气候模拟与预测效果的统计学与动力学诊断分析

文章简要介绍了气候模拟与预测结果诊断分析的必要性及目前状况，初步探讨了在气候模拟与气候预测中瞬态变波（或天气尺度波动）的作用，误差产生，增长和传播规律及海－气相互作用问题，结果表明；（１）尽管瞬变波平均流和低频异常有重要作用，而且在气候模式长时间的积分过程中一般不能预报出每个单个的天气过程或瞬变波（逐日预报的可预报性一般仅为两周左右）但气候模式还是能用来做长时间的数值积分进行气候模拟与这可能是因为     

气候统计诊断与预测方法研究进展———纪念中国气象科学研究院成立50周年

概述了近50年来中国气象科学研究院在气候统计诊断与预测方法方面的研究进展。20世纪60年代, 我国气候学者引入统计学方法, 结合我国的气候特点, 开展了气候统计分析与预测的研究; 70年代至80年代期间, 中国气象科学研究院首先将模糊集理论和灰色系统推向大气科学的各个领域, 并在应用推广工作中做出了积极的努力; 进入20世纪90年代, 利用气候统计诊断与预测新方法对气候系统进行更深入地研究, 得到许多新的观测事实, 不仅涉及气候趋势与突变诊断、年代际振荡, 多尺度变率相互作用, 还涉及气候异常成因的研究。同时, 提出和发展了一系列统计预测的新方法, 并已在气候业务预测和气象决策服务中发挥了作用。     

气候动力学与气候预测理论的研究

主要概述了中国科学院大气物理研究所近些年来在气候动力学与气候预测理论研究领域的若干重要研究进展.通过对气候系统变化多尺度特征及其动力学的分析和研究,提出了一系列气候系统动力学理论,并在此基础上提出了适合于我国季风气候特点的气候预测理论和方法,在国际上率先开展了跨季度数值气候预测,进一步建立了先进、完善的短期数值气候预测系统,并应用于我国夏季旱涝预测业务.这些工作既带有极大的基础性意义,同时也具有巨大的应用价值,为我国大气科学及气候科学乃至环境科学的研究提供了重要工具.     

美国第21届气候诊断与预测年会

文章介绍了１９９６年１０月２８日到１１月１日在美国亚拉巴马州的亨茨维利召开的美国第２１届气候诊断年会，着重讨论了如下７个问题；当前的气候异常、亚洲季风与ＥＮＳＯ、年代际气候变率、两到月尺度数值预报、季度数值预测研究、带地区的统计预报及气候业预报。     

对“气候”定义的认识

从气候发展的角度，分析了不同时期人们对气候概念的认识，并对此提出了几点看法。     

贵州气候诊断及其未来变化趋势预测

本文根据省内31个站1961～1990年资料，对贵州的气温、降水年型进行气候诊断，对气候变化趋势和周期变化进行分析．结果表明，气温和降水的年型分类，基本上是暖年多于冷年，少雨年多于多雨年。冬温明显上升，冬暖夏凉的特点更趋明显，降水呈明显减少趋势。预测90年代后期的气温在连年下降之后，本世纪末将再次上升。夏季降水的干湿交替将以3年为主周期的长度更迭，本世纪末的降水将再度减少，但不会出现大旱。     

美国第23届气候诊断与预测年会

介绍１９９８年１０月于佛罗里达州召开的第２３届气候诊断与预测年会，着重讨论了如下７个问题：１９９７年／１９９８年厄尔尼诺，１９９７／１９９８年ＥＳＮＯ的预测，ＥＮＳＯ影响的研究ＥＮＳＯ的年代际变率，年代际气候变率，气候预测业务及气候可预测性研究。     

开平市非汛期暴雨的气候统计特征分析

每年的10月至次年3月,是开平的非汛期,相对于汛期(4～9月)来讲,这一时期的雨量呈骤减趋势,总雨量约占年总雨量的17．5％,是一年中相对干旱少雨的季节。     

气候系统性态行为复杂性的探索

用滑动t-检验方法(Moving t-tcst technique)对中国东部部分地区年降水量序列进行阶段分析,从各阶段气候性态频率分布特征得到启示．对气候系统性态行为的复杂性进行探索。提出气候系统性态行为的确定性与随机性份额比接近Fibonacci数(黄金分割比)的假设。用信息论的方法对气候变量的不确定性做了定量计算和分析，讨论了气候预测的局限性．提出气候预测(以年降水量为例)准确率的理论上限在中国北方可能为75％左右：在中国南方可能为80％左右。     

