三套再分析资料的中国夏季降水日变化特征

利用台站观测降水,评估分析了三套再分析(NCEP,ERA40和JRA25)降水资料对中国夏季降水日变化的再现能力.结果表明,三套再分析资料呈现的中国夏季降水日变化特征较观测存在明显偏差.对比台站观测的白天(08-20,北京时)和夜间(20-08时)降水比例.再分析降水在大部分区域都表现为白天较夜间偏多,NCEP和ERA...     

中国东部水分收支的初步分析

利用中国160站降水资料、中国气象局提供的探空资料、NCEP/NCAR提供的再分析资料(简称NCEP资料)和ECMWF提供的再分析资料(简称ERA40资料), 根据水汽平衡方程, 估算了1990～1999年中国东部的陆表水分收支, 分析了华北、 长江流域和华南三个典型区域的陆表水分收支, 同时对NCEP、ERA40资料在东亚地区的陆表水分收支进行评估。结果表明, 在中国东部区域, 年平均和夏季是水汽汇区, 冬季降水与蒸发基本平衡;华北在年平均、夏季以及冬季均为水汽源区;长江流域在年平均、夏季及冬季均为水汽汇区;华南在年平均和冬季为弱水汽汇区, 夏季为水汽源区。两套再分析资料基本揭示出了上述特征。就区域平均的蒸发和降水的年际变化而言, 两套再分析资料的结果与观测都存在显著相关, 但估算的蒸发NCEP好于ERA40; 相对于气候态的定量比较而言, 由两套再分析资料得到的陆表水分收支距平(即降水减去蒸发的距平)的年际变化基本与观测一致。     

测风塔资料质量控制及效果检验评估

本文针对择取的103座测风塔资料提出了一套完整的质量控制方案,并基于JRA-55、CRA-40等再分析资料,对测风塔资料的数据质量及质控方案效果进行检验评估。结果表明：(1)有观测数据的测风塔数目在2010—2011年时间段内为最多,有400座左右;随后测风塔数量逐年减少,直到2018年以后,仅存大约50个测风塔有观测数据;(2)对本文选取103座测风塔开展质量控制,发现绝大部分测风塔数据的缺测率、可疑率和错误率都较低,只有少数测风塔在某些观测高度处的上述三个指标较高;(3)无论是温度还是U风,测风塔资料与JRA-55再分析背景场资料的OMB结果都更接近0值,显示出相对于CRA-40再分析资料,JRA-55再分析资料在近地面气象要素重现模拟上具有一定的优势;(4)基于再分析资料对测风塔观测资料质量控制效果进行检验评估结果表明,质量控制后的温度和UV风相对于再分析资料的偏差更接近于0值,标准差减小。相较而言,质量控制后UV风偏差和标准差减小的更多,其应用效果较温度要素好。     

近40年青藏高原地区的气候变化--NCEP和ECMWF地面气温及降水再分析和实测资料对比分析

为了分析青藏高原地区的地面气候变化,利用我国高原地区的地面测站逐日平均气温和降水资料、NCEP(美国环境预报中心)、ECMWF(欧洲中期数值预报中心)的再分析值地面气温及降水量资料,对比分析了青藏高原的气候变化.分析发现,40年来所选地面代表测站气温变暖现象较明显(南部的帕里除外),特别是青藏高原北部的茫崖气温增暖非常显著,而40年再分析资料在青藏高原地区没有显示明显的气温变暖,没有大的地域差别,而再分析气温资料在华北平原地区却能显示出较明显的气温变暖,再分析气温资料尤其是NCEP地面气温资料在青藏高原上明显偏低.ECMWF再分析地面降水资料的年际变化显示,近40年来,青藏高原降水没有明显的变干或变湿趋势,但近十几年属于有资料以来较湿的时段.地面测站年降水观测值不像气温观测值那样有明显的变化趋势.     

