站网均匀化订正对中国夏季气温EOF分析的改进

本文对中国160站站网上1960～2010年夏季(6～8月)气温距平场序列进行了站网均匀化订正,对订正前、后的气温距平场序列作了EOF分析.结果表明:(1)订正后的前3个典型场高绝对值区均衡分布在三北(东北、华北、西北)地区、青藏高原和长江中下游地区,与夏季气温均方差场高值区位置基本一致;订正前的前3个特征向量高绝对值...     

中国冬季气温异常EOF分析的改进

采用站网均匀化订正方法处理了中国160站站网1951—2010年冬季（12月-次年2月）气温距平序列,订正后的序列较好地处理了由站网不均匀性引起的方差不均匀。对订正前、后序列分别作了EOF分析,结果表明：1）订正后序列的前2个典型场上的高绝对值区比订正前序列的前2个特征向量有更好的组织性,其高值区主要位于三北地区（西北、华北、东北）及青藏高原,与均方差场的高值区基本一致;2）订正前、后主要模态时间系数演变特征相似（rh≥0．886,h=^-1,2）,但订正后的前2个时间系数的线性分量和年代际变化分量对它们的方差贡献更加集中于第一模态;3）订正后资料EOF分析的第一个典型场和时间系数中的线性分量可以给出中国最近60a冬季主要强增暖区的分布;其年代际分量与分析期间中国强年代际变化分布区域的一致性也优于订正前资料的EOF分析结果。     

中国气候资料站网均匀化订正的一种方案及应用

定义了中国160站站网不均匀性的两个度量参数—站域面积和站网密度。在给定球冠区面积S0=50×104km2下求得了它们的值,并论证了其合理性。用它们构造了第一类权重函数,将该权重函数应用于中国160站站网1、4、7、10月气温的全国气候平均值及均方差值的计算,得到了合理的结果。同时,构造了第二类权重函数,并应用于气温距平场时间序列的订正,对订正前、后的距平场序列进行EOF（empiricalorthogonalfunctions）分析,论证了订正后的结果优于订正前。     

一种站网均匀化方案在中国夏季降水异常分析中的应用

文章利用站网均匀化方案对中国1951—2012年160站夏季(6—8月)总降水量距平场序列作了订正,并对订正前后数据的EOF分析结果进行对比。结果表明:(1)订正后的典型场突出了青藏高原区域的高值区,并使中国东部的高值区集中于华南地区,这与均方差场的异常集中区域一致;订正前资料的主要特征向量的高值区主要集中于中国东部,并未凸显异常区域。(2)订正后资料的时间系数中,线性相关不明显,线性趋势减弱,但1、3模态的年代际分量的方差贡献增大,使年代际变化中有价值信息更加集中于主要模态;其中,第3模态的时间系数突出了华南地区的夏季降水年代际变化。(3)订正后发现,夏季降水的年代际变化中的典型场与年代际均方差的分布异常信息集中区域一致。上述结果说明,站网均匀化订正改进了中国夏季总降水量异常的EOF分析。     

基于160站资料的我国表面气温异常特征

利用我国160站站域面积和近60年月平均表面气温资料,求得1951—2008年我国年、季节全国平均气温序列。在此基础上分析了我国表面气温异常的基本特征:四季表面气温异常中冬季异常方差最强,它对四季总异常的方差贡献为47.7%,远高于春、秋季 (23.4%,17.2%) 和夏季 (11.7%)。线性增温在年、季序列中均显著,年序列最强,夏季最弱;全国平均表面气温线性增温的年值为1.4℃/58 a,冬季 (2.3℃/58 a) 明显高于夏季 (0.6℃/58 a)。年代际变化在年和冬、夏季序列中的方差贡献显著,年值 (59.3%) 明显高于冬、夏季值;年和冬季全国平均表面气温年代际变化从20世纪80年代中期起维持为正,夏季从90年代中期起维持为正。该文提供的年、季节全国平均表面气温序列合理,具有一定代表性。     

乌鲁木齐逐月气温资料均一化检验和订正

选用1951-2008年乌鲁木齐市气象站逐月最高、最低及平均气温资料,用标准正态检验（SNHT）方法对逐月气温资料序列进行均一化检验,并选用差值法对因迁站引起的断点资料进行订正,检验结果显示,月气温序列断点所在的年份与年序列中检验出的断点基本相对应,即气温资料均在迁站距离较远的1975年产生了断点;各月的检验结果存在一定的差异,5-9月气温较高的月份资料受迁站的影响较大,而且产生了断点,并通过了0.05的显著性水平。用不同的权重比例对月序列进行订正,并选择累积距平方法对5-9月气温序列订正前后的变化趋势作了比较分析,发现订正前后趋势确有较显著的变化。     

