中国60城市站1901—2019年日降水数据集的构建

近年来中国区域降水的极端化问题得到学术界的广泛关注,有关研究也获得了大量成果。但是,目前国内外常用的高分辨率降水资料序列多从1951年左右开始,普遍缺少20世纪早期中国的逐日降水资料,对于近一百多年中国极端降水变化特征及其机理,目前还不清楚。基于多来源的1901—1950年原始观测报表数字化逐日降水资料,补充先前未录入的“无降水”和缺测数据,研发质量控制方案并开展质量控制,补充录入检出的缺失和错误数据并再次质控,结合1951年以来的现代降水日值资料,建立中国60个城市站1901—2019年降水日值数据集。数据集评估结果显示,早期中国东部地区的台站较为密集,数据完整性和正确性较好,但中国西部的台站数量少且完整性和正确性偏低。本数据集构建的年总降水量累积值序列与已有的月降水量数据基本一致。基于该数据集,研究发现重庆站近百年来的降水未出现显著的趋势性变化。该数据集使后续分析研究中国极端降水的百年尺度长期变化特征成为可能。     

全国自动气象站实时观测资料三级质量控制系统研制

迄今,中国气象局已在全国建立了55000余个地面自动气象站（含国家级自动站和区域自动站）。为了促进众多台站观测资料质量提高,在实时业务中保障用户用到基本正确有效的数据,2009年底中国气象局启动了“全国自动站实时资料质量控制与综合评估系统建设”工程,旨在研制一套基本适用于全国自动站实时观测数据的质量控制技术方法,建立台站、省级、国家级资料部门的地面自动站实时资料三级质量控制与反馈业务系统。在探究自动站错误数据表现形式的基础上,研制了自动站实时观测数据质量控制技术;从业务分工与应用角度,设计建立了台站负责质量监控、省级负责质量控制和国家级主要负责质量评估的自动站实时资料三级质量控制系统。该系统已在2400多个国家级气象台站、31个省级和国家级资料部门安装部署与业务应用。通过系统建设与应用,实时上传的自动站数据质量得到明显改善。主汛期全国自动站逐小时气温、降水数据可用率分别从2009年的88%、83%提升到2012、2013年的98%左右。     

2009 年我国汛期降水形势总结与三个常用模式预报效果检验

利用实况24小时降水、形势场资料及T213、T639、Japan模式降水、形势场的预报资料,对2009年汛期(5-9月,下同)中国降水时空分布进行分析,并对T213、T639、Japan三个常用模式对2009年汛期的天气形势、降水及其影响系统的预报做主客观检验,以期得出2009年汛期降水分布特点及三个模式的降水预报效果对比.结果表明:(1) 2009年汛期华南地区降水量为全国之最,长江中下游和西南东部地区其次,东北和华北地区再次.(2)从TS评分看,Japan模式的小雨～大雨量级评分较高,T639模式暴雨～大暴雨量级评分较高;T213模式对华北地区暴雨、大暴雨量级降水预报评分高于Japan和T639模式.(3)从降水预报偏差看,T213模式对华北预报明显偏强,T639模式对华北预报强度较为适中,两模式对其他区域中等以下强度降水预报偏强,对强降水预报偏弱;T639对中等以下强度降水预报偏强程度明显小于T213,而对强降水除华南和东北区域外,预报偏弱程度明显大于T213;Japan模式预报偏差随降水量级增大而减小,对大雨以上各量级预报均明显偏弱,且偏弱程度明显大于T213、 T639.(4)由代表性形势场预报检验结果可知,除T213对500hPa高度场、850hPa温度场预报效果好于其他两模式外,各模式预报效果相差不大.(5)三个模式对500 hPa副高总体预报偏东、偏北、偏强,但Japan预报效果明显好于T213、T639.(6) T639模式对台风和低涡的预报相对较好,T213较差.     

上海地区最高气温资料的恢复试验

对上海最高气温1924～2001年期间的缺测资料进行了恢复试验,以期通过该个例的研究,探讨我国台站历史资料集中缺测或中断序列的恢复、插补的一般方法.选取使用上海气象观测站的相邻若干台站的最高气温资料,分别用回归分析法、判别分析法和偏最小二乘法,对上海站相应期间缺测资料进行逐年逐月的恢复,并利用交叉检验的均方误差作为恢复效果的评判.结果发现对缺测资料恢复的总效果以偏最小二乘法为最好,因此选用该方法作为资料恢复的主要方法.恢复过程为每次仅恢复某月份、某测站、某年份的缺测资料,恢复后的估计值作为观测值使用,再进行其它缺测资料恢复的新资料集,如此反复地进行,以近期资料开始,逐步向前期资料延拓.这样做的目的是为了使得和后续的观测资料直接连接.     

