地极移动与河川径流的关系研究

在总结地极移动(以下简称极移)和径流之间可能存在的相互作用机制的基础上,利用受人类活动影响较少的青藏高原雅鲁藏布江的月径流资料和极移资料以及格兰杰因果关系检验方法,从统计学角度探索了在月、季和年尺度上,极移变化与径流变化之间可能存在的联系。结果显示,在月尺度上,极移X分量变化量在滞后1~8个月和10~21个月后是径流变化量的格兰杰原因;极移Y分量变化量在滞后1~9个月和17~24个月后是径流变化量的格兰杰原因。在季尺度上,极移X分量变化量只有在滞后2个季的情况下是径流变化量的格兰杰原因;而极移Y分量变化量在滞后4~6个季的情况下是径流变化量的格兰杰原因。在年尺度上,未检测出格兰杰因果关系。从径流到极移的检测中发现,月尺度上,径流变化量在滞后3~25个月后为极移X分量变化量的格兰杰原因;径流变化量在滞后1个月和3~25个月后为极移Y分量变化量的格兰杰原因。在季尺度上,径流变化量在滞后2~8个季的情况下是极移X分量变化量的格兰杰原因;径流变化量在滞后1~8个季后是极移Y分量变化量的格兰杰原因。在年尺度上,未发现径流变化量和极移变化量存在格兰杰因果关系。在月、季和年尺度上,极移变化量和径流变化量的不同格兰杰因果关系表明,利用极移资料可能在月和季尺度上提高资料稀缺区域的水文预测精度。     

中国近百年地面温度变化自然因子的因果链分析

采用格兰杰(Granger)因果检验法,从自然因素的角度,即从天文因子(太阳黑子数SSN)和地球运动因子(地极移动X方向和Y方向)的角度,对我国近百年地面温度(TC)的变化进行了归因分析。所得结果如下:滞后1~11年内,SSN都不是TC的Granger原因;对于TC和极移X方向,当滞后6年时信度最高,此时极移X方向是TC的Granger原因(87%信度)。研究结果可能暗示,极移X方向的变化可能会导致6年后中国地面气温的变化。     

宇宙-地球物理因素在天气气候上的反映及其在长期天气预报中的应用

中国科学院地理研究所气候研究室长期天气预报组1976年3月在“从宇宙-地球物理因素研究天气气候和长期天气预报的几个问题”一文中,提出内容要点有:一、宇宙-地球物理因素在天气气候上的反映1.地极移动振幅的6—7年周期在气候上有明显的反映。如近年来发现贵州地区极移振幅高值年的降水量以正常或多雨为主,云南水旱有7年周期,豫东平原旱情有7年周期,华北降水也有7年周期,汉口、     

地球极移振幅和相位的长期变化特征及预测研究

利用来自国际地球自转参数服务局(International Earth Rotation Service,IERS)的1900—2013年极移数据,计算其振幅和相位序列,基于EMD(empirical mode decomposition)和LS-SVM(least squares support vector machines)方法,分析了极移振幅和相位的长期多时间尺度变化特征,并预测了极移的未来走向。结果表明:极移振幅变化在1900—2013年主要以增加趋势和6.2a的周期为主,而极移相位变化主要以趋势和低频变化为主;采用EMD对原始信号进行分解,对得到的一系列分量进行LS-SVM建模预测,对极移振幅和相位的预测是有效的;未来极移振幅将进一步加大,地极存在向约68°W的长期漂移趋势。     

冬季乌拉尔山阻塞高压建立和维持与位势高度季节内振荡的联系

冬季乌拉尔山阻塞高压(以下简称乌山阻高)是导致我国出现大范围寒潮天气的重要影响系统,探究其建立和维持过程与位势高度季节内振荡的联系能够为我国延伸期天气预报及短期气候预测提供参考因子。本文基于欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)提供的1979/1980-2019/2020年ERA5逐日再分析数据,采用主、客观相结合的方法,筛选得到114次冬季乌山阻高事件,累计阻高日数591天。利用功率谱分析、相关分析、合成分析等统计方法,分析乌山阻高与500 hPa位势高度季节内振荡之间的可能联系。结果表明：(1)近41年冬季乌拉尔山地区位势高度存在10～20天、 30天及45天左右的显著周期。通过多尺度分析发现,在乌山阻高建立与维持期间位势高度的不同时间尺度分量贡献不同,其中对乌山阻高建立贡献最大的是10～20天的准双周位势高度正异常,阻高维持则决定于20～80天的季节内尺度位势高度正异常。在阻高建立和维持过程中,准双周位势高度异常具有自西向东的传播特征,季节内尺度位势高度异常无明显传播。(2)根据两...     

