—2013年我国冬季气温年代际变化与PDO的关系

利用我国160个测站1951—2013年冬季月平均气温资料和1951—2016年间冬季太平洋年代际振荡(PDO：Pacific Decadal Oscillation)指数资料,分析了两者在年际和年代际时间尺度上的相关关系,探讨了PDO对我国冬季气温影响的可能物理过程。结果发现：PDO与我国冬季气温年际变化不显著;在冬季期间,PDO对我国气温的影响是滞后的;PDO与我国冬季气温年代际变化存在密切关系,当PDO处于年代际正(负)位相时,我国气温普遍偏高(低);PDO年代际分量对我国的影响机制为：当PDO指数位于年代际正(负)位相时段,海平面气压场上西伯利亚高压减弱(增强),500 hPa高度场东亚大槽强度减弱(增强),200 hPa纬向风场东亚北支急流减弱(增强),这些都有利于我国冬季气温偏高(低)。     

中国冬季月地面气温的年际变化

基于观测资料和再分析资料,对我国冬季各月地面气温的年际变异时空演变以及它们之间的相互关系、相关的环流异常特征进行了统计诊断分析,并对大气内部的影响过程和机制进行解释。我国冬季各月地面气温的主要年际变异模态是除青藏高原地区外的全国一致型,其次为南北反号分布型。我国冬季1月与2月气温的主要年际变异模态之间存在显著的同相变化关系,而它们与前期12月气温的主要变异型存在一定程度的反相变化关系。我国冬季各月地面气温主要年际变异模态又与欧亚大陆更大范围的高纬—中低纬度地区气温的反号变异型直接相关。与我国冬季各月大范围的地面气温变异相关的温度异常信号存在于深厚的对流层,其中异常信号在地面最显著,其强度随高度逐渐衰减。地表温度异常可以通过地表向上长波辐射通量异常来影响近地面乃至更高层次的气温异常。在冬季各月,欧亚大陆北部上空对流层各层出现的明显西风异常加强,使得高纬度的冷空气南侵活动减弱,从而造成我国乃至更大范围且垂直深厚的气温暖异常。     

赤道平流层QBO与我国7月雨型的关联

根据1953～1991年赤道平流层纬向风资料分析,得出我国东部地区7月份主要雨带位置与赤道平流层30～50 hPa平均纬向风准两年振荡（以下简称赤道平流层QBO）有较好的关联。在西风位相条件下,我国7月主要雨带位置较偏北;在东风位相条件下,我国7月主要雨带位置易偏南。它们之间的关系主要是通过对对流层环流的影响相联系的。利用赤道平流层纬向风的变化规律并结合冬季北太平洋对流层环流特征,对我国7月主要雨带类型的预报,有一定实用意义。     

热带海温影响我国南方冬季降水年际变化的年代际差异及其成因

利用中国740个站逐月降水资料、NOAA月平均海表温度资料和NCEP/NCAR再分析资料,采用统计学方法分析了近50 a(1961/1962至2010/2011年冬季)海温异常对我国南方冬季降水年际变化影响的年代际差异及其成因。结果表明:(1)中国冬季降水大致位于长江以南的我国南方地区,降水年际变化较强。1987年后,在El Niňo年中国南方冬季降水偏多。(2)中国南方冬季降水与赤道中东太平洋海温异常以及海洋性大陆西部海温异常密切相关。但相关性存在年代际差异:1987年之前,主要与海洋性大陆西部海温异常相关;1987年之后,主要与赤道中东太平洋海温异常密切相关,海洋性大陆西部海温异常次之。(3)1987年之前,海洋性大陆西部海温通过影响东亚环流形势和水汽条件影响我国南方降水;在1988年之后,海洋性大陆的影响趋于减弱,而赤道中东太平洋海温异常通过改变水汽条件影响我国南方冬季降水强度。     

2001年热带风暴概况

对2001年西北太平洋和南海热带风暴活动情况特别是影响和登陆我国的热带风暴进行了分析总结，表明：2001年热带风暴总数少于常年，而台风个数却较多年平均偏多；登陆我国的热带风暴有9个，明显多于多年平均数。同时对与之相关的西北太平洋副热带高压、亚洲西风带环流、赤道辐合带等的活动特征进行了气候背景分析。     

