冬季欧亚大陆北部新增雪盖面积变化与中国夏季气候异常的关系

利用美国冰雪资料中心 (The National Snow and Ice Data Center) 提供的近40年逐周的卫星反演雪盖资料, 考察了冬季欧亚大陆北部新增雪盖面积 (Total Fresh Snow Extent, 冬季TFSE) 与我国夏季 (6～8月) 气候异常的关系。分析发现, 冬季TFSE与我国夏季气候异常存在明显关联: 当冬季TFSE偏大时, 夏季贝加尔湖以东易盛行异常冷低压, 内蒙古东部和东北西部易出现凉夏, 同时, 东亚副热带西风急流增强, 西太平洋副热带高压易加强且西伸和北扩, 江南地区在副高的控制下易干热; 冬季TFSE偏小时的情况相反。这种显著关联独立于ENSO事件, 并且在近40年来较为稳定; 冬季TFSE与我国江南夏季降水在20世纪90年代初均发生过一次十年际尺度变化, 表现为在20世纪90年代初之后, 冬季TFSE (江南降水) 明显减小 (增多), 同时, 冬季TFSE与江淮夏季降水的正相关关系明显增强。进一步的分析表明, 冬季TFSE可能通过某种途径来影响东亚副热带急流的变化, 进而影响我国夏季气候异常。     

2008年1月中国气候异常的动力学预测及效果检验

利用IAP数值气候预测系统（IAP DCP-Ⅱ）和IAP 9层大气环流模式（IAP9L-AGCM）对2007年冬季我国气候异常进行了预测,并检验了两个不同系统和模式对2008年1月我国气候异常的预测能力。首先利用IAP ENSO预测系统进行热带太平洋海温异常的预测,然后对2007年中国冬季气候进行了实时预测。结果表明：IAP ENSO预测系统较好地预报出了2007年冬季热带太平洋海温异常的演变情况;IAP DCP-Ⅱ和IAP9L-AGCM对于2008年1月月平均环流异常以及我国气候异常均有一定的预测能力,尤其是对偏强的冬季风,冬季南方地区的异常低温多雨,以及东北的高温少雨,预测效果较好。     

ENSO机理及其预测研究

资料分析研究表明ENSO(El Ni?o和La Ni?a)实际上是热带太平洋次表层海温距平的循环,而次表层海温距平的循环是赤道西太平洋异常纬向风所驱动的,赤道西太平洋的异常纬向风又主要由异常东亚冬季风所激发。因此可以将ENSO的机理视为主要是由东亚季风异常造成的赤道西太平洋异常纬向风所驱动的热带太平洋次表层海温距平的循环。同时分析还表明,热带西太平洋大气季节内振荡(ISO)的明显年际变化,作为一种外部强迫,对ENSO循环起着十分重要的作用;El Ni?o的发生同大气ISO的明显系统性东传有关。资料分析也表明,El Ni?o持续时间的长短与大气环流异常有密切关系。 用非线性最优化方法研究El Ni?o－南方涛动(ENSO)事件的可预报性问题,揭示了最容易发展成ENSO事件的初始距平模态,即条件非线性最优扰动(CNOP)型初始距平;找出能够导致显著春季可预报性障碍(SPB),且对ENSO预报结果有最大影响的一类初始误差——CNOP型初始误差,进而探讨耦合过程的非线性在SPB研究中的重要作用,提出了关于ENSO事件发生SPB的一种可能机制;用CNOP方法揭示了ENSO强度的不对称现象,探讨ENSO不对称性的年代际变化问题,提出ENSO不对称性年代际变化的一种机制;建立了关于ENSO可预报性的最大可预报时间下界、最大预报误差上界和最大允许初始误差下界的三类可预报性问题,分别从三个方面揭示ENSO事件的春季可预报性障碍现象,比较有效地量化了模式ENSO事件的可预报性。 利用中国科学院大气物理研究所地球流体力学数值模拟国家重点实验室的ENSO预测系统,研究了海洋资料同化在ENSO预测中的应用,该系统可以同时对温、盐剖面资料和卫星高度计资料进行同化。并且在模式中采用次表层上卷海温的非局地参数化方法,可有效地改进ENSO模拟水平。采用集合卡曼滤波(Ensemble Kalman Filter,EnKF)同化方法以及在集合资料同化中“平衡的”多变量模式误差扰动方法为集合预报提供更加精确和协调的初始场,ENSO预报技巧得到提高。     

2006年春季沙尘天气异常的气候背景分析及趋势预测检验

作者概述了2006年春季我国北方地区沙尘天气异常的观测特征.与2000～2005年同期相比,2006年春季,我国北方地区沙尘天气过程相对频繁,强度偏强.首先,利用NCEP再分析资料及台站观测资料,对可能影响2006年春季我国沙尘天气异常的气候背景进行了分析,结果表明:2006年春季北方地区冷空气势力较常年强,冷空气活动较频繁,这是造成2006年春季我国沙尘天气多于前几年的动力原因.此外,春季我国西北及内蒙古的沙源地区降水偏少,干旱少雨,加之春季气温偏高,在一定程度上也有利于沙尘天气的形成.利用IAP 年度数值气候预测系统对2006、2007年春季我国沙尘天气趋势的气候背景进行了预测,检验了系统对2006年沙尘趋势的预测能力,并对2007年春季沙尘天气趋势进行了展望.结果表明:预测系统较好地预测出2006年我国北方地区春季降水偏少、土壤偏干的状况,但对风场的预测与实况有一定的差距,由预测的气候距平结果推断2006年春季我国北方沙尘次数正常略偏少,与实况相反;对2007年春季的预测结果表明,2007年春季我国北方,特别是西北及内蒙古沙源地区土壤湿度偏湿,冷空气活动势力偏弱,不利于沙尘天气的形成,由此预测2007年春季我国北方沙尘趋势与常年相比略偏弱.     

