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。     

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.     

我国近年来短期气候预测研究的若干进展

回顾了近年来我国短期气候预测研究的若干进展,主要是在中国科学院大气物理研究所完成的以气候模式为基础的短期气候预测方面工作.第一个基于气候数值模式开展短期气候预测试验的是曾庆存等人,他们所采用的是IAP AGCM耦合一个热带太平洋环流模式(OGCM);1997年,基于耦合气候模式基础上的ENSO预测系统建立起来;同时开展了东亚区气候可预测性研究;利用气候变动的准两年信号提出了对模式预测结果进行有效修正的方案;为了考虑初始土壤湿度异常对夏季气候的影响,建立了气象变量和土壤湿度的经验关系;还系统地研究了1998年海面温度异常和大气春季异常对夏季气候(特别是发生于中国的大水)预测的影响.