中高纬度地区500 hPa高度场动力预测统计订正

利用DEMETER多模式集合研究计划中Météo France模式的预报资料集,在分析其对冬季北半球中高纬度地区 (20°~90°N)500 hPa高度场预报效果的基础上,针对模式预测较差的模态分别运用最优子集回归修正方案和回归-相似相结合的修正方案对其进行订正。结果表明:数值模式对观测模态的预测能力并非随模态数的增加而递减,方差贡献较小的模态的预报效果可能好于方差贡献较大的模态;基于最优子集的回归订正方法未能改进原模式预报技巧;在最优子集回归基础上再经相似订正的方法 (DAP-OSR) 能够改进预测效果,独立试报的距平相关系数平均每年提高0.1。     

集合样本数影响月平均500 hPa高度场预测技巧分析

气候系统模式输出结果是当前开展气候预测业务的重要参考依据之一,如何提高气候系统模式输出结果的可信度是改进气候业务预测能力的关键之一。利用1999—2010年NCEP CFSv2模式每日四次预测未来45天的回算数据,分析了集合样本数对模式预测能力的影响。分析结果表明,模式对月平均500 hPa位势高度的预测技巧在热带地区较高,而中高纬度地区较低;模式对500 hPa位势高度时间异常的预测能力优于空间异常。无论是空间异常还是时间异常,随着模式超前时间的增加,预测技巧均逐渐降低,但是在不同区域和不同月份,模式预测技巧随超前时间的变化存在差异。此外,模式预测技巧存在非常大的年际变率。增加集合样本数,对不同月份和不同起报时间预测技巧的稳定度和预测技巧值均有明显正效果,特别是对亚洲中纬度地区改善度较大。增加集合样本数也可以在一定程度上降低模式预测技巧年际变率。集合样本数增加对于500hPa位势高度空间异常的改进优于时间异常。     

用500hPa月高度场作月降水预报所提供的可预报性时空分布

研究了用前期2——4个月500hPa高度场预报后期我国160个测站月降水量所提供的可预报性时空分布特征,结果表明：从空间分布上看,可预报性存在着西北高东南低的空间分布特点。从时间变化上看,4、5、6月降水的可预报性没有8、9、11、12、1月降水的可预报性好。同时,探讨了影响这种时空分布变化的可能原因,指出将500hPa高度场作为对我国降水进行月长期预报的唯一因子,会受到时间和空间上的种种限制,为了提高预报效果,还需要考虑海洋等其它预报因子。     

广西主要气候要素与500hPa位势高度的非线性关系探讨及其预报

研究500hPa位势高度与广西主要气候要素之间的非线性关系。采用抛物线模型选择单个预报因子,用逐步回归方法建立集成预报方程、并给出了实例,     

应用500hPa高度场和太平洋海温格点资料建立统计预报方程的试验

介绍了从500hPa高度场、太平洋海温格点资料中筛选预报因子,建立广西短期气候要素统计预报模型的方法以及桂西北区域汛期逐月降水量的预报模型和检验、拟合情况。对建立预报模型中的一些问题进行了讨论。     

1948—2005年7月500hPa高度场EOF分析

利用1948—2005年逐年7月份的NCEP/NCAR格点资料,对北半球的亚洲和太平洋区域500hPa高度场进行经验正交函数(EOF)分解,分析了前3个特征向量(模态)的空间分布特征和时间系数的变化,结果表明:7月份的500hPa高度场的分布特征比较复杂,但第一模态有一定的代表性,反映出西太平洋副热带地区高度场与亚洲大陆的反相关关系,而这种关系在20世纪80年代以后出现了反位相的变化。     

试用500hPa高度资料做中长期雾日预测

利用鲁西南地区雾日与同期、前期全球500hPa高度资料，统计得出欧亚大陆槽脊位置，亚洲南北两支锋区的位置、强度、走向等与鲁西南地区雾日密切相关，并选取优势因子建立鲁西南地区月、旬、候雾日预测方程，试报结果表明，用前期全球500hPa高度资料预测雾日具有一定的效果。     