Contributions of Local and Remote Atmospheric Moisture Fluxes to East China Precipitation Estimated from CRA-40 Reanalysis

China Meteorological Administration(CMA) recently released its 40-yr(1979–2018) global Chinese reanalysis(CRA-40) dataset. To assess performance of the CRA-40 data in quantifying the regional water cycle, contributions of local and remote atmospheric moisture fluxes to precipitation in East China derived from CRA-40 are compared with those derived from the ECMWF reanalysis version 5(ERA-5). Observed precipitation and evaporation data are also used for validation. As for mean precipitation, CRA-40 matches the observation better in winter and spring than in summer, with a larger wet bias(1.41 mm day^-1) in summer than that in ERA-5(0.97 mm day^-1), particularly over South China. The conservation of atmospheric water vapor over East China measured by CRA-40 is comparable to that of ERA-5. Both reanalyses show a dominant role of the remote moisture transport in the East China precipitation.In comparison, the annual precipitation induced by the moisture influx from the west of the study domain in CRA-40 is 80 mm less than that in ERA-5. The recycling ratio of annual mean precipitation in CRA-40 is approximately21.1%, slightly larger than that in ERA-5(20.1%). The maximum difference of each hydrological component between the two datasets appears in the summer horizontal moisture influx(3.57 ×10⁷ kg s^-1;ERA-5 is larger) and winter runoff(1.84 ×10⁷ kg s^-1;CRA-40 is larger). CRA-40 shows better performance than ERA-5 in capturing the interannual variability of precipitation over East China, as evinced by a higher correlation coefficient with the observation(0.77 versus 0.33). The trend of summer precipitation since 2011 is better reproduced in CRA-40. Both reanalyses show prominent contribution of the southern moisture influx to the interannual variation of precipitation. This study demonstrates the reliability of CRA-40 in representing the hydrological cycle over East China and provides a useful reference for future application of CRA-40 in water cycle studies.     

近50年环贝加尔湖区变暖对中国华北夏季降水的影响机理

利用1951-2007年中国722站逐月降水观测资料、NCEP/NCAR再分析资料及1958-2002年逐月欧洲中心的ERA-40再分析资料,分析了近57年中国华北夏季降水的年代际变化特征,重点讨论了全球变暖背景下环贝加尔湖地表气温升高对中国华北夏季降水长期变化的影响机理.结果表明,华北夏季降水长期减少趋势与全球变暖存...     

中国区域ERA-40、NCEP-2再分析资料与观测资料的初步比较与分析

再分析资料在气候变化研究中有着广泛的应用,但是再分析资料在不同时空尺度上的可信度能够影响到研究结果。作者就中国区域的月平均地表(2 m)气温和降水两种基本气候变量在空间分布及其变化趋势上对ERA-40和NCEP-2与观测资料之间的差异做了一些比较和分析,对两套再分析资料的可信度进行了初步的检验。结果表明:两套再分析资料基本上都能反映出中国区域的温度场和降水场的时空分布,尽管在中国西部,尤其是青藏高原地区的差异比较较大;再分析资料在东部地区的可信度高于西部,温度场的可信度要高于降水场,ERA-40可信度要高于NCEP-2。     

ENSO事件对云南及临近地区春末初夏降水的影响

本文采用合成及相关分析的方法,应用55年中国降水资料、美国NOAA海表温度资料以及NCEP/NCAR再分析资料,研究了ENSO事件对我国云南及其邻近地区春末初夏降水的影响及物理机理.研究结果表明:(1)在El Ni(n)o (La Ni(n)a)年,云南大部分地区4～5月降水偏少(多),东部地区相关信号尤其明显;(2)...     

