甘肃省强降水变化特征

利用甘肃省1960~2011年逐日降水量及1984~2011年暴洪灾害的灾情资料,分析了甘肃省强降水变化特征及其对社会经济的影响。结果表明:(1)近52 a来,甘肃省降水量整体上呈逐年减少趋势,空间上由东南向西北递减;(2)河西年降水在1986年以后均匀度明显下降,而河东在20世纪70年代后期降水时间分布很不均匀、80年代后期较均匀,其它时间变化不大;河西5~9月降水在20世纪80年代后期到90年代前期分布最不均匀,河东20世纪90年代后期到21世纪初期降水不均匀性有所增加,此后逐渐减小;(3)河西西部一直是近50 a甘肃降水量分布最不均匀的地区,20世纪70年代及21世纪以来不均匀度明显较高;(4)20世纪80年代以来,甘肃河西强降水明显增加,而河东在21世纪初有短时段的增加,2008年以后又逐渐减少;(5)甘肃省暴洪灾害的频次及其造成的直接经济损失均呈增加趋势,而因暴洪灾害造成的死亡人数在减少,2009年以后略有增加。     

前期环流相似法在重庆延伸期天气过程预报中的应用

利用1960年以来NCEP/NCAR北半球500hPa逐日环流场资料,应用动态相似集成预报方法,对离预报月最近若干时段内的东亚500hPa逐日高度场环流场进行EOF展开,提取前期环流场的主要特征量及恢复场,运用相似算法分别与1961年以来各年同期EOF主要特征恢复场进行比较,寻找最佳相似年份。调整前期资料长度,再用相同的方法找出5个相似年,累计预报区域5个相似年预报时段内逐日降水频率,并将其结果绘制成曲线,根据曲线峰谷变化,即可对延伸期预报时段内可能性较大的区域性主要降水过程出现日期进行预报。预报试验结果表明,该方法对重庆延伸期内降水、降温等天气过程预报有一定参考价值。     

2011年江西汛期降水低频分量的延伸期预报试验

利用2011年2—8月逐日降水量序列及东亚地区850 h Pa经向风场资料建立多变量时滞回归(multivariable lagged regression,MLR)模型,对5—7月江西降水10~30 d和50~70 d低频分量分别进行延伸期逐日预报实验。结果表明:2011年江西降水存在显著的10~30 d和50~70 d的振荡周期。降水50~70 d低频分量延伸期预报技巧明显优于10~30 d低频分量延伸期预报技巧,平均预报技巧高达0.86。降水50~70 d低频分量延伸期预报可准确预报降水低频位相的正负转换,能为江西延伸期强降水过程发生的时段预测提供预报信号。     

南亚高压季节性变化与甘肃省春季和初夏降水关系初探

通过对南亚高压的季节性变化与甘肃省春季第一场≥10mm的区域性降水即第一场透雨出现时间和初夏转入多雨期的统计分析,初步揭示了南亚高压在季节性变化过程中及最终在青藏高原上空建立与甘肃省特别是甘肃河东地区春季第一场透雨及转入多雨期的相关关系。分析结果表明,南亚高压在季节性变化过程中登上中南半岛与甘肃省河东地区春季第一场透雨的出现具有显著关系,南亚高压在青藏高原上空建立与甘肃省初夏转入多雨期同样具有显著关系。因此。准确掌握南亚高压的季节性变化及登上高原的日期。不论对于准确预报出春季第一场透雨,还是转入多雨期,都有着重要的参考和指导意义。     

CFSv2模式产品对贵州一次区域暴雨过程的预报能力分析

基于美国国家环境预报中心提供的CFSv2未来45 d的气候模式产品资料、NCEP/NCAR再分析逐日资料和贵州省85个地面气象观测站的逐日降水资料,评估了CFSv2延伸期时段降水量预报产品对贵州省2019年6月5—9日区域暴雨过程的预报能力。结果表明,CFSv2在提前15～10 d时段对贵州区域暴雨过程的预报能力较好,对6月8日最大降水日的预报信号稳定、持续。通过500 hPa环流形势的预报场与实况场的对比分析,发现影响暴雨过程预报量级偏小的原因主要在于西太平洋副热带高压预报的强度偏小、位置偏南。     

