气候变化对典型气象年数据的影响及能耗评估——以中国北方大城市天津为例

本文以中国北方城市天津为例,采用Sandia及Danish两种方法生成典型气象年（TMY）数据,并借助TRNSYS软件模拟得到3个时段（1961-1990年、1971-2000年和1981-2010年）典型办公建筑的逐时负荷,评估气候变化对典型气象年数据及模拟负荷的影响。结果表明：Sandia和Danish生成典型气象年的方法在天津均有较好的适用性,Sandia方法采用6个气象要素生成的典型气象年数据代表性满足要求。受气候变化影响,典型气象年数据变化较大,采暖期（11月-翌年3月）较制冷期（6-9月）的变化更明显;从30年均值差异看,1981-2010年相对于1961-1990年,建筑供热负荷减少5.2%,而制冷负荷增加1.6%。因此,在使用典型气象年数据进行建筑设计能耗评估时需充分考虑气候变化的影响,加快典型气象年数据的生成和更新工作。基于天津现行使用的典型气象年数据模拟得到的办公建筑制冷负荷较1981-2010年偏低6.7%,供热负荷偏高4.7%。表明采用现行典型气象年数据进行建筑能耗评估时,会造成制冷负荷偏低,供热负荷偏高,从而降低人体舒适度及造成供热能源浪费。     

典型气象年生成方法及原始气象数据质量分析

准确分析建筑热环境性能及其能耗需要代表当地平均气候状况的逐时典型气象年数据。根据我国现有的4次定时气象数据,选取建筑气候标准(GB50178-93)的7个气候区的代表城市,运用美国Sandia典型气象年方法,产生了代表城市的建筑能耗模拟分析用标准气象年数据。着重论述了针对原始气象数据的缺测情况,在生成典型气象年时的数据处理过程和质量控制原则,为建立和完善我国建筑节能用标准气象数据库提供了前期的理论分析基础。     

四川地区隆冬冷暖年大气环流及天气特征分析

利用NCEP再分析资料及实况资料,分析四川地区1951~2007年1月典型冷、暖年及2008年1月四川低温雨雪冰冻天气的大气环流特征,发现:东亚冬季风异常偏强(偏弱)与四川隆冬季节气温偏低多阴雨雪天气(气温偏高晴少雨雪天气)明显相关,冷年表现为500hPa极涡在亚欧地区强度显著偏南(偏强),南支低槽活跃,西伯利亚~蒙古地面冷高压偏强,四川地区850hPa气温偏低,0℃线偏南,为明显的反气旋距平风场,低层湿度增加,暖年则与之相反。      

西南地区东部夏季典型旱涝年的OLR特征

利用1959—2006年西南地区东部20个测站的逐日降水量资料和1979—2006年全球OLR（Outgoing Longwave Radiation）逐日格点资料, 分析了西南地区东部夏季典型旱涝年OLR的异常特征。结果表明： 按照区域降水指数可确定3个典型干旱年（2006, 1994和1997年）和3个典型洪涝年（1998, 1980和1993年）, 而1998年和2006年分别是1959年以来西南地区东部降水偏多和偏少最明显的年份。西南地区东部典型旱涝年夏季OLR分布有明显的差异, 洪涝（干旱）年, 从青藏高原东部一直到江淮地区OLR值偏低（高）, 同时孟加拉湾南部及赤道东印度洋地区OLR值也偏低（高）, 而菲律宾及其附近地区OLR值偏高（低）。从3个关键区平均的逐日变化来看, 赤道东印度洋地区对流活动典型涝年强于典型旱年, 菲律宾及其附近地区对流活动则是旱年强于涝年, 青藏高原东部至江淮流域地区（包括西南地区东部）极端涝年盛行上升运动。涝年热带地区的ITCZ以向西移动的特征为主, 而旱年热带地区的ITCZ夏季前期则以向东移动的特征为主。典型涝年孟加拉湾南部及赤道东印度洋地区的对流北传的特征较明显, 6月中旬以后大部分时间可以传到30°N以北, 典型旱年孟加拉湾南部及赤道东印度洋地区的对流主要呈现南北振荡、 偶有中断的活动特征, 很少时间能达到30°N。低纬热带地区关键区域OLR 5～9月一般都具有准40天左右的显著低频变化周期, 而准12～15天的准双周变化周期在部分时段也显著。典型涝年夏季OLR 40天左右低频对流经向和纬向传播在西南地区东部区域得到加强, 低频对流偏强, 引起降水偏多, 而典型旱年夏季则相反, OLR 40天左右低频对流经向和纬向传播在该区域得到削弱, 低频对流偏弱, 引起降水偏少。     

