动力气候模式预测系统业务化及其应用

动力气候模式是目前国际上开展气候预测的主要工具。经过 8年多的研制、发展和业务化过程 ,国家气候中心已建立起第一代动力气候模式预测业务系统 ,并以此为平台 ,形成了一套包括月、季节到年际时间尺度的动力模式预测业务。 2 0年历史回报试验和 1年多的试验性业务运行结果表明 ,该系统对东亚区域的季节预测具有较好的预测能力 ,其预测结果已经在实际业务中得到了应用 ,并成为我国短期气候预测业务的重要参考依据。该文是对该动力模式系统性能的介绍 ,也是对国家“九五”重中之重课题的加强课题“短期气候预测综合动力模式预测系统业务化”专题的总结汇报。     

中国雨日数的气候特征及趋势变化

使用国家气象信息中心整编的全国2 425个观测站1961年1月—2013年2月的52 a逐日降水观测资料,美国气象环境预报中心(NCEP)和美国国家大气研究中心(NCAR)资料。通过计算气候场、雨日概率、倾向值、M-K突变检验等现代统计诊断方法,研究了中国各等级雨日数的年、季节的时空分布特征和不同等级雨日数的趋势变化特征以及相关的背景环流。得到以下结论:(1)中国年总雨日数高值区在四川东部、贵州、江南及云南西南部,以小雨日数占比最高;中雨、大雨日数高值区在江南东部和云南西南部;50 mm以上雨日数中心分别在华南沿海和闽—浙—赣交界,前者强后者弱;(2)年内总雨日概率分布表现为3类:平缓型、单峰型、双峰型,南方地区除云南外均为平缓型;西藏东部、川西、陕甘宁3省南部、青海东部为双峰型;全国其余地区为单峰型;(3)中国季风区小雨日数在1970s末—1980s初发生突变,呈趋势性显著减少,除东北外,四季均减少,以秋冬季云南、上海等地减少最显著,而干旱半干旱区小雨日数呈增加趋势;(4)西南地区东部的年中雨日数在2000年后显著减少,秋季减少最明显,而京、沪、粤3大城市群年中雨日数呈增加趋势;西南地区东部秋季、云南夏季大雨以上日数在2003年后显著减少,而夏冬两季长江中下游中雨以上等级的雨日数明显增加;(5)川东、贵州、江南中部的雨日高值区与青藏高原东部低层回流冷空气形成的静止锋或辐合带相联系。     

一类西太平洋副热带高压双脊线过程维持机制初探

本文通过对1979~2005年5~10月发生在西太平洋地区的156个副热带高压双脊线过程进行统计分析,发现87.82%的双脊线过程的出现是因为南侧新生一脊线,而且有明显的“季节锁相”,即其发生频数在7月中旬至9月中旬有两个峰值.历年过程中最典型的“南生南存型”双脊线过程的合成分析表明该类双脊线过程形成、维持和消失与副高南侧外围东风波系统自东南向西北传播发展密切相关.500 hPa距平环流演变显示北侧脊线的减弱消失符合气候规律,东风波槽前的异常气旋仅影响副高北侧脊线位置;而东风波槽后的异常反气旋性环流有利于南侧脊线异常发展与维持,造成该类双脊线过程结束后副高异常偏南.进一步分析发现,东风波和西太平洋副热带高压的相互作用改变了副高区域垂直运动分布.这一方面改变了经向风的分布,使500 hPa副高南侧脊线区域地转涡度平流项发展;另一方面引起非绝热加热垂直分布不均匀,在两脊线之间诱生一异常气旋性环流,在南侧脊线区生成异常反气旋环流.因此,东风波与西太平洋副热带高压的相互作用可能会造成副高的不连续南退,这对副高预报有一定预示作用.     

