1979—2013年北太平洋海表面盐度变化及其与淡水通量的关系

利用海洋再分析资料,对北太平洋海表面盐度（Sea Surface Salinity,SSS）变化及其与淡水通量（Fresh Water Flux,FWF）的关系进行研究。结果表明：1914—2013年SSS存在增大趋势,且有25～30 a的周期变化;1979—2013年SSS存在先减小后增大趋势,且有7～12 a的周期变化。北太平洋SSS变化的活跃区域位于黑潮及其延伸区（A区）和北太平洋中部偏东地区（B区）。A区和B区SSS在2000年之前存在减小趋势,在2000—2009年出现明显增大趋势。A区和B区SSS变化与北太平洋FWF变化显著相关,其中A区SSS受局地FWF影响较大（最大相关系数出现在FWF超前16个月）,B区SSS受局地FWF影响较小（最大相关系数出现在FWF超前20个月）。北太平洋FWF与A区SSS的相关表明：它们存在较大范围的正相关区,正相关区主要位于黑潮延伸区（A区东部）,且正相关大值区随着FWF超前时间缩短而向东移动。对应于北太平洋温度年代际变化,SSS也存在显著的年代际变化,并且北太平洋关键区盐度变化能够表征北太平洋气候变率,它可以作为北太平洋气候变率的替代指数。     

2017年江西汛期设区市城区暴雨回波特征分析

使用江西WebGIS雷达拼图和自动站雨量、雷电监测、强天气监测等数据,以及MICAPS常规天气图资料,对2017年3—7月江西汛期11个设区市26次城区暴雨过程的雷达回波特征进行分析。结果表明:2017年江西汛期共出现52日暴雨过程,其中江西11个设区市所在地城区出现26次暴雨。在这26次城区暴雨个例中,有23次伴随出现短时强降水,有3次降水比较均匀。暴雨维持时间长短不一,最长的有15 h,最短只有3 h,平均是10 h。有5次出现大风天气,21次没有大风出现。雷达回波特征主要有3种:块状(强单体、超级单体)、带状(飑线、回波带)、絮状(絮带、絮团)。这3种回波形态特征,出现率最高的是絮状回波,即比较宽、嵌有中等强度的对流单体絮带状回波带,强度40～55 dBz,出现16次,概率62%;其次是窄而长、紧密排列由强单体组成的飑线回波带,强度50～60 dBz,出现8次,概率30%;块状(强单体、超级单体)回波强度最强,中心强度达到60～70 dBz,出现2次,概率8%。     

2017年江西汛期设区市城区暴雨回波特征分析

使用江西WebGIS雷达拼图和自动站雨量、雷电监测、强天气监测等数据,以及MICAPS常规天气图资料,对2017年3—7月江西汛期11个设区市26次城区暴雨过程的雷达回波特征进行分析。结果表明:2017年江西汛期共出现52日暴雨过程,其中江西11个设区市所在地城区出现26次暴雨。在这26次城区暴雨个例中,有23次伴随出现短时强降水,有3次降水比较均匀。暴雨维持时间长短不一,最长的有15 h,最短只有3 h,平均是10 h。有5次出现大风天气,21次没有大风出现。雷达回波特征主要有3种:块状(强单体、超级单体)、带状(飑线、回波带)、絮状(絮带、絮团)。这3种回波形态特征,出现率最高的是絮状回波,即比较宽、嵌有中等强度的对流单体絮带状回波带,强度40～55 dBz,出现16次,概率62%;其次是窄而长、紧密排列由强单体组成的飑线回波带,强度50～60 dBz,出现8次,概率30%;块状(强单体、超级单体)回波强度最强,中心强度达到60～70 dBz,出现2次,概率8%。     

DISCREPANCY OF THE GLOBAL AIR MASS AND WATER BUDGETS AMONG 20 CMIP5 CLIMATE MODELS

The consistency of global atmospheric mass and water budget performance in 20 state-of-the-art ocean–atmosphere Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5) coupled models has been assessed in a historical experiment. All the models realistically reproduce a climatological annual mean of global air mass (AM) close to the ERA-Interim AM during 1989–2005. Surprisingly, the global AM in half of the models shows nearly no seasonal variation, which does not agree with the seasonal processes of global precipitable water or water vapor, given the mass conservation constraint. To better understand the inconsistencies, we evaluated the seasonal cycles of global AM tendency and water vapor source (evaporation minus precipitation). The results suggest that the inconsistencies result from the poor balance between global AM tendency and water vapor source based on the global AM budget equation. Moreover, the cross-equatorial dry air mass ?ux, or hemispheric dry mass divergence, is not well represented in any of the 20 CMIP5 models, which show a poorly matched seasonal cycle and notably larger amplitude, compared with the hemispheric tendencies of dry AM in both the Northern Hemisphere and Southern Hemisphere. Pronounced erroneous estimations of tropical precipitation also occur in these models. We speculate that the large inaccuracy of precipitation and possibly evaporation in the tropics is one of the key factors for the inconsistent cross-equatorial mass ?ux. A reasonable cross-equatorial mass ?ux in well-balanced hemispheric air mass and moisture budgets remains a challenge for both reanalysis assimilation systems and climate modeling.     