ECC方法在中国夏季气温预测研究中的应用

以中国夏季气温为预测对象,选取东亚地区冬季500 h Pa高度场、海平面气压场、地表温度场和850 h Pa温度场为预测因子,采用1951~2009年去趋势处理后的资料,通过变形的典型相关分析(Barnett-Preisendorfer Canonical Correlation Analysis,BP-CCA)方法分别建立单因子预测模型,再利用集合典型相关分析(Ensemble Canonical Correlation,ECC)方法建立集合预测模型,对中国夏季气温进行基于交叉检验方法的预测试验,然后利用2010~2014年的资料对中国夏季气温进行独立样本检验。通过分析BP-CCA模态可知,一对BP-CCA模态的空间型在一定程度上可以反映预报因子场和对象场的遥相关特征。通过基于交叉检验方法的预测试验表明环流场和热力场均能为气温提供预测信息。ECC预测模型综合了各个预报因子的在不同地区的预报技巧,比单因子BP-CCA预测模型有更高、更稳定的预报技巧。独立样本检验表明ECC模型与单因子BP-CCA预测模型相比,对中国夏季气温有更高、更稳定的实际预测能力,对气温季节预测具有参考价值。     

宁夏气温变化趋势及环流差异特征分析

利用宁夏20个气象站1961-2004年基本气象资料,结合同期NCEP/NCAR全球月平均再分析资料,对近44 a气温变化趋势及气温偏暖和偏冷时段的环流背景场特征,以及气温典型偏高和偏低年的环流差异特征进行合成对比诊断分析.结果表明:1961年以来,宁夏气温总体呈上升态势,60年代,气温为偏冷时段,90年代以后处于气温显著上升的偏暖时段;在偏冷时段,极涡位于贝加尔湖北部,河套地区受贝加尔湖东部低压底部平直气流控制;在偏暖时段,东亚大槽相对偏东,河套地区受较强的西北气流控制.气温偏高年,乌拉尔山冷低压强度偏弱,亚洲北部的冷空气主体偏北,河套地区主要受偏东气流控制,宁夏处于温度正距平区;气温偏低年,极地到贝加尔湖附近冷空气东移南下,河套地区西风明显加强,宁夏位于强的温度负距平中心的底部.气温偏高和偏低年的环流分布特征与偏暖和偏冷时段的环流背景场基本一致.     

栾川县近40年气候变化分析

利用1961～2000年栾川站气象资料，分析了栾川县气候变化特征，结果表明：近40年来栾川气温呈上升趋势，年降水量和平均湿度呈下降趋势，光照呈增加趋势；降水的年变化趋势与气温年变化之间，有气温偏低时期降水偏多、气温偏高时期降水偏少的反相位关系。     

冬季气候影响评价

冬季（1995年12月～1996年2月）平均气温北疆正常，南疆正常略偏低；降水北疆正常，南疆正常略偏多，灾害性天气少于往年。冬季北疆大部地区积雪偏薄。1气候概况1．1气温季平均气温，北疆地区为－12．5℃，南疆地区为－8．4℃，与常年同期比较，北疆正常，南疆正常略偏低。各月气温变化情况：12月气温正常，月平均气温北疆北部的阿勒泰地区偏高2．2～4．1℃，北疆西部的伊犁地区偏低1．0～2．2℃，北疆沿天山一带除乌鲁木齐偏高2．0．C，其余大部地区接近常年；南疆地区除哈密、那善、巴音布鲁克偏低2．l～5．3C，其余大部地区接近常年。l…     