国外海气耦合模式及其季、年际预报的研究现状

通过对国外各类海气耦合模式及其预报试验的综合分析，从海气耦合模式的分类、模式气候漂移和ENSO年际变化的处理、模式分辨率、耦合方式和模式参数的变化对模式年际变化的影响、ENSO年际预报与预报起始时间和资料的关系、ENSO和季风的海陆气耦合系统等方面评述了影响季和年际数值预报水平的有关问题及发展现状，并对开展我国相应试验研究工作提出了看法。     

一种计算区域内气象要素平均值的方法

采用面积分的原理,提出了一种计算区域内气象要素平均值的新方法,通过对湖南全省温度、降水的平均值计算分析,对计算误差进行了检验。结果表明,采用该计算方法可以减少因气象台站分布不均匀对平均值的影响,计算得到的平均值更能反映实际情况。     

基于卫星资料同化和LAPS-WRF模式系统的云天太阳辐射数值模拟改进方法

太阳能光伏发电已成为仅次于水电和风能的第三大可再生能源,光伏发电受云量时空变化的影响较大,因此准确模拟云天太阳辐射的时空变化对电网安全运行至关重要。围绕如何减小中尺度气象模式的云初始场误差,进而改进云天的太阳辐射模拟这一关键科学问题,本文通过研究基于卫星资料同化的LAPS（Local Analysis Prediction System）多时间层三维云分析同化方法,改进三维云结构,并将LAPS模式输出结果作为WRF（Weather Research and Forecasting）模式的初始场,模拟了2008年1月及夏季（6～8月）北京地区的总云量和总辐射的时空分布,重点分析了多云和有降水天气过程总辐射的模拟改进效果及其原因。结果表明,同化前后的总云量模拟值与观测值的时间变化趋势基本一致,但大部分时次总云量的模拟值低于观测值;大部分多云及降水时段同化后总云量模拟值较接近于实测值。1月晴天、多云天以及夏季晴天同化前后总辐射模拟值与实测值的时间变化趋势较一致,但同化前后两者的相关性差异不明显;晴天条件下同化前后总辐射模拟值均低于实测值,1月多云条件下多数时段同化后总辐射模拟误差减小不明显,与总云量的改进效果不显著有关。夏季多云、有降水及6月典型降水三种天气条件下同化前后总辐射模拟值与观测值的相关性稍差,同化后两者的相关性较同化前有所改进,尤其是6月典型降水过程改进效果较明显;同化前总辐射模拟误差较大,而同化后误差显著减小,尤其是6月典型降水过程同化后均方根误差和平均相对误差较同化前分别减小了102.6 W m-2和355.9%,最大相对误差减小更显著;同化后总辐射模拟误差小于同化前的比例高达75%,即大部分时刻同化后模拟误差小于同化前。多云和有降水天气过程总辐射模拟效果的显著改进与总云量的改进密切相关,即同化后总云量模拟值增加,云的反射和散射作用增强,导致模拟总辐射减小,即更接近于实测总辐射值。研究结果对于多云和降水天气条件下太阳辐射的模拟效果改进、太阳能资源客观评估以及光伏电站的发电量预测具有一定的科学和实际应用价值。     

太阳辐射日变化对夏季风模拟特征的影响

利用６０°Ｓ－６０°Ｎ范围，有海气耦合但无海流的七层原始方程模式，做了有无太阳辐射日变化的对比试验。结果表明：准定常的平均季风系统的形势受太阳辐射日变化的影响不明显，其主要的影响可能来自海陆和地形分布。但是模式中包含太阳辐射日变化后，大气上下层季风系统强度的模拟得到了改善。太阳辐射日变化在很大程度上影响降水的分布形势，在没有太阳辐射日变化的试验中，大陆内部的降水大大减少，而沿海地区的降水增加。土壤温度和湿度的变化与降水变化对应良好。降水增加和减少的地区呈波状分布。至于对季风发展的影响，结果表明在季风发展的初期，太阳辐射日变化可加快其发展。因此，太阳辐射日变化的引入，可使平衡态较早达到     

本世紀近六十年我国大范围降水異常年的初步分析

本文利用1901—1960年全国86个站的降水量資料制作了逐月降水量等級图,据此对我国大范围降水异常年份的分布出現的規律及其与太阳黑子沃尔夫(Wolf)指数之間的关联作了初步的分析。結果表明:我国大范围降水的特征目前仍处在負异常占优势的周期中。近年来大范围降水异常总頻次急剧增加的气候反常現象,可能与最近一个周期太阳活动的强烈发展有关。     