中国降水集中期之特征

使用中国国家气象信息中心整编的全中国2474个观测站1961—2013年逐日降水观测资料、美国国家环境预报中心(NCEP)和美国国家大气研究中心(NCAR)制作的1979—2013年逐日850 hPa风、温度、相对湿度场和500 hPa高度场。定义每站5—8月总降水量的45%(河套地区和四川盆地中部为5—9月总降水量的40%)出现的最短时段为该站降水集中期,采用气候统计、气候分析方法和清晰的站点绘图方式研究了中国降水集中期雨量、起止日等时空特点和变化特征。结果表明,中国降水集中期起止时间并非简单的南北、东西向推进,而是最早始于江南华南交界,最晚始于河套地区和四川盆地;最早结束于华南北部和江南大部分地区,最晚结束于河套地区、四川盆地、西藏南部。东北、西北大部分地区的降水集中期早于华北和河套地区。降水集中期以西部沙漠戈壁地区的7—10 d最短,西南地区的30—40 d最长。来自索马里急流的西南水汽支和西太平洋副热带高压西侧的东南水汽支是集中期降水的主要水汽源,中国中东部降水峰值随两支气流的推进而推进。集中期雨量的主要区域特点为:四川盆地雨量在20世纪80年代以后趋势性减少,近年开始回升;云南自2003年起,除2008年以外降水持续偏少。华南北部和江南20世纪80年代的持续少雨和90年代的持续多雨最显著,多雨期降水集中期起止时间推迟,导致长江中下游降水峰值易与上游来水的峰值相遇,这是长江中下游20世纪90年代至21世纪初洪涝频发的主要原因之一。     

近百年来ENSO 强度的变化特征

利用美国NOAA 提供的月平均海表温度资料和英国Hadley 中心提供的全球逐月海温格点资料,研究了1900-2015 年间厄尔尼诺- 南方涛动现象（ENSO）的强度变化。结果发现,1900-2015 年中ENSO 事件强度发生了明显变化：20 世纪初期至50 年代ENSO 强度为近百年来最弱时期,而从50 年代以后其强度显著增强,特别是70 年代至90 年代末期ENSO 强度达到近百年来最强,但在2000 年以后其强度又有所减弱。进一步分析表明,在20 世纪20-50 年代的强度偏弱期,ENSO 空间型的南北宽度为近百年来最窄,伴随着最大海温异常中心位置偏西;相比之下,在20 世纪70年代以来的强度偏强期,ENSO 空间型的南北宽度达到最宽,对应着最大海温异常中心位置偏东,而2000 年以后的情形有向相反方向发展的趋势。     

上对流层/下平流层GPS掩星资料与我国探空温度对比

本文使用CDAAC(COSMIC Data Analysis and Archival Center)提供的1995—2010年GPS掩星干反演大气温度和我国无线电探空温度资料,选择临近的廓线进行匹配,以掩星资料为基准,分析上对流层/下平流层区域(200～30 hPa)探空温度与掩星温度之间的偏差。分析多种时空匹配条件下总的温度偏差和标准差的结果表明,匹配条件对偏差平均值影响较小,主要影响偏差标准差,选择探空和掩星廓线时间差小于3 h、距离小于200 km作为匹配条件。就全国平均而言,探空温度和掩星温度相差很小,其中在上对流层的偏差大于下平流层,偏差的标准差随高度增加而变大。在上对流层昼夜偏差都为正,下平流层白天为正、夜间为负,温度偏差和标准差在白天大于夜间,说明掩星资料具有足够的精度可以识别出太阳辐射对我国探空温度的影响。偏差在低纬较大,随纬度升高逐渐减小,与使用掩星资料计算的大气垂直减温率有较好的对应关系,其变化特征与探空滞后误差比较一致,说明使用掩星资料可以辨别滞后误差对探空资料的影响。就全国平均而言,L波段探空仪和59型探空仪的平均温度偏差都相对较小,但在不同纬度表现不同;在低纬地区二者偏差对比明显,59型探空仪具有较大的偏差,L波段探空仪偏差较小,高纬地区二者偏差相对都较小;59型探空仪的偏差标准差始终大于L波段探空仪。结果说明掩星资料可以分辨仪器换型对温度偏差的影响,探空仪的升级使我国探空资料的精准度提高,特别在纬度较抵的区域,偏差的改进更加明显。     