甘肃省乡镇精细化客观要素预报方法研究

利用中国气象局数值预报中心下发的T639全球谱模式数值预报产品与甘肃省676个乡镇点的降水、温度历史实况资料,通过建立各乡镇点降水、温度的多元线性逐步回归方程,对降水和温度进行模式释用输出,分别得到甘肃省676个乡镇点0~72 h,时间间隔6 h的逐日降水客观预报和时间间隔3 h的逐日温度客观预报。并对2013年7月的降水、温度预报进行检验分析,发现:基于MOS T639的精细化乡镇降水预报在河西地区的预报效果最好,中部地区及河东部分地方预报效果相对较好,在高原边坡地带的临夏、甘南、陇南以南、庆阳以东及高原东北侧的预报效果相对较低;精细化乡镇温度预报效果整体偏低,只有个别预报结果在河东及中部地区的部分地方预报效果相对较好。     

青藏高原东北部强冷空气次数变化特征及其影响

基于青藏高原东北部68个国家气象站资料,统计了1961—2015年各站和全区月、季、年强冷空气的次数资料,利用气候诊断方法分析了强冷空气的变化特征及其影响,结果表明:在空间尺度上,1961—2015年强冷空气次数全年20站、春季11站、夏季17站、秋季12站、冬季8站,呈显著的减少趋势。在时间尺度上,1961—2015年以来,青藏高原东北部年平均强冷空气次数每10年减少0.401次,呈显著的减少趋势;该区域夏季和秋季平均强冷空气次数每10年分别减少0.094、0.119次,也呈显著的减少趋势,春季和冬季每10年分别减少0.087、0.076次,减少的趋势不显著。在时段尺度上,青藏高原东北部年平均强冷空气次数1983—2014年呈显著减少趋势,而1962—1982年仅存在减少的趋势。1961—2015年青藏高原东北部年平均强冷空气次数减少是由年平均最低气温显著升高和年大风日数显著减少而导致的。     

热带气旋影响下浙江省强降水过程延伸期预报研究

利用2000—2011年NCEP/NCAR水平风场逐日再分析资料以及浙江省逐日降水量资料,基于低频天气图工具,识别出3种与浙江省台风强降水过程相对应的典型低频大气环流型。通过合成分析,划分了与C型环流场和C+SN型环流场相适配的天气关键区。进而结合历史个例,研究了台风强降水期间关键区内低频系统的活动特征,初步建立了热带气旋影响下浙江省强降水过程预报模型,并提出依据模型开展延伸期过程预报的基本思路。对2012年的回报结果表明,模型表现出较好的性能,并针对强降水过程延伸期预报中需要解决的问题,提出了若干思考与建议。     

基于SPI指数甘肃省河东地区干旱特征分析

本文利用1971—2014年甘肃省河东地区32个气象站的逐月降水观测资料,采用标准化降水指数SPI对河东地区的干旱特征进行了分析。结果表明:对于全年干旱来说,甘肃省河东地区存在一条由北向南延伸的干旱趋势带,干旱范围呈微弱缩小的趋势;春季和夏季河东大部地区呈变干的趋势,干旱范围分别呈扩大和缩小的趋势;秋季和冬季河东绝大部地区呈变湿的趋势,干旱范围亦呈缩小的趋势。1971—2014年河东地区年平均干旱发生率为30.0%,其中定西中北部和陇南北部、天水中北部等地区为干旱发生频率较高的地区;除冬季干旱发生率呈减小的趋势外,全年及春季、夏季、秋季干旱发生频率均呈先减小后增大的变化特征;全年干旱多发生在1991—2010年,春季和秋季干旱多发生在1991—2000年,夏季干旱多发生在1971—1980年和2000—2010年,冬季干旱多发生在1971—1980年。     