岳阳城区空气污染的变化特征及气象影响因素

根据2003年12月至2013年12月空气污染资料, 对岳阳城区空气污染的变化特征及气象影响因素进行了分析,探讨了2013年岳阳城区出现的典型空气污染过程的天气实况、大尺度环流背景及成因。结果表明：近10年来,岳阳城区API指数呈显著下降趋势。冬季空气污染最严重且年际变化较大,而夏季空气污染相对较轻且年际变化较小。1—12月API指数基本呈V形变化,且具有冬半年（10月至次年3月）偏高,夏半年（4—9月）偏低的变化规律。工业布局、主导风向、地理条件等导致岳阳城区空气质量具有显著的时空分布。气温日较差大、逆温等大气处于稳定状态下空气污染加重。本地气象和外地输入因素导致2013年岳阳城区出现一次比较典型的空气污染过程。用多元回归方法建立的API指数预报方程表明,气象要素和天气现象对岳阳城区API指数有显著影响。     

我国东南夏季干旱指数的ECC预测方法

根据中国东南夏季气温和降水显著负相关的特点,构造合适的干旱指数。选取美国NCEP／NCAR再分析月平均海表温度场、北半球500hPa高度场、亚欧大陆表面温度场作为预测因子,取由国家气象中心整理的中国160站月平均降水和温度资料计算出的东南部干旱指数作为预测对象,采用集合典型相关分析方法（ensemble canonical correlation,ECC）预测东南夏季干旱指数。预测与实况之间的空间相关性和时间相关性均表明,该方法优于单因子场典型相关分析（canonical correlation analysis,CCA）预测方法,其中采用超级集合平均法又比等权集合平均法具有更高的预测技巧。     

加强业务管理提高测报质量

我局从1999～2003年,测报工作连续4年未出现错情,在此期间共有1个250个班,9个百班无错通过上级业务部门验收.在仪器保管、使用、维护上符合要求,对外报送的各种表、簿都能做好出门合格.     

On the forecast of the onset and end of the convective season in the Amazon

Summary ?Some features of the climate system that can be considered predictors of the onset and end of the convective season over the Amazon were identified using one-month lag correlations and field composites. The fields analyzed were sea surface temperature (SST), outgoing long-wave radiation (OLR), vertical velocity and upper tropospheric winds. Warm (cold) anomalies in the SST in the tropical North Atlantic and the Caribbean Sea tend to be associated with delayed (early) onsets. Likewise, there is a tendency towards a delayed (early) end of the convective season with cold (warm) anomalies in these ocean regions. In addition, the SST in the cold tongue region of the equatorial Pacific is negatively, though weakly correlated with the onset date. The signal of this SST is more evident in the case of the end date, which is earlier with respect to its mean date in most of El Ni?o cases. The convective activity intensity itself conditions the onset and the end of the convective season, as it is evidenced by the behavior of the OLR and the vertical velocity fields. The more (less) intense the convective activity over South America during the preceding month, the earlier the onset and the later the end of the convective season on the Amazon region. The prediction of the onset and end dates of the convective season in the Amazon region was explored using a simple multiple regression technique based on the variables that have shown precursor signals with respect to these dates. The correlation coefficient between the predicted and the observed onset date is 0.81, and in the case of the end date, it is 0.76. The skill to predict early, delayed and normal categories was high, since in more than two thirds of the cases the category was successfully predicted, and there were no predictions of categories opposed to those observed. Received July 23, 2001; revised February 22, 2002; accepted April 26, 2002     

Comparing the theoretical versions of the Beaufort scale, the T-Scale and the Fujita scale

2005 is the bicentenary of the Beaufort Scale and its wind-speed codes: the marine version in 1805 and the land version later. In the 1920s when anemometers had come into general use, the Beaufort Scale was quantified by a formula based on experiment. In the early 1970s two tornado wind-speed scales were proposed: (1) an International T-Scale based on the Beaufort Scale; and (2) Fujita's damage scale developed for North America. The International Beaufort Scale and the T-Scale share a common root in having an integral theoretical relationship with an established scientific basis, whereas Fujita's Scale introduces criteria that make its intensities non-integral with Beaufort. Forces on the T-Scale, where T stands for Tornado force, span the range 0 to 10 which is highly useful world wide. The shorter range of Fujita's Scale (0 to 5) is acceptable for American use but less convenient elsewhere. To illustrate the simplicity of the decimal T-Scale, mean hurricane wind speed of Beaufort 12 is T2 on the T-Scale but F1.121 on the F-Scale; while a tornado wind speed of T9 (= B26) becomes F4.761. However, the three wind scales can be uni-fied by either making F-Scale numbers exactly half the magnitude of T-Scale numbers [i.e. F′half = T / 2 = (B / 4) − 4] or by doubling the numbers of this revised version to give integral equivalence with the T-Scale. The result is a decimal formula F′double = T = (B / 2) − 4 named the TF-Scale where TF stands for Tornado Force. This harmonious 10-digit scale has all the criteria needed for world-wide practical effectiveness.     