CMIP5西北太平洋气候变率的模拟评估

利用观测海温资料和CMIP5模式模拟结果分析西北太平洋(120°E~120°W,20~60°N)海表温度的气候态和年代际变化特征。结果表明,所选22个模式可以较好地模拟出西北太平洋海表温度的气候特征及其年际、年代际变化特征;模式模拟的海表温度总体标准偏差在黑潮延伸体区域最大;绝大多数模式能模拟出海表温度的第一EOF模态;西北太平洋海表温度具有较明显的年代际振荡现象,13/22的模式模拟的海表温度存在明显的年代际振荡,同时海表温度气候态的模拟偏差对其周期振荡模拟的影响较大,尤其在黑潮延伸体区域。     

机器学习在人工增雨效果统计检验中的应用

利用福建省古田人工增雨试验基地2014年1月—2023年1月小时自然降水数据,结合线性拟合、多项式回归和样条回归等多种数学统计方法,开展决策树、支持向量机(SVM)和卷积神经网络(CNN)3种机器学习方法在估测目标区自然降水中的应用研究。目标区和对比区自然雨量关系模型对比结果表明:以区域平均面雨量为统计变量时,CNN和四项式回归效果相对较好,其中CNN的确定系数为0.516,均方根误差为1.097 mm;对平均面雨量进行六次方根变换后,各模型的精准度大幅提升,CNN表现最优,确定系数为0.658,其次为SVM;为克服目标区和对比区雨量时间序列效应及空间分布不均等问题,以面雨量空间格点数据作为研究对象,采用CNN 3种优化器(自适应矩估计、均方根传递和梯度随机下降)算法进行对比,发现基于自适应矩估计优化器建立目标区和对比区雨量关系模型最优,其降水估测值与实测值更接近,均方根误差最小,为0.61 mm。因此,利用CNN方法能够进一步优化目标区和对比区雨量关系模型,可为定量评估人工增雨效果提供参考。     

海洋环境立体监测系统的设计方法

“九五”和“十五”期间,在国家海洋863计划的支持下,我国分别在上海和台湾海峡及毗邻海域建立了两个区域性海洋环境立体监测示范系统。在这两个示范系统的技术研究成果的基础上,通过分析国际海洋立体监测系统的设计模型,提出了区域性海洋环境立体监测系统的设计原则和设计方法,包括:系统结构、数据与信息服务通信网络、数据处理中心、数据流程以及系统功能等方面的设计方法。     

中国近海海平面变化趋势的对比分析

本文分析了近40年的中国近海验潮站资料海表面高度的线性变化趋势,并与卫星高度计资料进行了对比。通过对验潮站资料的分析发现,中国海域无论是近40年(1970~2013年)、还是近20年(1993~2013年)海平面均显著上升。各海区近20年的海平面上升有加速的趋势,且各时段上升速率大于全球平均海平面上升率。但是,受到海平面的年际和年代际变化的影响,近10年海平面上升趋势放缓。同时,本文也分析了不同季节海平面变化的趋势,北部海域秋季最大,冬季最小;南海海域春季最大,秋季最小。通过AVISO资料和验潮站资料的对比可以发现,AVISO资料在描述近20年海平面变化的线性趋势上与验潮站资料接近,较大的差异主要是由验潮站地表发生升降引起的。同时,通过对比也发现了用验潮站资料估算海域平均的海平面高度变化会有一定的误差,在黄海、渤海、东海海域验潮站估计的数值偏高,而在南海海域则偏低。     

蒙古高压若干环流指数及与我国冬季气温异常相关的分析和比较

比较和分析了1990年代以来不同学者提出的冬季蒙古高压(MH)5种强度指数(Ii,i=1~5)、2种中心位置指数(λi、φi,i=4,5)的时频特征及与我国同期气温(T)的相关。分析表明,(1)5种强度指数间存在高相关,其演变特征十分相似;多数Ii均存在显著年代际变化(I4例外),MH由强转弱的突变发生在1960年代后期。(2)2种中心位置指数地理分布区域及经向分量(φi)的年代际变化的显著性存在明显差异;MH由偏北转向偏南的突变发生在1970年代末,较Ii推迟约10年。(3)Ii、φi与我国冬季T的负相关均显著,MH强(I~′i0)、中心位置偏北(φ~′i0)年偏冷(T′0);反之亦然。(4)在提供中心位置指数的两组环流指数(I4,I5)的比较中,后者在强度指数(I)的年代际变化显著性、经向位置指数(φ)的独立性及与中国同期气温的相关等方面较优于前者。这些可为环流异常和短期气候预测研究及应用提供参考依据。     

河套地区冰雹天气的分析与预报

利用河套地区1980—2004年降雹天气实况资料,分析了河套地区25年降雹天气发生的时空规律及特点。结合河套地区降雹天气发生的环流背景及主要天气系统,归纳总结出其短期预报的着眼点,为短时强对流天气的预报提供了依据。