黄河流域秋季降水及环流对ENSO和IOD的响应分析

利用1961-2011年NCEP/NCAR再分析资料和黄河流域54站降水资料,通过讨论印度洋偶极子IOD独立发生时及IOD与ENSO联合发生时黄河流域秋季降水的差异,研究了秋季降水及环流对ENSO和IOD的响应情况.结果表明:1)仅有IOD发生时,其正位相年使得黄河流域的秋季降水相应为正异常.2)当IOD与ENSO伴随出现时,无论IOD是正位相年还是负位相年,只要和El Nino同时发生,黄河流域秋季降水都表现为负异常;和La Ni-na同时发生时,黄河流域秋季降水都表现为正异常.有无ENSO发生,IOD与秋季降水的关系有很大差异.3)欧亚中纬度地区500 hPa高度东高西低距平场形势和850 hPa黄河流域中下游南风距平异常,是黄河流域秋季降水正异常的主要环流成因.4)依据秋季海温与夏季海温相关性,可以把夏季ENSO和IOD异常信号特征作为先兆信号之一来预测秋季降水趋势.     

河南省1961-2012年入汛日期的时空变化特征

根据河南省100站降水和气温资料,利用REOF分析、M-K检验,小波分析等方法,对河南省入汛日期的时空变化特征进行了分析,得到如下结果:1)根据入汛日的不同,将河南省分为5个不同区域,分别为豫北区、豫东区、豫南区、豫西北区和豫西南区.2)平均来看,豫南区入汛最早,豫北区最晚.豫南区入汛日期最稳定,豫西南区入汛日期最不稳定.3)各区入汛时间分别有2～4a、6～8a和8～12 a3个周期,但是3个周期出现的时间段在各个区域不尽相同.4)各区入汛日期均有提前的变化趋势,豫南区和豫西南区变化最明显,其中豫南区和豫西南区分别通过90％和95％的置信度检验.突变点在各个区出现时间也不同.     

淮河流域夏季降水与中高纬波列结构的关系

利用NCEP/NCAR再分析资料,通过合成分析、诊断分析等方法研究了淮河流域夏季降水异常年份的大尺度环流场,并且分析了造成这种环流背景的可能原因。结果表明:西风急流在多雨年和少雨年作为波导的作用没有变化,但多雨年西风急流的位置比少雨年偏东。在中高纬地区,多雨和少雨年200 h Pa沿西风急流的定常Rossby波列结构有明显的不同。在多雨年,有一条明显的沿西风急流传播的Rossby波列结构,波源位于西欧和中亚,波汇位于里海和我国淮河流域地区,日本以东的西北太平洋也是明显的波源区;在少雨年,西欧和中亚的波源地区的波活动明显减弱,原来位于淮河流域的波汇区南压到长江以南,西北太平洋上的波活动也明显减弱。这种波列结构的不同可能是造成淮河流域夏季降水异常的一个重要原因。     

动力模式产品在河南省夏季降水预测中的降尺度应用

利用NCEP/NCAR再分析资料和河南省106个站点夏季降水资料,建立了河南省夏季降水降尺度预测模型。该模型利用模式产品的500 h Pa高度场信息,通过统计降尺度方法,对河南省106个站点的夏季降水进行降尺度预测,实现了气候模式产品在河南省夏季降水预测中的降尺度解释应用,弥补了气候模式空间分辨率较低的缺陷。对该模型的历史回报检验表明,该降尺度模型对河南省夏季降水预测效果较好且较为稳定,尤其对北部、西部和豫南南部地区的效果最好。利用BCC-CGCM1和ECMWF-SYSTEM4模式资料,进行了独立样本的检验,结果表明,两种模式在5月起报的预测效果要优于3月起报的预测效果,BCC-CGCM1模式3月的预测效果要好于ECMWF-SYSTEM4的,两种模式在5月的预测效果相当。目前,此方法实现了可视化开发,并集成了检验方法,已应用于河南省气候预测业务中。     

淮河流域夏季降水与低纬地区波列结构的关系

利用NCEP/NCAR再分析资料,通过合成分析、诊断分析等方法,研究了淮河流域夏季降水异常年份的大尺度环流背景,并且分析了造成这种环流背景的可能原因。得到以下主要结论:在副热带地区,对流层低层存在一个自低纬向高纬传播的波列结构。在多雨年从低纬到高纬呈现"+-+-"相间的波列结构,而少雨年则相反,但是多雨年的波列强度要比少雨年强。利用波活动通量进行诊断发现:在多雨年,菲律宾到南海是明显的波源区,我国淮河流域和印度尼西亚是波汇区;在少雨年,印度尼西亚和我国淮河流域是明显的波源区,南海地区是明显的波汇区。这种波列结构的差异可能与淮河流域降水异常存在密切的联系。大气加热的不同可能是产生波列结构的一个重要原因。研究表明,赤道西太平洋大气热源的变化与我国淮河流域降水有密切的联系。印度尼西亚附近的赤道地区加热强,则淮河多雨;加热较弱,则淮河少雨。诊断分析表明,赤道地区加热强度的变化所产生的Rossby波的不同位相,与我国淮河流域降水的异常有密切的联系。     

匹配域投影降尺度方法在河南省夏季降水预测中的应用及检验

根据河南省夏季降水数据和BCC-CGCM、ECMWF-SYSTEM4模式资料,利用匹配域投影降尺度方法对河南省夏季降水进行预测,结果表明:1)匹配域投影降尺度方法对河南省夏季降水具有较好的预测能力,且较原始模式稳定。除了河南省中部地区外,其他大部分地区的Ps评分都在60分以上。2)在交叉验证期,两个模式的降尺度预测Ps评分分别比原始模式的提高了20.2%和16.3%,但ECMWF-SYSTEM4模式降尺度预测的平均分达到了71.2分,较BCC-CGCM模式的降尺度预测平均分偏高1.6分。在交叉验证期的26年中,有62%以上的年份,降尺度预测方法都对原始模式有正的订正技巧。3)2009—2013年的独立样本检验表明,匹配域投影降尺度方法比原始模式预测Ps评分提高了40%左右,表明该降尺度方法对夏季降水具有较好的预测能力。4)该方法可以在业务上应用,图形界面程序的研发,更方便了业务应用。     

匹配域投影降尺度方法在黄河流域夏季降水预测中的应用

文章采用黄河流域夏季降水数据和BCC-CGCM模式资料,利用匹配域投影降尺度方法对黄河流域夏季降水进行预测,得到以下结论:(1)交叉验证期,匹配域投影降尺度方法对黄河流域夏季降水的预测效果要好于原始模式预测,且较模式直接输出的要素预测稳定;分月预测比夏季整体预测效果要好。(2)匹配域投影降尺度方法对各个区域的预测能力不同,在夏季(6—8月)预测中,预测较好区域比较分散,而分月预测中,预测较好的区域比较集中。月份不同,降尺度方法对于不同地区的预测能力也不同。(3)2009—2013年的独立样本检验表明,匹配域投影降尺度方法对于黄河流域夏季降水的预测效果要明显好于模式直接输出的要素预测。尤其6和7月的降尺度预测较模式直接输出的要素预测有较大提高。