非均匀站网EOFs展开的失真性及其修正

从理论上证明，非均匀站网ＥＯＦｓ展开有不同程度的失真。在同等条件下，均匀站网与非均匀站网ＥＯＦｓ展开结果有明显差异．提出了一种附加面积权重的修正方案用以弥补非均匀站网ＥＯＦｓ展开的失真现象。实例计算表明，中国气温场（１６０站）经修正ＥＯＦｓ展开后，其气温变化主分量趋势与特征能更加客观地揭示中国地区增暖效应的局地差异。     

如皋观测场搬迁前后气温对比分析

针对如皋观测场搬迁后气温偏低的现象,本文对产生这种现象的原因从环境条件、天气过程、土壤土质做了专题分析,结果表明:这种现象是多种因素共同作用的结果,其中最主要的是:(1)观测场环境变化是形成气温偏低的重要原因.(2)观测场所在地的土壤母质等地质背景是形成气温差异的条件之一.(3)冷空气的直接影响为气温差异提供了有利的背景.经分析揭示出:如皋观测场搬迁后的气温偏低现象是更自然地反映了大气自然状况.     

1961—2010年江苏省夏季气温变化及其异常时环流场特征

利用1961—2010年江苏省41个台站气温资料,500 hPa高度场和海温场等资料对江苏省夏季气温变化进行研究,并分析同期及前期环流场特征。结果表明:(1)江苏省夏季气温变化幅度南北差异较大,南强北弱。(2)夏季平均气温的变化幅度总是小于其他3个季节。(3)各区夏季异常低温日数在1970s以前呈现增多趋势,1970s以后呈现减少趋势;而异常高温日数在1970s以前呈现减少趋势,1970s以后呈现增多趋势。(4)冷夏年500 hPa高度上,西太平洋副热带高压强度较弱,位置偏东,而东亚大槽较深,位置偏西,环流经向性较大;暖夏年反之。(5)冷夏及冷夏前期,海温场分布具有La Nina事件特征,而在暖夏及暖夏前期,海温场分布具有El Nino事件特征。     

1998年9月山东省气温异常的气候分析

从气候角度分析了１９９８年９月山东省气温异常的表现特征及成因,结论认为：山东省９月份气温反常偏高不仅与大气环流背景密切相关,而且与强“厄尔尼诺”年和城市“热岛效应”紧密相联。     

改进的经验正交函数分析方法及其效果验证

基于中国站点网气候资料,简要介绍了经验正交函数(empirical orthogonal function,EOF)与改进的经验正交函数(adjusted EOF,AEOF)分析方法的关系,给出了验证其分析效果的方案;并将EOF、AEOF分析方法应用于中国160站60 a(1951—2010年)夏季气温距平场序列的分析。结果表明:AEOF分析方法前6个模态的模方拟合率和累积模方拟合率均高于EOF分析方法的相应量;AEOF分析方法前3个模态的典型场对夏季气温距平场序列的模方场的拟合效果明显优于EOF分析方法。由此论证了EOF分析方法中资料均匀化订正的必要性,验证了实际分析中AEOF分析方法的较优效果。     

Detecting and adjusting temporal inhomogeneity in Chinese mean surface air temperature data

Adopting the Easterling-Peterson (EP) techniques and considering the reality of Chinese meteorolog-ical observations, this paper designed several tests and tested for inhomogeneities in all Chinese historicalsurface air temperature series from 1951 to 2001. The result shows that the time series have been widelyimpacted by inhomogeneities resulting from the relocation of stations and changes in local environmentsuch as urbanization or some other factors. Among these factors, station relocations caused the largestmagnitude of abrupt changes in the time series, and other factors also resulted in inhomogeneities to someextent. According to the amplitude of change of the difference series and the monthly distribution featuresof surface air temperatures, discontinuities identified by applying both the E-P technique and supportedby China‘s station history records, or by comparison with other approaches, have been adjusted. Basedon the above processing, the most significant temporal inhomogeneities were eliminated, and China‘s mosthomogeneous surface air temperature series has thus been created. Results show that the inhomogeneitytesting captured well the most important change of the stations, and the adjusted dataset is more reli-able than ever. This suggests that the adjusted temperature dataset has great value of decreasing theuncertaities in the study of‘ observed climate change in China.     