1949—2009年欧亚大陆强冷空气活动频次的变化特征

利用NCEP/NCAR提供的1949—2009年sig995层逐日平均温度资料,分析了近60 a欧亚大陆强冷空气活动频次年际变化的地区差异,并讨论了强冷空气活动的区域特征以及各区域强冷空气活动的变化特征。结果表明:欧亚大陆强冷空气活动可分为34个变化区,按照年代际变化及地理位置相邻可进一步归纳为9类地区。9类地区的强冷空气活动年频次存在共同变化特征,例如在20世纪60年代末至80年代中期普遍偏少;但也存在差异,例如80年代中期至90年代初高纬度地区偏多,而较低纬度的中国以及周边地区偏少。值得注意的是,新地岛周边地区以及西伯利亚中、南部地区强冷空气活动频次始于20世纪90年代中期的下降趋势延续至今,近几年欧亚大陆多数地区强冷空气活动频次偏少。     

1961～2016年中国春季极端低温事件的时空特征分析

利用1961～2016年中国529个台站逐日最低气温资料,研究了中国春季极端低温事件的时空变异特征。旋转经验正交分解结果显示,中国春季极端低温事件的频次在空间上可以分为5个区域,即东北—华北东部地区、江南地区、西北东部—华北西部地区、西南地区和新疆北部地区。小波分析表明,这5个区域春季极端低温事件的频次在年际尺度上呈现出2～4年的振荡周期,其中江南地区、西北东部—华北西部地区和新疆北部地区2～4年的振荡周期在整个研究时段都显著,但东北—华北东部地区和西南地区2～4年的显著周期分别出现在20世纪80年代之前和80年代到90年代中期。在长期变化上,这5个区域春季极端低温事件的频次总体均呈减少趋势,但突变年份具有明显差异。Mann-Kendall和滑动t检验结果表明,东北—华北东部地区春季极端低温事件频次的突变时间为1987/1988年、江南地区为1995/1996年、西北东部—华北西部地区为1990/1991年、西南地区为1987/1988年、新疆北部地区为1997/1998年。伴随着春季极端低温事件频次的降低,5个区域春季极端低温事件的强度在过去半个多世纪也呈现出显著的下降趋势。但近10年来,中国东部地区春季极端低温事件的频次和强度却有所增加,需要引起关注。     

2011年江西汛期降水低频分量的延伸期预报试验

利用2011年2-8月逐日降水量序列及东亚地区850hPa经向风场资料建立多变量时滞回归(multivariable lagged regression, MLR)模型,对5-7月江西降水10-30d和50-70d低频分量分别进行延伸期逐日预报实验。结果表明：2011年江西降水存在显著的10-30d和50-70d的振荡周期。降水50-70d低频分量延伸期预报技巧明显优于10-30d低频分量延伸期预报技巧,平均预报技巧高达0.86。降水50-70d低频分量延伸期预报可准确预报降水低频位相的正负转换,能为江西延伸期强降水过程发生的时段预测提供预报信号。     

基于DERF2.0的乌鲁木齐春季降温过程的延伸期预报检验

基于DERF2.0数据,应用均一化标准差、均方根误差等方法,以2013年乌鲁木齐春季逐日温度及24h变温检验为背景,初步评估了该模式对延伸期春季强降温过程的预报能力。结果表明：(1)逐日气温预报整体偏差随预报时效推进而增大,延伸期预报偏差明显大于中期。(2)旬平均温度的中期预报偏差普遍在-2～-8℃,延伸期的预报偏差最小在0℃左右,最大为-15.5℃。(3)日平均气温以及最高、最低气温的逐日偏差均以冷偏差为主,偏差范围为5～-15℃,延伸期预报偏差范围为-5～-15℃。模式对升温阶段的预报冷偏差随升温加剧而增大,对降温阶段的预报偏差随降温加剧而减小。24h变温偏差主要在5℃范围内变化,延伸期的24h变温偏差比中期预报偏大可达|8|℃以上。(4)DERF2.0模式对中短期温度预报有一定水平,延伸期预报能力下降,可参考价值较弱。(5)对强降温过程的结束日的温度预报偏差小,而对过程初始日的温度预报冷偏差大,造成对降温过程的预报暖偏差大,强降温过程普遍漏报。     

