PROGRESSES AND PROSPECTS IN RESEARCH ON SEASON DIVISION AND SEASONAL CHANGES IN CHINA

Progresses in the research for season division and seasonal changes are reviewed systematically in this paper,which particularly introduces the results of a national natural science foundation project,"the nonlinear identification of seasonal changes and its responses to global warming".The project developed two objective and quantitative methods for season division:the non-linear similarity measure(NSM) method and the regional multi-element optimal dissection(RMOD) method,which differ from traditional ones for season division.Besides,the project further investigated seasonal changes and their responses to global warming,analyzed evolution characteristics of the starting date and length of seasons in history,revealed their relationships with extreme events and precipitation patterns in rainy seasons,and thereby built a research system for seasonal changes in China under the global warming background.Finally,the authors make an outlook on the research for season division and seasonal changes and put forward several issues associated with season and climate changes that need to be further explored.     

超级集合预报在湖南地区的试验分析

基于TIGGE集合预报资料分析评估了欧洲中期天气预报中心(ECMWF)、日本气象厅(JMA)、美国国家环境预报中心(NCEP)、中国气象局(CMA)4个模式系统在湖南2008年低温雨雪冰冻天气过程中的气温预报技巧,并对湖南地面气温和欧亚地区500 hPa天气形势进行了超级集合预报试验.结果表明,在湖南地区,ECMWF的预报效果最好,CMA的预报效果最差,并且ECMWF的168 h预报误差小于CMA的24 h预报误差.滑动训练期超级集合预报误差比较稳定,预报效果优于最好的单中心模式和固定训练期超级集合预报.对于24～ 72 h预报时效滑动窗口可选取50 d左右,而对于96 ～168 h预报时效的滑动窗口有必要选取2个月以上.此外,滑动训练期超级集合预报各时效对500 hPa天气形势的预报技巧都比单中心的预报技巧高,并且和实况资料相比,其预报效果也比较好.     

夏季西太平洋副热带高压的不同类型与中国汛期大尺度旱涝的分布

利用历史数据,研究了西太平洋副热带高压指数的特征,证实脊线指数和西伸脊点指数可以较好地描述西太平洋副热带高压,同时也指出这两个指数的年际和年代际变化及其不同的配置,是造成中国夏季降水时空分布和旱涝异常的复杂性、多变性的主要原因之一。据此,将西太平洋副热带高压西伸脊点指数和脊线指数的距平投影到二维平面上,对西太平洋副热带高压进行了分类,并对其各种类型下中国夏季降水进行了合成分析,发现夏季西太平洋副热带高压西伸脊点和脊线不同配置下中国夏季降水的总体分布具有明显的规律性:在西太平洋副热带高压脊线偏北的情况下,夏季降水总体表现出南北两条雨带;在西太平洋副热带高压脊线正常的情况下,夏季降水总体表现为北多南少,长江以北降水偏多;在西太平洋副热带高压脊线偏南的情况下,夏季降水总体表现为南多北少,长江流域及其以南地区降水偏多;上述3种情况下西伸脊点越偏西,降水范围越大。此外,通过计算1951—2010年各年夏季降水实况与其西太平洋副热带高压所属年份夏季降水合成的距平相关系数,发现同一类型下各年夏季降水与其合成分布总体相似,说明了西太平洋副热带高压位置对中国降水具有明显的影响,同时也说明此种分类具有一定的合理性。最后,通过对9种西太平洋副热带高压类型下北半球夏季500hPa高度场和850hPa风场距平分别进行合成,对不同西太平洋副热带高压类型下中国夏季降水的大尺度环流背景和可能机理进行了分析。     

中国夏季东北冷涡强度的定量化分析

本文利用NCEP/NCAR发布的1981~2010年全球日平均再分析位势高度场资料对东北冷涡进行检索并提取其平均态, 在此基础上定义东北冷涡的偏离指数, 并探讨其对东北冷涡强度特征的描述。结果表明: (1) 东北冷涡500 hPa闭合中心位势高度的概率分布近似为高斯分布, 以其期望值提取的东北冷涡平均态具有东北冷涡的共性, 表现出明显的大气斜压性及有利于系统维持和发展的温压配置关系特征; (2) 基于东北冷涡平均态定义的东北冷涡偏离指数不仅能够表征东北冷涡偏离平均态的程度, 还包含了低压面积的信息, 即能够直观地显示东北冷涡的强弱特征。     

雷击风险评估中Lo损失因子在多线路系统下的细化和改进

2008年推广施行的新国标GB/T 21714.2已广泛应用于各地雷击风险评估业务中。但在实际应用过程中人们也发现用其建立评估模型时,标准的一些简约化约定,使得其计算结果不够精准,特别是描述和处理也显得越来越困难,影响和制约了它的应用范围和前景。为此,本文针对带有多种电气和电子系统的复杂结构建筑,提出按其进线分布特点,对Lo损失因子取值方法进行改进(下文均称"Lo优化取值法"),为多线路进线建筑物的雷击风险管理提供更细化的依据和算法,并举例证实。结果表明:细化考虑不同线路的Lo对于建筑物雷击风险评估更为切近真实。     