云微物理参数化方案对地面气温模拟性能的评估与改进

午后地面气温对对流的发生发展具有重要作用,对其准确预报一直是中尺度数值模式的基本要求。针对一次冷云过程,本文基于WRFv3.9.1模式评估了5种云微物理参数化方案对华东地区地面气温的模拟效果。结果表明,各方案模拟的午后及午夜地面气温都存在较大偏差。其中,WDM6方案对地面气温模拟的效果最佳,Thompson方案模拟的云冰含量过低,模拟效果最差。因此对WDM6方案进行进一步评估和改进,通过修改冰核浓度、初始云凝结核数、优化WDM6方案以及替换方案中云水向雨水自动转化过程的公式的方式设计了敏感性试验,以改进WDM6方案对地面气温的模拟。结果表明,使用Grabowski公式替换WDM6方案中的Berry公式,能提高云水含量,有效改善地面气温的模拟。并通过一次梅雨过程对改进方案进行了有效性验证。最后在此基础上将改进后的WDM6方案应用于江苏省精细化天气分析和预报系统PWAFS模式中,显著提高了PWAFS模式对午后地面气温的模拟效果,为模式的业务应用提供了技术支撑。     

中国夏季气温对东亚土壤湿度异常响应的统计评估

基于欧亚夏季土壤湿度变化特征及其与中国夏季气温的相关分析,选取东亚地区作为土壤湿度异常影响中国夏季气温的陆面关键区,采用广义平衡反馈分析方法(GEFA)探讨了我国夏季气温对东亚地区土壤湿度异常的可能响应,并初步讨论了相关的物理过程。结果表明:中国夏季气温与东亚地区初夏和同期的土壤湿度异常具有密切的联系;进一步分析表明,夏季气温距平场对土壤湿度第一模态的响应最显著:当东亚中纬度及我国东部地区土壤湿度异常偏干时,夏季气温表现为一致增暖;而土壤湿度第二模态对长江流域至我国西部地区的气温有较弱的强迫作用;气温对第三模态的响应主要表现为华南地区的显著降温。并以对气温影响最为显著的土壤湿度异常第一模态为例,初步探讨了气温对土壤湿度异常响应的可能物理过程。当贝加尔湖以南以及我国东部的土壤偏干时,地表异常加热容易引起我国北方高层大气出现明显正异常和低层的反气旋性异常环流,上述环流异常容易导致温度偏高,同时不利于该区域降水的发生,进而导致土壤湿度偏低,上述正反馈机制可能是该区域土壤湿度与大气之间联系的一种可能途径。     

中国冬季地面气温10～30d低频变化及其与乌拉尔山环流的关系

基于国家气象信息中心冬季(12月—次年2月)逐日气温和NCEP/NCAR再分析资料,采用非滤波方法提取10~30 d低频成分,分析了1979—2011年中国低频气温及与之关联的大气环流特征,着重讨论了乌拉尔山环流对中国冬季地面低频气温的影响。结果表明:1)全国气温第一模态呈现全国大部偏冷(暖)的空间分布型;典型年气温10~30 d低频方差贡献率占30%以上。2)北大西洋到极地、乌拉尔山及贝加尔湖地区环流异常与中国冬季气温异常显著相关。当极涡偏弱或北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation,NAO)正异常,乌拉尔山地区高压脊偏强时,有利于地面贝加尔湖附近的冷高压加强,使中国冬季气温偏冷;反之亦然。3)中国冬季低频气温与乌拉尔山环流密切相关,且当乌拉尔山环流异常超前约15 d时,两者相关关系最好。即乌拉尔山高度场的加强有利于乌拉尔山高压脊及西伯利亚高压加强,对应东亚冬季风加强,导致中国冬季气温偏低。     

气象站迁站前后气温同期观测资料对比

通过对山东省东阿县新旧地面气象观测站同期(2008年1、4、7月)气温观测资料对比分析,发现两站之间气温存在明显的正温差,旧测站气温存在城市热岛效应。这种效应夜间大于白天,冬、春(秋)季较为明显,夏季最小;城市热岛效应使最低气温下降,从而减小气温日较差,故旧测站气温较高;统计检验表明,旧测站与新测站气温存在显著的正相关,但两地气温差异显著,两地气温资料已经不适合合并计算。所以,对于旧测站的气温记录,应做出必要的订正后,才能得到较准确的代表当地气温的统计资料。