导线覆冰极值的概率分布模拟及其应用试验

利用南方地区多个气象站和电力部门观冰站的导线覆冰逐日冰厚资料,将广义极值分布和广义帕雷托分布引入导线覆冰的概率模型研究中,通过超门限覆冰次数的泊松分布拟合检验,结合H ill图解,提出了基于超门限峰值法门限值的确定方法;对两种分布在导线覆冰极值模型拟合的适用性研究表明,广义帕雷托分布对各站覆冰冰厚极值的拟合精度最高;重现期冰厚极值估计随样本长度的变化分析表明,广义帕雷托分布模型极值估计的稳定性比广义极值分布强,一般样本容量达到25 a左右时,广义帕雷托分布重现期冰厚极值的估计趋于稳定,可以作为短序列下估计导线覆冰极值的较好方法。     

近50 a青藏高原地面气温序列的重建

利用NCEP／NCAR500hPa高空再分析资料插补得到青藏高原1950—2000年50个海拔在3000m以上台站500hPa完整可靠的月平均温度序列。基于青藏高原地面气温和其上空500hPa温度有着密切关系，设计了这50个台站地面月平均温度序列的回归方案，用回归估计值将近50a各台站的现有月平均气温记录进行补齐、延长，得到重建的高原台站完整连续的地面月平均气温资料，并对回归效果进行独立样本实验。重建的青藏高原地面气温资料能够真实地反应高原实际气温的变化特征。     

1965—2019年中国夏季分钟降水空间分布与长期趋势分析

短时强降水可引起洪涝等气象灾害,揭示其气候分布和长期变化特征对于防灾、减灾和气候变化应对等工作非常重要。利用较为完整的中国夏季1965—2004年的自记纸（2225站）以及2005—2019年的自动站（2435站）分钟降水数据,分析了中国大陆分钟降水的空间分布和长期变化特征。结果表明,中国夏季分钟降水频率基本呈现从北到南增加的特征,分钟降水强度在西北地区较小,东部平原地区较大。1 min、连续5 min最大一次降水量在内蒙古、华北最多,连续10 min以上的最大一次降水量和年平均最大降水量在华南沿海地区最多,上述指标的最小值都出现在南疆一带。1965—2004年以及2005—2019年,夏季分钟降水频率都存在增加趋势,是引起中国平均夏季降水量增加的主要原因;分钟降水强度则没有明显趋势性变化。1965—2019年数分钟到一日的最大降水量距平百分率都显著增加,其中连续半小时左右的最大降水量增加最快。总体来看,中国大陆每分钟的降水并未趋向于极端化,极端降水量的增加可主要归因于暴雨过程持续时间的增加。      

基于SSA-AR方法的MJO指数预报模型试验

采用奇异谱分析(SSA)与自回归向量(AR)预报模型相结合的方法,对热带地区大气季节内振荡(MJO)指数向量作自适应滤波意义下的预报试验。结果表明,通过对MJO原始序列进行SSA的分解重建,无论采用对重建的分量序列进行AR(P)建模的方案,还是利用对重建合成序列进行AR(P)建模的方案,均可得到两周以上的MJO指数预报能力,其提前20天指数预报值与实况之间平均相关系数达到0.5,与直接对MJO原始序列进行AR建模相比较,该方法有较高的预报技巧和超前预报能力,预报效果也较稳定,故将SSA-AR方案进一步完善,可望作为MJO指数业务预报的有效模型。     

我国太阳总辐射月总量资料的均一性检验及订正

采用建站在30a以上的月总辐射资料，以相关性最好的月份为代表月份，以经过均一性检验的日照资料为参考序列，用Potter法进行总辐射资料的均一性检验。结果表明，存在1个或2个间断点的测站占总数的58．6％；无间断点的测站占总数的34．3％。出现间断点的年份以20世纪70年代最多，其次是90年代。90年代初全国辐射仪器的换型对辐射资料没有普遍明显的影响。最后用回归法对存在间断点的绝大多数测站进行了均一性订正，订正后辐射和目照的年平均相关系拊兽谝增大平均增大近5％．     

1961—2010年东北地区汛期极端降水的非均匀性特征

利用东北地区91站1961—2010年逐日降水资料,讨论东北地区汛期极端降水量的非均匀性分布特征。结果表明,东北地区极端降水量呈现由南向北逐渐减少的分布特征;极端降水主要集中出现在7月,东北地区中部极端降水出现相对比较分散,东北东部、北部、西部和南部出现比较集中;东北地区汛期纬度偏低地区极端降水量偏多,极端降水发生较晚,且较为集中,纬度偏高地区则反之。汛期极端降水量与集中度存在显著的负相关关系,即汛期极端降水量越多,极端降水越集中,特别是嫩江、松花江流域。