气候场的主分量逐步回归预测模型及应用

提出一种气候场的主分量逐步回归预测模型,该模型将气候场的预测变成对该场主分量的预测。提取对气候场变化有重要影响的500 hPa高度、太平洋及印度洋海温和全球海平面气压等含不同区域不同季节的因子场的前若干个含高信息量的优质主分量因子。通过相关筛选和双重检验逐步回归,建立气候场的主分量的预测方程,由此就建立气候场与多个因子场之间的联系,但是模型却仍然保持着两个场相关的特点。根据气候场的特征向量的近似不变性,将其与主分量配合进行反算,从而得到气候场的预测。以广东汛期降水预测作为试验例子,计算了它的主分量,分析了它的时空分布特征及分类,对2003—2005年的分布作预测并与实测分布作比较及进行误差检测,发现预测效能显著。有关预测的年限、区域范围、要素和因子的物理背景等问题有待进一步研究。     

一次飑线过程对流稳定度演变的诊断分析

针对2016年5月2日发生在华东地区的一次飑线过程,利用WRF模式进行高分辨率数值模拟。在成功模拟飑线发生、加强和移动的基础上,对此次过程中对流不稳定特征以及引起对流稳定度变化的原因进行诊断分析。结果表明:（1）在降水发生前,低层大气表现为对流不稳定;降水发生后,对流不稳定能量得到释放,大气趋于稳定。为了分析引起对流稳定度变化的原因,推导了局地直角坐标系中相当位温垂直梯度的倾向方程,其中位势散度是引起位势稳定度局地变化的主要强迫项。在弱降水区,低层位势散度为负值,有利于增强位势不稳定;强降水区及其前沿为位势散度正值区,倾向于抑制位势不稳定。在强降水区低层,位势散度的主要分量为垂直风切变项,代表垂直风切变和大气湿斜压性的综合作用;高层的主要分量为散度项,代表水平散度和位势稳定度的耦合作用。（2）位势散度能综合表征降水区上空垂直风切变、大气湿斜压性、水平辐合辐散和大气位势稳定度变化等特征,因而与降水联系紧密。本文利用位势散度对飑线降水进行预报,结果表明,位势散度与小时观测降水在时间和空间上吻合较好,对降水区有一定的指示意义,可以为飑线降水业务预报提供参考。     

Deformation characteristics of the ‘7.20' heavy rainfall event in North China

本文通过将变形引入到非均匀饱和湿大气动力框架下的非地转Q矢量中验证了变形对驱动与强降水有关的垂直运动中的重要性。进一步,为了将变形更好地应用于降水诊断,将变形与其他动热力因子结合,提出位势形变参数,并推导了其倾向方程。研究表明,位势形变与强降水有密切相关性,其包含与降水有关的关键动热力要素,从而使位势形变能够抓住强降水产生的动热力学要点,对降水有良好指示追踪意义。     

新、旧气候态的差异及对东北地区气候业务的影响

选取参与东北地区短期气候预测业务质量评估的53个气象站的月平均气温、降水资料,NCEP/NCAR再分析的月平均500 hPa位势高度场资料,以及由NOAA重构的海温场资料,对比了新、旧气候平均态下,冬、夏季东北地区气温、降水及全球500 hPa位势高度场及海温场差异, 并分析了气候平均值改变对气候变化、影响评价和预测业务的影响。结果表明：就东北大部分地区而言,新气候态（1981-2010年）表征的气候较旧气候态（1971-2000年）更暖湿;新气候态的全球500 hPa位势高度值和海温值较旧气候态均有所增大;新气候态下东亚大槽强度和西伯利亚高压强度变弱是造成东北冬季气温升高的主要原因;西太副高和鄂霍次克海阻塞高压强度增强,是造成东北地区大部分月份降水量增加的主要原因;而东北冷涡强度减弱是造成东北地区6月降水量减少的主要原因;9月和10月降水量减少可能与海温的变化有关。气候平均值的改变会对气候业务产生影响,如需对冷冬事件和ENSO事件重新评估,对极端事件重新分析,及对要素预报量级和趋势产生影响。     

近50年影响内蒙古汛期降水的气候因子分析

利用1951—2000年内蒙古地区11个站的月降水资料，总结了该地区汛期(6—8月)降水的年代际和年际变化特征，分析了汛期降水变化与各气候因子的关系。结果表明，内蒙古中西部地区汛期降水存在10年尺度的气候振动，东部和呼和浩特地区存在20年尺度的气候振动。西太平洋副热带高压、夏季东亚季风、青藏高原位势高度、ENSO事件对内蒙古地区汛期降水均产生不同程度的影响。