我国西南地区干湿季降水的主模态分析

利用我国西南地区26个台站降水资料,通过经验正交函数（EOF）分解的方法,分析了1980～2009年该地区干季（10～4月）和湿季（5～9月）降水的主模态。我国西南地区干季降水的时空变化存在两种主模态,它们分别可以解释总方差的22.4%和15.6%。第1主模态为全区一致型,具有准两年周期振荡的年际变化特征;第2主模态为东南—西北反向型,从20世纪90年代中期至21世纪初呈现2～3年的变化周期。我国西南地区湿季降水的时空变化存在三种主模态,它们分别可以解释总方差的17.1%,13.8%和11.1%。第1主模态为全区一致型,20世纪90年代初期具有较强的2～4年周期;第2主模态为经向偶极子型分布,并具有显著的4年周期;第3主模态为纬向偶极子型分布,具有2～4年的年际变化信号。进一步利用NCEP/NCAR再分析资料以及美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的海表面温度（SST）资料,通过合成分析和回归分析的方法探讨了与干湿季降水各主模态对应的大尺度大气环流和海温状况。我国西南地区干季降水第1主模态与北极涛动（AO）有明显的正相关关系,对应的大气环流和海温状况表现为高纬北冰洋与中纬度地区上空高度场的反向异常分布,北大西洋和北太平洋海温低纬与中高纬的偶极子型异常分布;第2主模态与中高纬欧亚大陆上空高度场经向偶极子型异常分布有关,中纬度北太平洋的海温异常与该模态具有紧密的联系。我国西南地区湿季降水第1主模态与北大西洋涛动（NAO）显著负相关,对应的大气环流和海温状况表现为北大西洋上,高纬度与中纬度地区上空高度场的偶极子型异常分布,海温从低纬到中高纬的三极子型异常分布;第2主模态受欧亚大陆上空高度场经向三极子型异常分布影响,并与北太平洋海温异常的一致型分布有关;第3主模态可能与El Ni?o Modoki有关,同时受到南亚高压的影响,赤道太平洋海温的纬向三极子型异常分布对该模态具有一定的潜在预报意义。     

基于WRF模式的雅安暴雨数值模拟研究

利用WRF模式对2010年8月21日发生在雅安地区的一次暴雨过程进行了数值模拟。对比分析模拟和实况发现,WRF模式较好的模拟了此次降水过程的时空分布,人而利用模式输出的高时空分辨率模拟资料对此次暴雨进行诊断分析。结果表明,青藏高原地形的阻挡作用使副热带高压西南缘的暖湿气流持续向四川盆地输送,在雅安地区上空700 hPa形成气旋性环流中心;主要降水时段内强降水中心从低层到高层均出现了强烈的上升运动,以及暴雨中心上空维持着高层辐散、低层辐合,高空为负涡度、低空为正涡度,且随暴雨过程发展对流层正涡度的加强作用为暴雨的生成和维持提供了有利的动力条件;对流层中低层接近饱和的空气、强烈的水汽输送以及水汽通量散度高低层的配置,为本次暴雨提供了充足的水汽条件;对流层低层大气存在明显的不稳定层结,中层为中性层结,这种对流性不稳定的维持为暴雨天气的发生提供了热力条件,有利于强降水过程的形成。     

船舶海平面气压观测资料质量控制

随着数值预报模式不断发展,各类观测资料在数值模式中发挥着越来越重要的作用,船舶观测资料是海上3类观测系统 (卫星、飞机、船舶) 资料之一。为了保障船舶观测资料质量并有效地应用于数值模式,该文依据船舶观测资料的时空分布特征,以及2011年1月和7月T639分析场与观测资料对比分析结果,建立了一套船舶海平面气压资料质量控制方案,包括要素极值范围检查、缺测和冗余资料剔除、背景场一致性检查、测站黑名单建立等,并将该方案应用于2011年2月、6月、8月的观测资料。结果表明:船舶观测资料在时间上不连续且空间分布不均匀,会影响时间一致性检查和空间一致性检查质量控制效果;船舶海平面气压观测资料在所有观测要素中资料量最大,但其缺测和冗余资料量约占50%;黑名单资料的质量控制方案能够有效识别和剔除黑名单资料,且有利于对各测站的检查与维修工作;由于五大湖和大奴湖地区地形高度的影响,在背景场一致性检查过程中需对这些区域的背景场资料进行订正。     

横断山脉地区霜冻时空分布变化特征分析

以小于等于0℃的地面气温作为霜冻的指标,利用1961～2007年横断山脉27个气象监测站逐日温度资料分析了横断山脉初、终霜期和无霜期的变化特征.结果表明,该地区平均初霜期以1.09d/10a气候倾向率推迟,终霜期以4.02d/10a的气候倾向率提早,无霜期以4.08d/10a的气候倾向率延长,存在较明显的地域差异.从年代际变化来看,自20世纪90年代开始,初霜冻日期20世纪90年代明显推迟,终霜冻日期明显提早,无霜冻期明显延长。     