三个气候系统模式对500hPa高度场预报的检验对比分析

基于BCC_CSM1.1m,NCEP_CFSv2和ECMWF_System5模式的历史回报和中国全球大气再分析系统资料,对500hPa位势高度和西太平洋副热带高压进行预报性能评估和可预报性分析。结果表明：三个模式在热带地区均具有较高的预报能力,BCC模式表现最为突出,EC模式预报稳定性最好,NCEP模式预报技巧最低;三个模式预报的距平相关系数均表现出明显的年际变化,并且在超过中等强度的厄尔尼诺事件后,预报技巧有所提高,进一步证实ENSO是各模式对500hPa位势高度季节性尺度的可预测源;模式对西太副高脊线指数的预报技巧最高,其次是强度指数,再次是面积指数,对脊点指数的预报表现最差。     

前期500hPa高度场变化对贵州降水可预报性的影响

通过对北半球近50年各月500hPa高度场格点资料和贵州15个站近50年各月降水资料的分析,得出前期500hPa高度场变化对贵州降水可预报性及降水分布都有重要影响.     

华南冬季异常冷月预测概念模型I--500hPa高度场和海温场特征

确定了近45年华南冬季异常冷月出现的时间,分析了其同期至前期6个月500hPa位势高度场和海沮场的特征。各异常冷月当月500hPa高度场有相似的特征,亚洲-太平洋地区高度场的特征是北高南低,经向环流发展。给出了前期500hPa高度场差异显著月的距平特征。华南冬季各异常冷月至其前期6个月海温距平分布有持续性的特征,1月及其前期1～6个月赤道东太平洋ssT星El Nino特征,2月和12月呈La Nina特征。     

Predictability of the 500 hPa Height Field

The dimensions of attractors and predictability are estimated from phase space trajectories of observed 500 hPa height over the Northern Hemisphere. As a first estimate the dimensions of attractors are about 11.5 and the doubling time of the initial error is 6 to 7 days for original data. But the former is shorter and the latter is longer for low frequency data set.To verify if the predictability estimated by this method and by general circulation model is identical, the doubling time of the initial error of a model data set by both methods is estimated. It is shown that the predictability obtained from phase space trajectories is overestimated to sufficient small initial error. But it is underestimated to the time being equal to the climatological RMS error.     

DERF2.0模式11-40天逐日环流预报效果评估

利用1983-2013年DERF2.0模式预报资料和ECMWFERA-Interim逐日再分析资料,评估了DERF2.0模式未来11-40d环流预报效果,结果表明:200hPa高度场预报平均效果最好,预报与实况的距平相关系数(ACC)通过显著性检验达到17d,500hPa高度场为13d,200hPa纬向风场仅11d,200hPa经向风场和850hPa纬向风场预报效果最差,预报与实况的ACC均未通过显著性检验。热带地区200hPa和500hPa高度场预报效果最好,11-40d预报与实况的ACC均通过了显著性检验。     

盛夏7月500hPa月平均环流场的EOF分析

使用1951—1992年共42年资料,利用自然正交函数(EOF)展开方法,对7月亚欧地区500hPa 高度场进行了分析,根据前3个特征向量及时间系数将7月月平均环流共划分为5种环流型,并研究了亚欧地区7月环流场的时空变化特征及其与我国降水的相关关系     

500 hPa位势高度场极端天气事件的NCEP集合概率预报效果分析

基于百分位方法,首先通过构建气候等概率区间得到了位势高度场极端天气事件区分方法,并给出了相应的预报结果检验评价方案;以此为基础,对2003年夏季亚欧区域的500hPa位势高度场极端天气事件的NCEP集合概率预报效果进行了深入分析,得到如下结论：1）分析时段和区域内的极端事件的发生频率比气候平均状况略偏高。NCEP集合预报系统对异常偏低的极端事件的预报易偏高,但相对比较可靠;对相对异常偏高极端事件的预报频率随着预报时效的增大而减小,时效小于3d时预报频率偏高,时效大于5d时显著偏低,预报可靠性相对差一些。2）EV（economic value,经济价值）分析表明,NCEP集合预报系统对偏高（低）极端事件的概率预报效果明显高于正常天气事件。3）预报命中率分析表明,在高概率阈值下,预报命中率较低,这与预报系统在部分个例中的不发散有关。随着概率阈值的降低,预报命中率稳步提高,说明集合成员的发散使之可以覆盖实况可能出现的区间,从而得到更好的预报效果。     

