A GENERALIZED CANONICAL MIXED REGRESSION MODEL FOR ENSO PREDICTION WITH ITS EXPELMENT

A scheme is proposed for predicting NINO-region SST in terms of a generalized canonical mixedregression model based on principal component canonical correlation analysis(PC-CCA). and into the scheme are introduced such techniques as EEOF, PRESS criterion and consensus prediction. By optimizing physicalfactors and selecting optimal model parameters, experiments were made successful in predicting the LINO SST index for 1 to 4 seasons to follow. The scheme is shown to be stable in operation and its total technical level compares well with that of the model published in NOAA/NWS/NCEP CPC Climate Diagnostics Bulletin. butthe number of factors needed in our scheme is much fewer than that for the CPC's model in dealing with the sameproblems. This makes it possible to establish an operational ENSO monitoring system in China.     

基于马尔科夫链转移概率极限分布的降水过程持续性研究

各地不同气候条件所具有的天气状态转移概率的极限分布实际上代表了各地天气气候的持续性和转折性特征,同时也表明了它的可预报期限。从马尔科夫链理论出发,初步研究了中国160个代表测站逐日天气状态演变过程的极限分布。结果表明,转移概率的极限分布不但其空间分布有明显差异,而且不同季节的极限分布也有明显差异。例如,有的地区仅有2 d持续期,有的可达4—6 d或更长,充分反映出不同地区因其影响的天气系统差异所造成的逐日天气气候的持续性和转折性特征的差异。其研究意义在于,由此可作为天气气候分型区划的一种理论依据。统计分析结果表明,就全中国平均而言,夏季持续期最短,持续期由北向南、由西向东呈增加趋势,且春季平均降水持续期为5.1 d,夏季平均为5.0 d,秋季平均为6.5d,冬季平均为6.2 d。可见夏半年比冬半年的降水持续期短,这可能是因为春夏季的天气系统比较复杂且中小尺度天气系统较多的缘故。这从另一侧面再次证明,各地逐日降水天气状态演变过程具有一定的天气气候状态自然转折的持续性即自然天气周期的气候状况,从而为短期天气预报提供了气候背景。     

青藏高原西部地表通量的年、日变化特征

利用青藏高原西部地区改则和狮泉河两个自动观测气象站1998年全年每天24个时次的风速、温度和湿度等梯度观测资料,采用湍流相似理论．计算了改则和狮泉河的动量通量、感热通量以及潜热通量。结果表明：改则和狮泉河两地的地表湍流通量都具有明显的季节变化和日变化,且其季节变化的相同点表现在感热通量均在5月份最大,1月份最小：而潜热通量均在8月份最大。不同点表现在改则的潜热通量在12月份最小,狮泉河1～5月平均潜热通量为负,以凝结为主,改则的月平均蒸发及全年的蒸发总量比狮泉河的要大。而其感热通量比后者的都小。日变化幅度随季节变化明显,表现在夏季地表通量的日变化幅度大,冬季要小得多。     

未来极端降水对气候平均变暖敏感性的蒙特卡罗模拟试验

利用Weibull分布拟合逐日降水的原始分布模式,并基于统计降尺度和蒙特卡罗随机模拟方法,对中国东部区域各站逐日极端降水量在未来气候变暖条件下的响应特征进行统计数值试验.结果表明,在全球变暖背景下,区域平均温度的改变即可导致区域极端降水概率分布特征的变动.从两个典型代表区域的预估结果中可见,长江中下游南部平均降水量对平均温度升高有正响应,模拟得到的区域极端降水概率分布曲线有明显的向右平移,导致大量级的极端降水的再现期缩短即概率增大.山东及渤海湾区域平均降水量对平均温度升高有负响应,模拟得到的区域极端降水概率密度分布尺度参数变小更明显,即方差增大,表现为左右两侧概率密度增加,同样导致大量级的极端降水再现期缩短即概率增大.本文仅考察了气候均值改变条件下,未来区域气候极端值的概率预估的可行性方案.对于未来气候方差的变化并未作试验,但理论上已经证明,未来气候极端值的概率对于气候方差变化的敏感性可能更大.由于目前尚未整卵出考察方差变化的较为完整的实际观测资料,该问题还有待进一步深入研究.     