青藏高原那曲地区一次对流云降水的数值模拟

利用NCEP FNL再分析资料为初始场,通过WRF中尺度数值模式(V3.9.1版本)对2015年8月26~27日青藏高原那曲地区一次对流云降水过程进行了模拟,分析了不同积云对流参数化方案和云微物理参数化方案组合对本次降水过程中降水量、环流场、雷达反射率以及云微物理特征模拟效果的影响。结果表明:WRF模式能较好地模拟出本次降水的时空变化特征,但不同参数化方案组合各有优势,总体而言,Grell-Devenyi+SUB_YLIN和Grell-Freitas+SUB_YLIN组合模拟性能最优。本次对流云降水以冰相过程为主,雪粒子贡献最大,暖云粒子对降水的影响并不明显。从云微物理过程的时间演变可看出,性能最好的SUB_YLIN方案能合理模拟降水过程中雪粒子与冰晶粒子间的转换过程,雪粒子可在凝结过程中释放潜热促使对流运动发展,也可通过融化过程促进降水发生,对流层高层冰晶粒子凝华产生的潜热释放亦为深对流的发展创造了有利条件。      

基于EOF2m温度质量控制方法研究

利用冬季(2009年12月-2010年2月)和夏季(2010年6-8月)6h一次T639和NCEP 2 m温度分析场作为背景场,采用EOF(Empirical Orthogonal Function)方法对我国及周边地区地面观测2 m温度进行了质量控制研究.结果表明,使用NCEP资料,观测资料剔除率比T639高,而资料剔除率高的区域正好是观测增量双权重标准差较大的区域;冬季观测增量双权重标准差比夏季大,导致冬季资料的剔除率比夏季高;与传统OMB(Observation-Minus—Background)质量控制方法对比,发现两种质量控制方法都能使观测增量更接近正态分布,但使用传统OMB质量控制方法会把一些能反映大气异常状态且正确的资料剔除,而EOF质量控制方法则能较好地保留这些资料.     

外源强迫和初始值在短期气候预测中的作用

利用Lorenz系统,初步研究了外源强迫和初始值在短期气候变化中的作用.结果表明,外源强迫的大小,对气候系统的长期行为有着重要的影响.在短期气候预测中,应该根据外源强迫的大小及其持续时间的长短,采取不同的短期气候预测方法即在大气外源强迫较弱、持续时间短时,可以只考虑初值的影响;在大气外源强迫强、持续时间长时,可不考虑初始条件的影响,而只考虑外源强迫的作用;在大气外源较强、持续时间较长时,必须同时考虑初值和外源的作用.     

西北干旱环境对全球气候变化可能影响的数值模拟

西北干旱区是中亚干旱区的主要组成部分,是研究地理科学、生命科学及环境科学的热点地区.本文利用CCM3模式,做了DE(假定西北干旱环境进一步发展)、FE(假定西北干旱环境改善)和CTL共3个数值试验,通过分析大气层顶辐射平衡、地表能量平衡、气温变化、降水变化以及植被生理过程的CO2收支变化等,初步探讨了西北干旱气候环境对全球气候变化的可能影响.结果表明,西北干旱气候环境的进一步发展或改善,将对全球的能量平衡过程及其空间分布状态产生影响,从而可能会影响全球和区域的气候变化及其分布状态.这在全球气温和降水的区域变化上表现比较明显.西北干旱区陆面特征的变化也可以通过生物-地球化学反馈过程影响全球的气候变化,而且这种影响可能是长期的,其意义深远.通过分析认为,西北干旱气候环境的形成和演变是全球气候变化的重要组成部分,因此西北干旱区的研究必须纳入全球气候环境研究之中,才能更全面的认识干旱区的形成、演变及其对全球气候变化的贡献和响应.     

区域集合预报系统2 m温度预报的校准技术

采用非齐次高斯回归 (NGR) 技术对国家气象中心区域集合预报系统的2 m温度预报结果开展了一阶偏差和二阶离散度的校准研究。对预报结果比较详尽的检验分析表明:校准后的2 m温度预报可靠性和预报技巧均显著提高,表现为校准后集合预报成员的均方根误差与离散度更为接近;原Talagrand直方图中的“L”形分布现象得到有效改善;Brier评分、最小连续分级概率评分 (CRPS) 明显减小,相对作用特征 (ROC) 面积增大,说明校准后的2 m温度预报表现出更好的预报技能。此外,NGR技术与自适应误差订正技术的对比试验表明,NGR在消除集合平均偏差和提高集合离散度两个方面均有优势。     

新的高原季风指数与四川盆地夏季降水的关系

用NCEP/NCAR逐月再分析资料和中国560站月降水资料,定义了一个高原季风指数IPM2。结果表明:与原有高原季风指数相比,该指数与四川盆地夏季降水的相关性更好,能够较好地反映四川盆地夏季降水的异常变化。当高原夏季风偏弱时,巴尔喀什湖至贝加尔湖低压槽、亚洲东岸高压脊、印度低压均加强,同时西太平洋副热带高压偏北,来自孟加拉湾的西南风水汽输送和源于西太平洋的偏南风水汽输送均加强,这种环流形式有利于四川盆地西(东)部夏季降水偏多(少);当高原夏季风偏强时,情况相反。IPM2弱(强)大(小)年与四川盆地西(东)部涝年环流背景相似,表明IPM2能够很好反映四川盆地夏季降水异常的环流场特征。