三套再分析降水资料在中国区域的对比评估

利用实测资料对NCEP-1、ERA-40和20CR再分析降水资料在中国范围内均值、年际变化、相关性和长期趋势等方面进行比较评估。结果表明,平均而言ERA-40年降水量和实测值最为接近,而20CR和NCEP-1年降水量明显偏多,三者差值百分比分别为-1.3%,55.0%和36.9%;三种再分析降水偏差最大区均出现在西南地区,最大偏差值都在600 mm以上;年际变化上,ERA-40和NCEP-1自20世纪70年代中期开始年降水差值百分比出现一定波动性,而20CR在整个研究时段年降水差值百分比基本稳定;三套资料和实测资料的相关性具有明显的区域性特征,东部相关系数明显高于西部,值得一提的是ERA-40在大部地区的相关性好于其他两套资料;ERA-40和20CR则对大部分区域降水变化趋势的描述好于NCEP-1资料。     

中国东部夏季季节内降水异常及其伴随的热带和中高纬度大气环流演变特征

利用1981—2020年夏季(5—8月)CPC(Climate Prediction Center)逐日降水资料、NCEP/NCAR逐日再分析资料以及NOAA的向外长波辐射资料,通过经验正交函数(EOF)分解、超前滞后合成等方法,分析了中国东部夏季季节内降水异常的主要模态(即南方型和江淮型降水异常)及其伴随的热带和中高...     

我国东部梅雨期降水的年际和年代际变化特征及其与大气环流和海温的关系

基于我国160站59年(1951～2009年)的月降水观测资料、美国气象环境预报中心和国家大气研究中心(NCEP/NCAR)提供的再分析资料和Hadley中心的海表温度(Sea Surface Temperature,简称SST)资料,对我国东部(100°E以东,15°N～40°N)梅雨期(6月和7月)降水的时空变化特...     

江淮夏季降水季节内振荡和海气背景场的关系

本文利用1954～2005年中国740站逐日降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析江淮夏季降水季节内振荡(ISO)的年际变化,并讨论了异常年的海气背景特征.诊断分析的结果表明:(1)当江淮夏季降水ISO活跃时,江淮流域、孟加拉湾、南海及其以东海域和日本南部海区上空大气都表现出显著的季节内振荡特征.在江淮夏季降水不...     

区域气候模式RegCM砾石参数化方案在青藏高原不同区域土壤水分输送的模拟分析

在耦合CLM4.5的区域气候模式RegCM4.7中分别应用原始土壤水热参数化方案与改进后的砾石参数化方案在青藏高原西部、中部与东南部区域进行模拟,并根据砾石分布特征在每个区域选取单点分析了两种方案模拟结果存在差异的原因.在此基础上利用中国陆面融合再分析数据(CRA-40)检验了砾石参数化方案在高原不同区域对于土壤含水量...     

4种再分析月降水数据在内蒙古地区的适用性分析

利用1981—2020年气象台站的实测降水数据,对CRA40、ERA5、JRA55和MERRA2这4种再分析月降水数据在内蒙古地区的降水分布特征,与实测降水的相关性和误差进行分析。结果表明：(1)内蒙古地区4种再分析降水数据的空间分布与台站降水基本一致,误差分析表明CRA40与MERRA2的数据质量较高,ERA5次之,而JRA55数据质量相对较差。(2)CRA40和MERRA2在1983—1986年存在明显的降水低估,ERA5在2005年之后的内蒙古中东部出现明显的降水低估,JRA55在115°E以东存在明显降水高估,在115°E以西则以降水低估为主。(3)4种再分析月降水数据的年内最大均方根误差和绝对误差均集中在6—8月,与台站降水相关系数的年内最小值均出现在7月,内蒙古夏季汛期是再分析降水误差产生的主要时段。     