降水气候强迫下非均匀地表区域平均径流的一种参数化方案

将任一中尺度区域的平均瞬间径流率考虑为区域平均降水量和地表土壤层水分渗透垦的余项.根据降水量在地理空间上分布的实测资料拟合其空间概率密度函数(PDF),并结合土壤入渗物理过程的数学描述及其经验公式,精确估计出地表土壤渗透率及其空间分布,由此建立区域地表径流率的统计-动力学估计方案.换言之,区域内地表产流率可视为区域平均降水量与区域平均的土壤下渗量之差值,而区域内土壤的平均下渗量又町分为非饱和区和饱和区两部分的下渗量来分别计算.就陆面水分循环的物理过程而言,地表入渗现象是在一定的下垫面特性基础上,由一定的水分供应源而形成的.根据大气降水向地表层输送水分的物理过程,在满足植被表层覆盖需水(截流水)和地表层土壤人渗水基础上,多余的降水量才会形成地表径流.凶此,推求地表产流率的主要关键在于地表土壤层需水量.为此奉文根据土壤水分通量方程推导出水分入渗公式.又从描述土壤水分和降水的空间PDF出发,推导出非均匀土壤含水量及降水气候强迫所形成的次网格尺度区域平均径流率计算公式.利用长江三角洲地区1996年降水量和土壤特性等实测资料建立区域平均地表径流率的估计公式,并对其影响凶素进行敏感性试验.结果表明,该方法与用Mosaic方法计算的区域径流率(或产流率)结果十分接近.由此可见,该文提出的降水气候强迫下非均匀地表区域平均径流的这种统计-动力参数化方案,具有相当的可靠性与可行性.     

一种用于中国年最高(低)气温区划的新的聚类方法

采用聚类分析和旋转主分量分析相结合的方案,对我国年最高（低）气温的年际变化型态进行地理区划。这种两者相结合的分区方案可以互相补充,使区划更具客观性。结果表明,中国年最高气温和最低气温年际变化分别可划为12和11个不同类型的区域。对前者（高温）来说,各区域的年际差异比较大,气温变化的阶段性特征有所不同;对后者（低温）来说,各区域具有较强的增温一致性,但增温的特点和幅度存在明显区域差异。最高（低）气温和平均温度的关系在各区域是不同的。总体来说,年代际变化的一致性要好于年际变化的一致性。     

广义帕雷托分布在重庆暴雨强降水研究中的应用

引进广义帕雷托分布(GPD),借助于现代L-矩估计方法,模拟重庆地区极端降水事件,推算一定重现期的极端降水量分位数。模拟试验表明,基于超门限峰值法(POT)的GPD不但计算简便,而且基本不受原始序列样本量的影响,具有全部取值域的高精度稳定拟合(包括高端厚尾部),与GEV模拟结果相比,GPD具有更高精度和稳定性,更为实用。     

用统计模式重建热带太平洋环流场资料的可行性试验

在一种恢复总辐射场序列的统计模式的基础上,建立由海温场推算同期热带太平洋环流场的统计模式,对1982至1989年期间冬季(1、2、3月)月平均500hPa高度场资料验证表明,恢复效果稳定。于是利用该地区现有的月平均海温场资料,外推重建了1966年至1978年间冬季(1、2、3月)月平均500hPa高度场资料。这一试验证明,可进一步利用海温场资料恢复更长时期的热带环流场资料。      

基于时空结构指标的中国融合降水资料质量评估

引入空间、时间技巧评分以及结构函数3种指标,通过对比中国国家气象信息中心研制的逐日融合降水资料和美国国家海洋大气局(NOAA)气候预测中心卫星反演降水资料(CMORPH)、热带测雨卫星反演降水资料(TRMM)在中国区域的适用性和误差分布,着重考察融合降水资料的质量。结果表明,中国区域平均的融合降水资料时空精度远高于CMORPH和TRMM卫星降水资料,且融合资料和卫星资料在夏季的质量优于冬季;在中国东南区域的模拟精度普遍好于西部地区,融合降水质量最高的两个区域为江淮和华南,较差的区域则在青藏高原和西北地区。融合后降水资料比融合前CMORPH卫星降水在空间及时间技巧评分均有较大提高,其提高幅度冬季大于夏季。通过计算结构函数,发现在中国江淮、华南、华北和东北等地区,随着网格区域内任意两点距离的增大,融合产品与观测降水的结构函数曲线始终十分接近。在西北、青藏高原等区域,融合产品与观测降水的结构函数则偏离较大。西南地区地形复杂,卫星资料无法精确反映实际降水情况,高密度观测资料尤为重要。江淮、华南、华北地区的融合降水结构函数曲线增长率大于东北,也从侧面反映江淮、华南、华北地区降水分布的非均一性比东北强,降水可能受中小尺度天气系统影响较大。     

近40年来中国降水量、雨日变化趋势及与全球温度变化的关系

近40年来中国降水量的空间分布与相应时段的雨日数空间分布较一致;年降水量变化趋势主要呈现东北-西南向“＋、-、＋”分布型,其中以西部地区和长江三角洲的增加和华北及川东地区的减少趋势更加显著.对季降水来说,除了冬季降水量场表现为绝大部分地区为正趋势外,其它三季变化都较复杂;绝大部分地区年雨日数的趋势系数是负值,就是说雨日数总的趋势是减少的,全国范围内秋季雨日数明显呈现减少的趋势;夏季强降水日的平均频数介于0～11之间,最大值位于西南地区的西部,最小值则位于南疆地区;无论是降水量场还是雨日数场都与全球温度距平存在显著相关,只是后者的显著性水平高于前者.