基于TIGGE资料的地面气温延伸期多模式集成预报

基于TIGGE资料中心提供的CMC、ECMWF、UKMO及NCEP四个集合预报中心2008年7月1日-9月30日北半球中纬度地区地面气温10 ～ 15 d延伸期集合预报产品,首先采用Tala-grand分布及离散度—误差关系评估了单个预报系统的预报性能,然后分别利用多模式集成平均(Ensemble Mean,EMN)、消除偏差集成平均(Bias-Removed Ensemble Mean,BREM)及多模式超级集合(Multi-model Superensemble,SUP)对地面气温进行多模式集成预报试验.由于逐日的延伸期预报准确率相对较低,因此人们更关注延伸期预报对天气过程的预报准确率.对各个集合预报系统的逐日预报资料以及逐日“观测”资料做滑动平均,并对处理后的资料进行多模式集成,最后对超级集合预报的训练期长度进行调试,以获得最佳训练期长度.结果表明,四个集合预报系统的离散度相对于均方根误差都偏小,ECMWF预报效果最好,NCEP次之,UKMO预报效果最差.EMN、BREM及SUP三种多模式集成方法的预报效果均优于单个系统且SUP对预报效果的改善最明显.滑动平均后,预报误差进一步降低,且滑动步长越长,误差越小.对于SUP的训练期,逐日预报和3d滑动平均10～12 d预报最佳训练期长度为75 d;13 ～ 15 d预报最佳训练期长度为35 d;5 d及7d滑动平均其训练期长度在各个时效均以35 d为宜.     

利用天气关键区相似法预测西江流域6月延伸期强降水天气过程

针对西江流域强降水过程预报,采用1960—2017年西江流域135个气象站点资料和北半球500 hPa NCEP/NCAR逐日环流场资料,在多雨年500 hPa大气环流合成分析的基础上,确定影响强降水过程的天气关键区范围。进一步利用关键区形值相似集成方法,通过EOF对环流场进行展开,提取主要特征量及恢复场,与历史同期EOF主要特征恢复场进行对比,寻找最佳形值相似年,并对强降水过程出现时段进行预测。利用该方法对2008年6月西江流域延伸期大雨以上强降水过程的出现时段进行预报试验和近5 a的预测效果检验,结果表明天气关键区相似法对西江流域延伸期降水过程有良好的预测效果,可应用于日常西江流域延伸期强降水过程预报业务中。     

甘肃省夏季暴雨日数特征及其与大气环流关系

利用1974-2013年甘肃省80个站逐日降水和NCEP/NCAR再分析资料,采用经验正交函数、系统聚类及合成分析方法,对甘肃省夏季暴雨日数分布特征及其与大气环流的关系进行了分析。结果表明,近40年甘肃省夏季暴雨日数在1989年、2002年和2009年经历了3次明显的年代际变化;甘肃省夏季暴雨日数可分为河东强河西弱型、甘岷山区型、陇南陇东型和全省型4种;暴雨日数分布类型与东亚夏季风有密切关系,形成暴雨的水汽多来自于南海地区,河东强河西弱型和陇南陇东型与冷空气活动有关。河东强河西弱型对应贝加尔湖冷涡加强,冷空气南下,季风位置更加偏西北,南海和东海地区的水汽输送偏东。甘岷山区型对应季风位置偏北,南海和孟加拉湾地区水汽输送偏西,在甘南地区汇合。陇南陇东型对应伊朗高压和蒙古低压减弱,冷空气活动减少,季风位置偏东南,南海地区水汽输送偏东南,冷空气回流致陇南陇东地区易形成降水。全省型对应季风位置偏向青藏高原地区,南海和渤海地区水汽输送主要西伸北进,影响甘肃大部分地区。     