锡林浩特市太阳辐射变化及相关气象要素分析

利用1990—2010年锡林浩特气象站太阳总辐射、日照时数、日照百分率、降水量、气温以及总云量的观测资料,运用5a滑动平均及最小二乘原理等方法,分析了锡林浩特市1990—2010年来的总辐射变化规律,并分析了气温、降水、日照、云量等的变化以及与太阳总辐射的相关关系。研究结果表明,锡林浩特市太阳总辐射呈现波动增加的趋势,但四季太阳辐射量在近21a的年际波动略有不同。相关要素分析表明,太阳总辐射与日照时数和夏季、秋季气温有很显著的正相关关系,与降水量和春季、夏季的总云量呈负相关关系。     

重庆山地区域气象要素空间插值方法对比

利用重庆地区1999年和2018年气象数据, 分别采用薄盘光滑样条、协同克里金、普通克里金、反距离加权4种方法, 从年和月两种尺度对气温、降水、太阳总辐射三个要素进行空间插值; 采取交叉验证方法, 用MAE、MRE、RMSE评估插值精度, 确定各要素最优插值方法。结果表明: 气温和太阳总辐射最优插值方法为薄盘光滑样条, 降水为反距离加权; 插值精度上气温、太阳总辐射高值月份优于低值月份, 降水则相反, 但三个要素均表现出年尺度优于月尺度。MRE检验表明, 插值精度为气温>太阳总辐射>降水, 1999年年尺度插值精度分别为1.86%、4.60%、6.87%, 月尺度插值精度分别为2.79%、5.82%、17.42%;2018年太阳总辐射年、月尺度插值精度分别为3.03%、4.88%, 区域站加密后气温、降水年尺度插值精度分别为2.03%、11.20%, 月尺度对应插值精度分别为3.20%、23.14%。     

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。     

我国东部地区NDVI与气温、降水的关系研究

利用东部地区的1982—2001年归一化植被指数(NDVI)资料以及131个标准气象台站的气温、降水资料,用相关分析、奇异值分析(SVD)方法研究了该地区的植被与气温、降水的相互作用,得到以下几点认识：NDVI的最大值滞后于气温最高值的时间尺度在一个月左右。前期气温与后期NDVI的相关系数在春夏为负值,在秋冬却以正值为主。前期植被与后期气温的相关系数以负值为主。NDVI最大值滞后于降水最大值的时间尺度在两个月左右,同期NDVI与降水的相关系数为负值,而无论降水超前于NDVI或者NDVI超前于降水的时间尺度大于1个月时,二者的相关系数转为正值。由SVD方法得到东部地区7月份的NDVI与8月份的气温、降水有较好的相关关系。河南西南部及东北部区域NDVI与大部分地区的气温为正相关;长江流域NDVI与32 °N以南地区的降水有较好的负相关。因此,前期植被的变化特征可以作为后期气温、降水的预报的一种参考因子。     

我国部份地区雷暴活动、大气电场等与太阳活动的关系

本文用时序迭加法统计分析了1976—1985年太阳黑子一个完整周期内太阳活动与雷暴活动及地面大气电场之间的可能相关性。结果表明:高纬度地区有较好的相关性,耀斑爆发以后雷暴指数有明显增大趋势,最大关联日在+5日以后。中、低纬度地区几乎不存在相关性。随着耀斑强度增强,相关性也增大,且影响区域从高纬度向中、低纬度移动。在耀斑爆发后2天左右,地面电场强度增大,其关联日比雷暴指数提前。太阳黑子数和雷暴活动之间的相关性很微弱。本文又从全球电路概念出发,简单地解释了形成上述相关性的可能原因。     

甘肃马衔山区陆面过程与降水的研究

采用定西的麦田微气象观测,定西、兰州的辐射观测和马衔山区34个气象、水文和雨量站的气候资料,结合NOAA-16卫星的AVHRR资料以及反演的地表植被盖度和反射率,并用SEBAL算法推导出夏季地表净辐射、感热、潜热、土壤热通量密度的区域分布特征,并分析陆面过程对降水的影响。结果表明:本区降水的空间分布与夏季植被盖度对应最好,相关系数高达0.722,其次是土壤热通量和潜热通量,相关系数分别为-0.65和0.615。这表明森林通过降低地表反射率和表面温度,不仅增加地表净辐射,而且减少其用于感热和土壤热通量的消耗。由于林区地表水分多,从而将接收较多的太阳辐射能主要用于蒸散,增加边界层中的水汽。故林区降水远大于植被稀疏的半干旱黄土梁。