中国东部区域性持续性强降水的低频特征及其海洋热力背景

基于1961-2010年夏半年(4-10月)中国逐日降水观测资料和NCEP/NCAR大气再分析资料,运用Butterworth滤波方法分析了中国低频降水特征、夏半年中国东部不同区域区域性持续性强降水与低频降水的关系,研究了海温对低频降水的影响。结果表明:低频降水贡献大值区位于中国东南部区域,某些年份,10~50天低频降水最大贡献达到40%,多年的平均贡献达到24%;在持续性强降水事件发生年,江淮和江南区域的20~50天的低频降水贡献显著增加,江淮和江南区域持续性强降水发生季节热带西北太平洋海表面温度呈现异常偏高,夏季热带西北太平洋海温异常增暖可能通过影响低频环流导致江淮和江南区域20~50天低频降水贡献的增加,进而增加持续性强降水事件发生的可能性。     

北半球环状模和东北冷涡与我国东北夏季降水关系分析

利用国家气象信息中心提供的1951～2004年全国160个测站月平均降水资料和欧洲中心提供的ERA-40再分析资料,对近50多年东北地区夏季降水、东北冷涡与前期北半球环状模和海温的关系进行了统计分析,定义了一个夏季(6～8月)东北冷涡强度指数(NECVI)。结果表明:NECVI能够较好表征东北低涡的气候效应;夏季东北冷涡强度与降水存在显著的正相关,东北冷涡强年,降水偏多,前期2月北半球环状模(NAM)偏弱;东北冷涡偏弱年,降水偏少,前期2月NAM偏强。此外,夏季东北冷涡与前期的中国近海海温存在显著的负相关,前期NAM和中国近海海温的异常可以作为夏季东北冷涡异常的一个前兆信号,进而为东北地区夏季降水异常的预测提供参考依据。     

东北夏季降水异常的年代际、年际构成及成因分析

利用NCEE／NCAR再分析月平均海平面气压资料、中国160站月降水资料、英国气象局和英国大气资料中心月平均海表温度资料，使用周期分析、奇异值分解和旋转EOF分析方法，分析了东北夏季降水异常的年代际、年际构成及成因。结果表明：(1)东北夏季降水异常构成中年代际、年际变化相对均衡，在局地年际变率中，东、南部年代际变化略强于西、北部。(2)在年代际、年际尺度上，东亚夏季风增强(减弱)，则东北降水偏多(偏少)。(3)E1 Nino事件与东北区夏季风异常无直接联系．故与东北夏季降水关系不密切。     

近几十年青藏高原夏季风变化趋势及其对中国东部降水的影响

根据NCEP/NCAR、NCEP/DOE和ERA40再分析资料以及中国596个台站逐月降水观测资料,利用相关分析、小波分析和交叉谱分析等统计方法,分析了近几十年青藏高原夏季风变化趋势及其对中国东部降水的影响,探讨了影响高原夏季风长期变化的可能原因.结果表明:高原夏季风具有年际和年代际的多时间尺度变化特征,在1958～2...     

中国西部OLR与秋季降水的关系

利用中国西部280站地面降水资料和NCEP再分析OLR资料,采用EOF、相关分析方法,分析了中国西部OLR与降水的关系.结果表明:(1)中国西部秋季OLR高值区与降水低值区相吻合,OLR低值区偏于降水高值区一侧.秋季OLR和降水具有显著的反相变化趋势.(2)西部秋季各月OLR与降水有大片显著的负相关区存在,在西北和东南...     

巴丹吉林和腾格里沙漠降水特征初步分析

巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠作为中国北方最重要的两大沙漠,降水对其形成和演变意义重大。本文利用2008~2013年中国降水融合资料以及2010年8月19日NCEP再分析资料、地面台站观测资料,对比研究了巴丹吉林和腾格里两大沙漠区的降水时空分布特征和一次典型降水个例。结果表明:(1)巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠地区的降水主要集中在5~9月,其它月份降水量均较少;(2)降水融合资料能够细致地刻画出两大沙漠不同季节日均逐时降水量的变化特征;(3)通过个例分析发现,沙漠周边站点资料无法全面反映整个沙漠的降水情况,而降水融合资料显示的降水过程与NCEP资料的高空形势以及要素场分布有很好的对应关系,能够较为细致地反映沙漠降水的全貌。