Roles of Multi-Scale Disturbances over the Tropical North Pacific in the Turnabout of 1997-98 El Nino

The space-time features of major vorticity disturbances over the western North Pacific during the 1997-98 El Nino ranked as one of the strongest events on record was investigated in this study. We distinguished the different roles that these disturbances had on different timescales in causing the reversal or turnabout of the El Nino event. Remarkable differences in the various disturbances of synoptic, intraseasonal, and interannual timescales were found in the time evolution, propagation, and in their contributions to the changes in nearequatorial zonal flow, which was crucial to the demise of the warm sea surface temperature anomalies in the central-eastern Pacific. It is hypothesized that the westward-traveling synoptic and intraseasonal oscillations in the western North Pacific might be considered as a self-provided negative feedback from the El Nino and played an additional role in its reversal in comparison with other interannual internal and external forcings. In this case, the off-equatorial synoptic and intraseaonal fluctuations served as a stochastic forcing for the tropical ocean and gave rise to the aperiodicity or irregularity of the El Nino-Southern Oscillation.     

Roles of Multi-Scale Disturbances over the Tropical North Pacific in the Turnabout of 1997-98 El Ni■o

The space-time features of major vorticity disturbances over the western North Pacific during the 1997-98 E1 Ni(?)o ranked as one of the strongest events on record was investigated in this study.We distinguished the different roles that these disturbances had on different timescales in causing the reversal or turnabout of the E1 Ni(?)o event.Remarkable differences in the various disturbances of synoptic,intraseasonal,and interannual timescales were found in the time evolution,propagation,and in their contributions to the changes in near- equatorial zonal flow,which was crucial to the demise of the warm sea surface temperature anomalies in the central-eastern Pacific.It is hypothesized that the westward-traveling synoptic and intraseasonal oscillations in the western North Pacific might be considered as a self-provided negative feedback from the E1 Ni(?)o and played an additional role in its reversal in comparison with other interannual internal and external forcings. In this case,the off-equatorial synoptic and intraseaonal fluctuations served as a stochastic forcing for the tropical ocean and gave rise to the aperiodicity or irregularity of the E1 Ni(?)o-Southern Oscillation.     

我国南方降水集中期年际变化特征及机制分析

利用国家气象信息中心提供的我国南方1961—2012年逐日降水观测资料、NCEP/NCAR再分析资料和Hadley中心海温资料,定义了一种新的降水集中期计算方法,识别出了我国南方存在于华南和江淮两个地区的降水集中期,分析了两类集中期的年际变化特征,并且通过典型旱涝年特征分析及广义平衡反馈方法(GEFA)初步诊断了其物理机制。结果发现:华南降水集中期的年际变化主要受到衰减的混合型厄尔尼诺的调制,其主要通过激发出菲律宾地区异常反气旋而产生影响;江淮降水集中期则受到东部型厄尔尼诺衰减过程、印度洋海盆一致偏暖和北大西洋海温三极子的共同影响,它们主要通过激发出菲律宾地区异常反气旋及相联系的EAP遥相关型以及欧亚中高纬遥相关波列来影响江淮降水集中期的年际变率,对于短期气候预测具有较好的指示意义。     

2007/2008年冬季中国南方低温雨雪天气期间大气准双周振荡作用分析

利用NCEP/NCAR逐日格点资料和中国气象局气象信息中心提供的727站逐日降水资料,从低频振荡角度对2007/2008年冬季中国南方低温雨雪期间的环流背景和气象要素场做了分析。分析结果表明,准双周振荡是2007/2008年冬季中国南方低温雨雪期间大气变化的重要模态。通过对低频振荡的传播分析得到：10～20 d低频波由...