前期高度场和海温场变化对我国汛期降水的影响

利用1952～2001年我国160个测站汛期降水和前期500 hPa高度场和太平洋海温场资料以及三因子最佳子集回归求最大复相关系数的方法,把前期不同时间步长、不同时段的高度场和海温场同时作为预报因子与汛期降水求相关.结果发现:前期两个场共同作为预报因子比把其中某场单独作为预报因子的相关要好.并且存在着较好的"隔多季度相关"现象.预报因子具有实际预报意义的最佳时段为上一年的6～9月.影响我国汛期降水的最佳预报因子主要集中于高度场和海温场具有重要天气气候意义的关键区域.汛期降水可预报性在北方和长江以南均较好.     

500 hPa气候高度场强度及谱结构的季节变化与半球际差异

用半球气候场强度指数(Ic)及球函数分析改进方案，分析了北、南半球500hPa气候高度场的环流特征，得到如下主要结论：1)半球500hPa气候高度场强度冬强于夏，南半球强于北半球；半球环流向夏季的转换速度北南半球相当，而向冬季的转换北半球较南半球快。2)半球500hPa气候高度场具有简单的球函数谱结构，它们主要由超长波波段的球函数(0≤m、κ≤3，m、κ不全为0)、特别是其中的带状球函数(m=0)构成，因而具有低阶、低维的特征。3)对北半球用约20个重要球函数分量(按-↑rm,κ^*≥0．05％标准)即可相当精确地拟合其500hPa气候高度场，而对南半球仅用10个重要球函数分量即可相当精确地拟合其500hPa气候高度场；因此，北半球气候高度场球函数谱结构较南半球复杂。4)北半球500hPa气候高度场的季节变化较南半球明显。     

华南前汛期降水与500hPa高度场耦合关系特征

利用NCEP／NCAR提供的1950～1999年4～6月逐日再分析资料,通过奇异值分解、子波变换等方法分析了华南前汛期降水与500hPa位势高度场耦合关系的多时间尺度特征。结果表明：华南前汛期降水和500hPa位势高度场相互耦合的空间分布型、季节内变化存在明显的年际差异,具有多层次、多时间尺度特征;华南前汛期降水和高度场耦合相关型许多一致的年际、年代际周期表明两者长期变化的耦合关系密切;另外,两者的年代际突变都十分显著。     

DERF2.0模式对贵州延伸期、月预测质量对比分析

利用2014—2016年第二代月动力延伸预测模式业务系统(DERF2. 0)直接输出及预报员预报的贵州省气温和降水预报数据、贵州省84站观测数据,采用Ps、Cs和Zs 3种评分方法评估了DERF2. 0对贵州月气温、降水和月内强降水过程的预测性能,并与预报员业务值班发布的预报质量进行对比分析,系统性地对DERF2. 0产品在延伸期/月尺度的预测效果进行检验评估。结果表明:DERF2. 0月预测产品总体上对贵州气温的预测性能优于降水,气温偏高预测的可参考性高于其对气温偏低的预测。DERF2. 0预报月气温的Ps评分较预报员略高,月降水较预报员略低,总体来看DERF2. 0月预测效果较预报员综合预报略差且预报性能较不稳定。预报员预测数据的Zs和Cs评分总体高于DERF2. 0预测数据,但DERF2. 0预测数据的Zs和Cs评分较预报员逐年提高,尤其在整个雨季时段较为明显。DERF2. 0对主汛期(6—8月)的预报准确率较整个雨季期(4—10月)略高。     

冬季亚欧500hPa高度与下表面温度异常的大尺度相关型

使用NCEP／NCAR再分析资料，分析了冬季欧亚地区500hPa高度距平场与下表面温度距平场间的大尺度相关空间型，结果表明，两个场整体相关程度远高于随机水平，得到4对显著的耦合空间型，解释两场间协方差平方和的86％和各自方差的58％和38％，反映500hPa环流两种不同纬带的纬向环流异常和两种不同形态的经向环流异常，两个场距平之间的配合是受静力平衡关系支配的，秋季的表面温度异常能给出中低续500hPa高度距平符号的信息。