重现期风速风压计算系统介绍

介绍“重现期风速风压计算系统”采用4种概率分布模型（极值Ⅰ型分布、韦布尔分布、皮尔逊Ⅲ型分布和对数正态分布）,计算工程抗风设计所需的重现期风速、风压等参数,同时给出剩余方差、柯尔莫哥洛夫拟合适度检验指标、拟合相对偏差等拟合优度指标,便于不同概率分布模型计算结果的对比分析。     

基于TIGGE资料的地面气温多模式超级集合预报

基于TIGGE资料, 采用均方根误差分别对欧洲中期天气预报中心、日本气象厅、美国国家环境预报中心和英国气象局4个中心集合预报的地面气温场集合平均结果进行检验评估, 比较各中心地面气温的预报效果。并利用超级集合、多模式集合平均和消除偏差集合平均3种方法对4个中心的地面气温预报进行集成, 同时对预报结果进行分析。结果表明: 2007年夏季日本气象厅与欧洲中期天气预报中心在北半球大部分地区预报效果最好, 各中心在不同地区预报效果不同。超级集合与消除偏差集合平均降低了预报误差, 预报效果优于最好的单个中心预报和多模式集合平均。对于较长的预报时效, 消除偏差集合平均表现出了更好的预报性能。     

蒙古高压若干环流指数及与我国冬季气温异常相关的分析和比较

比较和分析了1990年代以来不同学者提出的冬季蒙古高压(MH)5种强度指数(Ii,i=1~5)、2种中心位置指数(λi、φi,i=4,5)的时频特征及与我国同期气温(T)的相关。分析表明,(1)5种强度指数间存在高相关,其演变特征十分相似;多数Ii均存在显著年代际变化(I4例外),MH由强转弱的突变发生在1960年代后期。(2)2种中心位置指数地理分布区域及经向分量(φi)的年代际变化的显著性存在明显差异;MH由偏北转向偏南的突变发生在1970年代末,较Ii推迟约10年。(3)Ii、φi与我国冬季T的负相关均显著,MH强(I~′i0)、中心位置偏北(φ~′i0)年偏冷(T′0);反之亦然。(4)在提供中心位置指数的两组环流指数(I4,I5)的比较中,后者在强度指数(I)的年代际变化显著性、经向位置指数(φ)的独立性及与中国同期气温的相关等方面较优于前者。这些可为环流异常和短期气候预测研究及应用提供参考依据。     

Coupled Model Simulations of Climate Changes in the 20th Century and Beyond

Several scenario experiments of the IPCC 4th Assessment Report （AR4） are performed by version g1.0 of a Flexible coupled Ocean-Atmosphere-Land System Model （FGOALS） developed at the Institute of Atmospheric Physics, Chinese Academy of Sciences （IAP/CAS）, including the ＂Climate of the 20th century experiment＂, ＂CO2 1% increase per year to doubling experiment＂ and two separate IPCC greenhouse gases emission scenarios AIB and B1 experiments. To distinguish between the different impacts of natural variations and human activities on the climate change, three-member ensemble runs are performed for each scenario experiment. The coupled model simulations show： （1） from 1900 to 2000, the global mean temper- ature increases about 0.5℃ and the major increase occurs during the later half of the 20th century, which is in consistent with the observations that highlights the coupled model＇s ability to reproduce the climate changes since the industrial revolution; （2） the global mean surface air temperature increases about 1.6℃ in the CO2 doubling experiment and 1.5℃ and 2.4℃ in the A1B and B1 scenarios, respectively. The global warming is indicated by not only the changes of the surface temperature and precipitation but also the temperature increase in the deep ocean. The thermal expansion of the sea water would induce the rise of the global mean sea level. Both the control run and the 20th century climate change run are carried out again with version g1.1 of FGOALS, in which the cold biases in the high latitudes were removed. They are then compared with those from version g1.0 of FGOALS in order to distinguish the effect of the model biases on the simulation of global warming.     

多普勒雷达资料在中尺度模式短时预报中的应用

将国内新一代多普勒雷达基数据Lev-Ⅱ的9个仰角的原始反射率和径向风资料应用于中尺度模式ARPS(the Advanced Regional Prediction System),通过对2007年7月18日济南短时特大暴雨过程的个例研究,分析了雷达资料对初始场的改进效果及其对模拟结果的影响。结果表明,同时利用雷达反射率和径向风资料改进过的初始场能明显改善中尺度数值模式短时定量降水预报。对比风场发现,雷达径向风调整后在初始场中出现明显的中小尺度特征,能减少模式的spin-up时间。随着积分的进行,对水汽场的调节也有一定作用,但相对于风场调节不够显著。雷达反射率主要是改进初始场中的湿度参数,增加初始场中云水等含量。积分开始后,对风场调整也很显著。此次模拟,控制试验较好地预报出雷达回波的分布和水汽中心,对应的降水落区与实况也较为接近,但对雷达回波中心强度的预报略大,相应地降水量的预报也偏大。