中国气候预测研究与业务发展的回顾

天气预报是指一周内至两周时间尺度的气象预报,而月季及以上时间尺度的预报则属于气候预测范畴。中国的气候预测起步很早,无论在研究工作中还是在业务应用上都取得了显著成就。文中扼要回顾了这些研究和业务发展成就,重点包括:对于季风和梅雨、寒潮的早期认知和后期研究发现、早期气候预测业务发展概况、动力气候预测的早期探索、动力-统计气候预测方法的研制和应用、气候预测模式的发展以及初始化和多模式集合预测、东亚气候系统变异的全方位探索、气候预测范畴的不断拓展和气候预测研究的不断创新。也对未来气候预测研究和业务发展提出了几个重大挑战性课题,涉及不同时间尺度气候变异过程之间的相互作用、季节内至年代际气候预测、气候系统模式及初始化、动力-统计相结合的气候预测方法等方面。     

中国"代"尺度气候预测

将子波分析技术与随机动力学相结合,提出了突变点数建模代尺度气候预测新技术—突变点数建模技术,并将该技术应用于中国不同地区代尺度的干湿驰豫时间的预报。研究结果表明,在代尺度上,我国北方、西南和东南气候灾害频繁,南方多涝,西北和北方(不包括东北)则多旱。由于该技术是关于时间序列建模的,故可以应用到水文、地震、生态等领域有关的建模和预测。     

营口市高温天气气候特征及其预报

用营口市所管辖3个站1981～2000年的日最高气温资料，查找大于等于33℃高温个例，统计分析了高温当日的气象要素特征；根据近20年历史天气图等资料，系统总结了营口市高温的天气气候特征和高温出现的高空、低空及地面形势场特征。运用经验性预报方法，提取预报指标；结合各种数值预报产品，进行逐条检验是否符合条件，最后建立经验性预报模式。建立的大于等于33℃高温的预报方法，经近几年的检验，能够比较好地预测夏季高温天气。     

新疆单站气温短时预报的气候统计方法试验

以塔城站为例在分析单站气温日变化基本特征的基础上,就云量、风向风速等对气温变化的影响进行了分级,统计了各月2～6h的分类气温平均变量,探讨采用分类气温平均变量制作6～12h短时气温的客观统计预报方法,经检验和试用效果较好。     

文昌市雷暴气候统计特征

通过对文昌46年来的雷暴资料进行整理统计分析,总结出文昌市雷暴出现的基本气候特征,雷暴日的年际变化和月份更变分布的规律及温度和地形特征。对雷电灾害防御有一定的指导意义。     

几种降水集成预报方法的对比分析

采用多数表决集成法、评分权重集成法、多元回归集成法对承德市两来系统形成的降水进行晴雨和分级集成预报试验.结果表明:在每种单一的数值预报方法TS值均较高,总体预报质量相差不大的情况下,多数表决集中集成法可大幅度提高预报准确率;如果几种数值预报对于降水分级预报的预报准确率相差较大时,可采用评分权重集成法来提高总体预报质量;在样本足够的条件下,细化的预报结果多元回归集成法是晴雨预报和分级降水预报中比较可行的集成方法之一.     

