我国今冬和明春气候异常与沙尘气候形势的模式预测初步报告

首次利用气候模式作了跨年度的针对冬季和春季气候异常形势的预测试验.预测结果显示,今冬的气候特点为,我国北方降水正常,南方略偏多,气温在我国全境基本为正常,因此,不会出现暖冬现象,而欧亚大陆北部则为明显的暖冬.预测结果还表明,明春我国西北、华北、东北降水正常,其他地区略多,全国气温均较正常,因此,明春的沙尘暴形势如常,不会出现超出常年的春季沙尘暴形势.但由于近些年的气候变化趋势使然,明春的沙尘暴仍可能在局部时空段内相当严重.     

一个三维变分海洋资料同化系统的设计和初步应用

介绍了新完成的一个基于三维变分方法的通用海洋资料同化系统OVALS(Ocean Variational Analysis System)的设计方案和在热带太平洋海洋资料同化中的初步应用. OVALS可以同化常规的现场海洋温盐观测资料和卫星高度计资料, 其中在海面高度资料同化中引入了一个新的基于三维变分的同化方案, 该方案考虑了背景场误差的垂直相关性和非线性的温-盐关系. 非线性的温-盐关系是通过将三维变分方法中的线性平衡约束方案推广到非线性的情况来实现的, 从而通过同化高度计资料来直接调整模式的温度和盐度场. 另外, OVALS还可以同化近年来投入运行的国际ARGO漂流浮标的温、盐廓线资料以及其他海温和盐度资料, 如船报海温资料和一些浮标阵列资料等. 利用OVALS和大洋环流模式在热带太平洋进行了21 a的同化试验. 试验结果表明, 同化系统通过对各种海洋资料的同化, 可以有效改进对海洋温度和盐度的估计, 其在420 m深度以浅的上层海洋的月平均温、盐度估计误差分别为0.63℃和0.34 psu.     

Impacts of XBT, TAO, Altimetry and ARGO Observations on the Tropical Pacific Ocean Data Assimilation

This study aims at assessing the relative impacts of four major components of the tropical Pacific Ocean observing system on assimilation of temperature and salinity fields. Observations were collected over a period between January 2001 through June 2003 including temperature data from the expendable bathythermographs （XBT）, thermistor data from the Tropical Ocean Global Atmosphere Tropical Atmosphere-Ocean （TOGA-TAO） mooring array, sea level anomalies from the Topex/Poseidon and Jason-1 altimetry （T/P-J）, and temperature and salinity profiles from the Array for Real-time Geostrophic Oceanography （ARGO） floats. An efficient three-dimensional variational analysis-based method was introduced to assimilate the above data into the tropical-Pacific circulation model. To evaluate the impact of the individual component of the observing system, four observation system experiments were carried out. The experiment that assimilated all four components of the observing system was taken as the reference. The other three experiments were implemented by withholding one of the four components. Results show that the spatial distribution of the data influences its relative contribution. XBT observations produce the most distinguished effects on temperature analyses in the off-equatorial region due to the large amount of measurements and high quality. Similarly, the impact of TAO is dominant in the equatorial region due to the focus of the spatial distribution. The Topex/Poseidon-Jason-1 can be highly complementary where the XBT and TAO observations are sparse. The contribution of XBT or TAO on the assimilated salinity is made by the model dynamics because no salinity observations from them are assimilated. Therefore, T/P-J, as a main source for providing salinity data, has been shown to have greater impacts than either XBT or TAO on the salinity analysis. Although ARGO includes the subsurface observations, the relatively smaller number of observation makes it have the smallest contribution to the assimilation syst     

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

利用IAPENSO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Nino3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 nina事件的实时预测总体上是成功的,即此次La nina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 nina事件有可能于今年夏秋季结束。     

降水和大气环流距平年际预测的一个高效的修正方案

该文基于夏季降水异常存在准两年振荡的特征 ,提出了预测年际降水异常和大气环流距平的一个有效的新方法 ,其预测效果显著优于通用的传统方法 ,因而具有较好的应用价值 .而对大气环流有关变量的预测效果的改进尤其显著 .     