关于2006年西太平洋台风活动频次的气候预测试验

这是首次利用气候模式对我国2006年夏季西太平洋地区台风活动频次的实时气候预测的报告。根据这个初步的预测试验结果分析,西太平洋地区夏季(6~10月)对流层低层为异常辐散区而高层为异常辐合区,大气顶向外长波辐射为正距平,对流活动异常偏弱;同时,该地区对流层上下层纬向风的切变幅度异常偏大;海洋温度的距平值很小。综合这些气候背景条件,今年西太平洋的台风生成数量将可能比正常年份偏少一些。当然,由于台风生成发展的复杂性,这一预测还有不确定性。     

基于权重调整的BP神经网络在Nino区海温预报中的应用

传统BP神经网络在训练完之后,其权重是固定不变的,加上神经网络的样本的标准化处理,将使得网络不易描绘样本峰值.因此,本文考虑变权的方法,以调节训练后的BP网络权重,基于变权次数,建立不同网络模型,并利用不同网络输出值与相应实测值进行比较.结果表明:变权BP网络预报效果有较大提升,同时,降低了对因子相关性的要求.     

中国科学院气候系统模式模拟的ENSO循环

On the basis of more than 200-year control run, the performance of the climate system model of Chinese Academy of Sciences(CAS-ESM-C) in simulating the El Ni?o-Southern Oscillation(ENSO) cycle is evaluated, including the onset, development and decay of the ENSO. It is shown that, the model can reasonably simulate the annual cycle and interannual variability of sea surface temperature(SST) in the tropical Pacific, as well as the seasonal phase-locking of the ENSO. The model also captures two prerequisites for the El Ni?o onset, i.e., a westerly anomaly and a warm SST anomaly in the equatorial western Pacific. Owing to too strong forcing from an extratropical meridional wind, however, the westerly anomaly in this region is largely overestimated. Moreover, the simulated thermocline is much shallower with a weaker slope. As a result, the warm SST anomaly from the western Pacific propagates eastward more quickly, leading to a faster development of an El Ni?o. During the decay stage, owing to a stronger El Ni?o in the model, the secondary Gill-type response of the tropical atmosphere to the eastern Pacific warming is much stronger, thereby resulting in a persistent easterly anomaly in the western Pacific. Meanwhile, a cold anomaly in the warm pool appears as a result of a lifted thermocline via Ekman pumping. Finally, an El Ni?o decays into a La Ni?a through their interactions. In addition, the shorter period and larger amplitude of the ENSO in the model can be attributed to a shallower thermocline in the equatorial Pacific, which speeds up the zonal redistribution of a heat content in the upper ocean.     

IAP ENSO预测系统预报技巧的时间依赖性及对1999年La Nia事件的预测

利用IAP ENSO预测系统对1981年11月至1997年12月系统性回报实验的结果,分析了预报技巧的时间依赖性。结果表明：该预测系统对80年代的ENSO具有较强的预报能力,在Nino 3区接近0.8的预报相关技巧（预报与观测的相关系数）可达1年半左右,而对90年代的ENSO现象,预报技巧则较低,超前半年以上的预报仅在0.4左右;预报技巧具有季节依赖性,从春季到秋初开始的预报较好,高于0.5的技巧均可维持15个月以上,其中从7月到9月开始的预报,其高于0.6的相关技巧可达16个月;而从秋末和冬季开始的预报,其技巧衰减较快,预报5个月后降到了0.5以下。对1999年La Nia事件的实时预测总体上是成功的,即此次La NNia事件将维持到2000年;但未能预测出其在1999年春季以后再次加强的过程。对其未来变化趋势的预测显示,此次La Nia事件有可能于今年夏秋季结束。     

LAP ENSO预测系统预报技巧的时间依赖性及对1999年La Nia事件的预测

利用LAPENSO预测系统对 1981年 11月至 1997年 12月系统性回报实验的结果 ,分析了预报技巧的时间依赖性。结果表明 :该预测系统对 80年代的ENSO具有较强的预报能力 ,在Nino 3区接近 0 8预报相关技巧 (预报与观测的相关系数 )可达到 1年半左右 ,而对 90年代的ENSO现象 ,预报技巧则较低 ,超前半年以上的预报仅在 0 4左右 ;预报技巧具有季节依赖性 ,从春季到秋初开始的预报较好 ,高于 0 5的技巧均可维持 15个月以上 ,其中从 7月到 9月开始的预报 ,其高于 0 6的相关技巧可达 16个月 ;而从秋末和冬季开始的预报 ,其技巧衰减较快 ,预报 5个月后降到 0 5以下。对 1999年LaNi na事件的实时预测总体上是成功的 ,即此次LaNI na事件将维持到 2 0 0 0年 ;但未能预测出其在 1999年春季以后再次加强的过程。对其未来变化趋势的预测显示 ,此次LaNi na事件有可能于今年夏秋季结束     

跨季度动力气候预测系统IAP DCP-II

概述中国科学院大气物理研究所研制的跨季度动力气候预测系统(IAP DCP-II),及其在我国夏季降水距平预测业务中的应用情况.该系统的试用始于1988年,1998年定型为现今版本(即IAP DCP-II).1998年起至今,每年预测的检验说明,该系统有较好的跨季度预测能力,能预报出夏季降水距平的大范围分布形势.