三峡库区高温气候特征及其预测试验

根据三峡库区及其周围35个气象站1961—2008年的逐日最高气温资料,分析了库区高温的时空变化特征;采用经验模态分解方法,探讨了近48年来三峡库区年均高温日数和日平均最高气温序列的振荡模态结构特征;利用均生函数模型作均值生成函数延拓,借助BP神经网络构建了一个新的预测模型,对三峡库区高温日数和最高气温进行了预测。结果表明,过去48年间,三峡库区年均高温日数为24.07天,高温日的平均最高气温为36.69℃,以3～5a和16a为显著振荡周期,在20世纪80、90年代为弱负距平,而在其他时期都为正距平。三峡库区高温日数分布呈北部多、东南部少的特征,高温日的平均最高气温以东南部较低,东北部较高。模型预测值与实际值的对比分析表明,该预测模型具有一定的实用性,不仅能够较好地拟合三峡库区高温的历史实况,而且对未来5～10年的演变趋势也具有一定的预报能力;对偶发极端气候事件的预测尚有待进一步提高。     

温州地区雾霾气候特征及其预报

利用温州8个气象站点近40年的雾日和霾日统计资料,从时间和空间两方面分析了温州雾、霾日数的气候特征和变化规律。结果表明, 1971—2008年期间,温州市区（平原）地区雾日数显著减少,洞头（海岛）地区雾日数缓慢减少,泰顺（高山）地区雾日数呈波动式缓慢增长,21世纪初有明显增多;温州地区霾日数,除泰顺（高山）地区缓慢增长外,总体呈快速增多趋势,增多开始发生在20世纪70年代后期,21世纪初霾日数显著增加,其中永嘉和瑞安增加最快。温州雾日数冬春多,夏秋少;霾日数冬季最多,夏季最少。同时,利用近年来气象部门与环保部门联合开展的空气质量预报产品,如空气污染指数（API）,建立雾、霾预报方法。统计2004—2009年间的雾、霾与空气污染指数的相关关系,并兼及晴雨天气条件,总结出包含晴雨、空气污染指数及雾、霾3要素的线性公式,作为预报雾、霾工具。经检验,效果较好,预报未来24 h雾、霾准确率达57%～66%。并通过编程实现计算机自动预报。     

自适应多分辨数据滤波器及其在我国气候诊断中的应用

本文以小波分析的多分辨分析理论为基础，建立了一个自适应的多分辨数据滤波器。该滤波器不仅具有传统方法所不具有的局部化、多层次、多分辨的优点，而且对于突变点的判断也象M-K方法一样的精确。此外，该滤波器还具有可以同时判别多个突变点而不改变原时间序列的大尺度结构的优点。本文的应用表明:中国近百年来的气温变化主要经历了三个持续近30年的冷暖交替，它们分别是1919年以前的偏冷期；1920年至1954年的偏暖期和1955年至1986年的偏冷期。对应于这种较大时间尺度的气候演变，中国的气温变化表现出了十分明显的突变特性，其冷暖交替的突变点分别发生在1920年、1955年和1987年。对应于较小时间尺度的气候演变来说，中国近百年来的气温变化则增加了更多冷暖交替的层次结构和突变点。云南近百年来的气温变化与中国的气温变化是基本一致的，但与北半球和全球的气温变化并不完全一致，其中最主要的差异是北半球和全球的气温变化在1955年至1978年是一个极弱的偏冷期，1979年发生明显增暖的突变，而云南和中国的气温变化在1955年至1986年则是一个极强的偏冷期，从1987年开始才出现明显增暖的突变。     

初夏暴雨综合物理诊断预报自动化系统

简要介绍了一个与ＳＴＹＳ接口的省－市－县配套的市级暴雨综合物理诊断预报自动化系统,即市台根据省台的指导预报信息,启动市台预报系统作出响应,再结合县站单站预报指标,综合判断作出全区预报。     

一种局地非线性气候动力统计模型及其预报试验

根据反演建模理论，在引入一次样条函数的基础上，设计了一种局地非线性气候动力统计模型及其一整套反演方案。其实质是用逐段线性化的研究局地气候演化的非线性特征。作为初步试验，利用云南省18个测站1956年1月－1990年12月逐月温度距平和逐月雨量距平率的时间序列，反演得到一组近似描述云南省局地气候系统的非线性动力统计方程，应用反演获得的此非线性动力统计方程进行了云南省18个测站1991年1月－1994年12月逐月温度距平和逐月雨量距平率的预报试验。试验结果表明，温度距平和雨量距平率的拟合准确率分别约为78％和64％；温度距平和雨量距平率的外推预报准确率分别为75％和63％。表明此模型具有一定的拟合和预报能力，同时具有良好的稳定性。