近40年来甘肃省降水的变化特征

利用1960—2003年甘肃省59个测站逐日降水资料,研究了甘肃省四季和年降水量及雨日的气候变化特征。结果表明,平均年降水量和雨日的空间分布非常相似。河西和白银市的年降水量的趋势系数为正,省内其它地区为负;河西大部和甘南部分地区的年雨日的趋势系数为正,省内其它地区为负。线性倾向估计的结果表明,年降水量线性倾向值的零线基本以黄河为界,河西在增加,河东在减少,减少最明显的区域在徽县和康县盆地;雨日增加主要在河西西部偏南地区、沿祁连山的大部分地区及临夏以及甘南等海拔相对较高的地区,中部和陇东南的雨日在减少。雨日增多的地方降水量也在增加,反之亦然。全省年降水量和年雨日在1990年代均为低谷,而在21世纪初又都有上升趋势。降水量突变在1990年代中期;雨日突变河西在1960年代后期,河东在1970年代后期和1990年代中期。冬季降水量及雨日表现全省性大范围的增加趋势,秋季降水量及雨日亦呈全省性减少趋势;而春、夏季的降水量及雨日变化趋势则是地区性的。     

黑龙江省区域寒潮气候特征及延伸期预测评估

利用1961-2013年黑龙江省62个气象站逐日日最低气温资料,在单站寒潮的基础上定义了黑龙江省区域寒潮标准,统计分析了黑龙江省区域寒潮的气候特征和环流特征,在此基础上,基于国家气候中心月动力延伸预测模式业务系统(DERF2.0)1983-2013年对黑龙江地区的回报试验结果,对黑龙江省区域寒潮的11-30 d的延伸期预测进行了检验评估。结果表明:黑龙江省区域寒潮大都发生在冬半年,频次总体呈减少趋势;冬季各月寒潮频次与亚洲纬向环流呈正相关关系,与鄂霍次克海高压呈反相关关系;DERF2.0在11-30 d的延伸期预报上对黑龙江省的区域寒潮有一定的预测技巧,预测准确率可达到40%左右,但仍有较大的改进空间。     

长江三角洲梅汛期降水与大气环流季节内演变的关系及延伸期预报

基于1981—2020年长江三角洲(简称长三角)地区62个国家基本气象站的逐日降水量资料及NCEP/NCAR全球大气逐日再分析资料,分析了长三角地区梅汛期降水与前期大气环流季节内协同演变的关系,在此基础上利用改进的时空投影方法(STPM)构建了针对该地区梅汛期降水的延伸期预报模型.结果表明:(1)长三角地区梅汛期降水存...     

青藏高原积雪深度对延伸期预报技巧的影响

高原积雪是重要的陆面因子,其变化的时间尺度长于大气而短于海洋。本文利用国家气候中心第二代月动力延伸期预测模式（DERF2.0）历史回报资料与被动微波资料（SMMR）、被动微波成像专用传感器（SSM/I）数据反演的逐日雪深资料,分析了1983~2014年冬季和春季转换季节高原积雪对热带外地区延伸期尺度预测技巧的影响。结果表明,高原积雪异常年动力模式在高原积雪显著影响的青藏高原地区、贝加尔湖地区和北太平洋地区预报技巧明显高于正常年份。随着预报时效的延长,高原积雪偏多年的技巧衰减最慢、其次为积雪偏少年,积雪正常年最快,表明高原积雪异常年可预报时效更长,且高原积雪异常对预报技巧的改善在第1候的预报中就显现出来,尤其是积雪偏多年,其影响时段明显要早于海洋。结果显示高原积雪对延伸期预报技巧有重要贡献,暗示高原积雪异常为东亚延伸期预报的潜在可预报源。