准两年振荡对大气中微量气体分布的影响

NCAR的包含化学、辐射、动力相互作用的两维模式（SOCRATES）移植回国后进行了初步的模拟试验,用以研究某些对环境问题重要的微量气体的化学、辐射、动力传输过程。在不考虑极地平流层云和气溶胶表面非均相化学等情况下,模式积分多年,计算结果稳定,模拟的风场、温度场显示出正常的季节变化,模拟的微量气体分布与卫星实测资料对照,结果也比较一致。为了探讨热带平流层风场的准两年周期振荡（QBO）对平流层微量气体分布的影响,我们做了QBO强迫的数值试验,即在模式中加入QBO强迫,并与不考虑QBO强迫的模拟结果对比。结果表明,QBO与其相关的次级环流所引起动力输送的变化,使平流层微量气体分布发生变化。     

Analysis of the Characteristics of the Low-level Jets in the Middle Reaches of the Yangtze River during the Mei-yu Season

Here, we analyze the characteristics and the formation mechanisms of low-level jets(LLJs) in the middle reaches of the Yangtze River during the 2010 mei-yu season using Wuhan station radiosonde data and the fifth generation of the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts(ERA5) reanalysis dataset. Our results show that the vertical structure of LLJs is characterized by a predominance of boundary layer jets(BLJs) concentrated at heights of 900–1200 m.The BLJs occur most frequently at 230...     

Quantifying the uncertainty of the annular mode time scale and the role of the stratosphere

The impact of high resolution modern vegetation cover on the West African climate is examined using the International Centre for Theoretical Physics Regional Climate Model implementing the NCAR Community Land Model. Two high resolution 25 km long-term simulations driven by the output from a coarser 50-km resolution simulation are performed for the period 1998–2010. One high resolution simulation uses an earlier and coarser-resolution version of plant functional type distribution and leaf area index, while the other uses a more recent, higher-quality, and finer-resolution version of the data. The results indicate that the new land cover distribution substantially alters the distribution of temperature with warming in Central Nigeria, northern Gulf of Guinea and part of the Sahel due to the replacement of C4 grass with corn; and cooling along the coastlines of the Gulf of Guinea and in Central Africa due to the replacement of C4 grass with tropical broadleaf evergreen trees. Changes in latent heat flux appear to be largely responsible for these temperature changes with a net decrease (increase) in regions of warming (cooling). The improved land cover distribution also results in a wetter monsoon season. The presence of corn tends to favor larger precipitation amounts via more intense events, while the presence of tropical broadleaf evergreen trees tends to favor the occurrence of both more intense and more frequent events. The wetter conditions appear to be sustained via (1) an enhanced soil moisture feedback; and (2) elevated moisture transport due to increased low-level convergence in regions south of 10N where the most substantial land cover differences are present. Overall the changes induced by the improved vegetation cover improve, to some extent, the performance of the high resolution regional climate model in simulating the main West African summer monsoon features.     

流场配置及地形对西南低涡形成的动力作用

本文采用定常二层模式讨论较小地形及高、低层流场配置对西南低涡形成的动力作用。指出了西南低涡的形成是与盆地、河谷以及其上气流分层有关的一种定常态.在上、下为西风分层时期,低层的浅薄暖湿西风有利于西南低涡的形成.在上、下为东、西风分层时期,上层浅薄东风亦有利于西南低涡的形成.小型的凸起山脉对西南低涡的形成没有作用.     

由中国历史气候记录对季风导致唐朝灭亡说的质疑

2007年1月4日杂志发表了Yancheva等10人的题为"Influence of the intertropical convergence zone on the East-Asian monsoon"(热带辐合带对东亚季风的影响)的论文[1],这是德国波兹坦地学研究中心气候动力与沉积学科的主管豪格(G.H.Haug)率领的科研小组的一项成果,认为是季风的变化引起的长期干旱导致了唐朝的灭亡.