一个可供ENSO预测的海气耦合环流模式及1997/1998 ENSO的预测

利用中国科学院大气物理研究所设计发展的具有较高分辨率的热带太平洋和全球大气耦合环流模式,设计了一个初始化方案,建立了ＥＮＳＯ预测系统,进行了系统性的预测试验。预测结果检验评估表明,该预测系统表现出较强的预报能力,赤道中东太平洋地区（Ｎｉｎｏ３和Ｎｉｎｏ３４）海表温度距平预报相关技巧高于０５２的预报可持续１８个月,该预测系统可应用到试验性的海温预测实践中。利用该系统对１９９７／１９９８年ＥＮＳＯ进行了实际预测,表明预测是成功的,预测的海温距平已提供给今年我国夏季降水预测使用,取得了良好的预测效果。     

中国科学院大气物理研究所短期气候预测系统的改进及其对1998年全国汛期旱涝形势的预测

通过引入改善了地表反照率参数化方案的中国科学院大气物理研究所（ＩＡＰ）大气环流模式,我们对ＩＡＰ短期气候距平预测系统（ＩＡＰＰＳＳＣＡ）中的大气模式部分进行了改进。利用改进前后的ＩＡＰＰＳＳＣＡ,我们对１９８０～１９９４共１５年中国夏季降水异常进行了集合预报检验,与实测结果比较表明,改进后的ＩＡＰＰＳＳＣＡ对江淮和华南地区的预报技巧与原先的系统相比只是有略微的提高,但对我国东北、华北、河套区域以及整个中国东部的预报技巧则比原系统有较大程度的提高,从而表明气候模式中陆面过程的正确表述可以提高模式气候预测的能力。利用改进的ＩＡＰＰＳＳＣＡ和ＩＡＰＥＮＳＯ预测系统提供的预测海温距平,我们对１９９８年中国夏季降水异常进行了预报（该预测３月份提供给有关单位）。今与实际情况比较表明,改进了的ＩＡＰＰＳＳＣＡ和ＩＡＰＥＮＳＯ预测系统耦合,对１９９８我国夏季旱涝形势的预测与实测基本相符,但强度较小,说明有一定预报能力,但也还有许多问题。     

IAP数值气候预测系统对2004年中国夏季气候的预测

通过1980～2000年共21年的集合后报试验,考察水平分辨率提高至2°×2.5°的IAP短期数值气候预测系统对中国夏季气候异常的预报技巧.后报试验结果表明:该预测系统对中国夏季气温异常具有较好的预报能力,此外对夏季降水异常也具有一定的预报能力.利用IAP ENSO预测系统,较好地预报出2004年3月以后热带太平洋海温的演变情况,并在此基础上,对2004年中国夏季气候进行了实时预测.与实况比较表明,IAP数值气候预测系统总体上较好地预报出2004年夏季我国大范围的降水和温度异常分布,特别是较好地预测出夏季我国北方大部、华南沿海等地区气温偏高,而黄淮以及长江中上游地区气温偏低的观测事实.预测的温度距平与中国地区160个站观测实况的距平相关系数可达0.39.     

青藏高原地表特征时空分布

通过利用地理信息数据库、卫星反演参数、气象观测数据,分析了我国青藏高原地区地表植被覆盖、地表反照率分布、地表蒸发分布、地表积雪分布.结果显示,随着青藏高原地表年平均气温的显著升高,青藏高原部分区域地表覆盖特征也发生了改变.在青藏高原南缘湿润大区降水充分地区,地表反照率相对较低,潜热蒸发量最大,1982～2000年期间地表植被覆盖呈明显增加趋势.青藏高原地区积雪覆盖在各个气候区域也呈现同步变化特征,自1970～1989期间,降雪量呈持续增加趋势,但之后至2000年期间,全区降雪量呈下降趋势,其中积雪覆盖变化最强烈的时段发生在10月～4月之间,变化幅度最大的区域位于青藏高原的东南部区域.     

欧亚大陆季节增（融）雪盖面积变化特征分析

利用美国冰雪资料中心(National Snow and Ice Data Center)提供的近40年逐周的卫星反演雪盖资料,定义了各季节新增(融化)雪盖而积指数(fresh snow extent),即增/融雪覆盖率P_(FSE)、增/融雪面积A_(FSE)、欧亚大陆北部增/融雪面积之和T_(FSE),针对欧亚大陆各季节平均的雪盖面积本身(snow extent,P_(SE)、A_(SE)、T_(SE)和其增(融)雪盖面积,分析比较二者的变化特征.结果表明,欧亚大陆各季节平均的雪盖面积和相应增(融)雪盖面积不论是气候态分布还是其年际、十年际变化均有明显不同,其中以冬、春季差别更为明显;夏、秋季二者虽有较好的一致性,但增(融)雪盖面积的变率明显强于雪盖而积本身;另外,冬季欧洲新增雪盖对欧业北部冬季雪盖面积以及其后的春季雪盖都有较显著的影响,而春季欧洲和中纬度亚洲地区的融雪则受到冬、春两季雪盖情况的影响.进一步分析欧亚大陆冬、春两季增(融)雪盖与ENSO关系显示,二者除在个别地区(两伯利业北部、欧洲中东部以及青藏高原)存在较明显关系外,整体上,欧亚大陆北部雪盖变化既不受控于ENSO,也不会显著影响ENSO.