新疆吐鲁番市1952～2012年气温变化特征及城市化影响

利用吐鲁番气象站1952 ～2012 年逐月平均气温和平均最高、最低气温,逐日最高、最低气温以及高温、低温日数资料,采用线性回归、9 a 滑动平均方法,研究吐鲁番市近61 a 气温变化趋势,对比了吐鲁番东坎农试站1981 ～2012 年逐月平均最高、最低气温资料,分析近32 a 城市化进程对吐鲁番市气温的影响.结果表明：吐鲁番市除夏季平均气温、冬季极端最高气温呈下降趋势外,其余均呈不同程度上升趋势,其中尤以冬季极端最低气温和平均最低气温增加最为显著,且气温增加趋势夏季均低于冬季;高温日以1. 3 d/10 a 速率增加,而低温日以4. 8 d/10 a 速率减少;城市化进程对温度的影响具有季节变化和日变化特点.冬季温度差大于其他季节,最低温度温差明显大于最高温度温差.     

2007/2008年冬季中国南方低温雨雪天气期间大气准双周振荡作用分析

利用NCEP/NCAR逐日格点资料和中国气象局气象信息中心提供的727站逐日降水资料,从低频振荡角度对2007/2008年冬季中国南方低温雨雪期间的环流背景和气象要素场做了分析。分析结果表明,准双周振荡是2007/2008年冬季中国南方低温雨雪期间大气变化的重要模态。通过对低频振荡的传播分析得到：10～20 d低频波由...     

青藏高原低频振荡对2013年夏季长江流域高温热浪的影响

利用1971～2013年台站逐日最高气温、平均气温站点资料和NCEP/NCAR逐日再分析资料,通过小波分析、Butter-worth带通滤波、相关分析、合成分析等方法,分析了青藏高原的低频振荡特征及其对长江流域高温热浪的影响.结果表明:2013年夏季,长江中下游地区最高气温、平均气温均存在40～70d和10～20d的两...     

库尔勒1959-2008年冬季气温及负积温变化特征

利用库尔勒市近50a冬季逐日气温资料,分析了库尔勒冬季日平均气温、最低气温、负积温以及低温持续日数的变化趋势和特征,结果表明：库尔勒冬季平均气温自1985年开始发生增暖突变,最低气温、极端最低气温均在波动中逐渐上升,冬季增温主要体现在最低气温和2月平均气温的显著偏高,冬季气温最暖阶段在20世纪90年代;冬季负积温增暖变化早于冬季气温,冬季≤0℃低温持续日数明显减少,但近8a冬季≤-15℃的低温寒冷日数较20世纪80、90年代有明显增加,从而导致近8a负积温绝对值的增加。     

广西持续性低温雨雪冰冻过程特征和气候成因分析

应用广西境内国家气象站逐日降水量、气温资料,定义了区域持续性低温雨雪冰冻过程。利用NCEP/NCAR逐日再分析等资料,使用合成分析等方法,研究了广西持续性低温雨雪冰冻过程的特征和气候成因。结果表明:(1)广西持续性低温雨雪冰冻过程在1980s之前平均出现次数为4次·10a^-1,过程平均日数为40d·10a^-1,而在1990s之后平均出现次数为2次·10a^-1,过程平均日数为23.7d·10a^-1。(2)持续性低温雨雪冰冻过程期间,亚洲大陆中低纬度地区冬季气温整体偏冷,500hPa位势高度距平场在亚洲50oN以北地区为正距平,以南为负距平,有大型稳定的长波斜脊横槽活动,华南上空由低层向高层有暖平流。     

桂西北冬春季气温变化规律及其与春播期低温阴雨关系的研究

本文通过对日平均气温进行功率谙分析发现,桂西北冬、春季逐日平均气温均存在着明显的周期振荡,冬季以准一周振荡为主,并存在着准两周振荡和20～40天的低频振荡,春季则以准两周振荡为主。这些主要周期的谱值均有3年左右的变化规律,而且冬季、春季其强弱趋势大致相反。 本文还分析了冬季气温主要振荡周期与春播期低温阴雨的关系,结果为:当冬季主要周期的谱值为弱值时,其次年低温阴雨一般为结束偏晚或总天数偏多;反之,次年低温阴雨结束期偏早或总天数偏少。     

吉林省冬季旅游气象条件分析与评估

利用吉林省1961—2020年冬季逐日降水、风速和最高气温观测资料,对影响吉林省冬季旅游出行的气象要素及其变化特征进行了分析,并对冬季旅游出行气象条件进行评估。结果表明：吉林省冬季平均无降雪时间长,2级以下风力的日数较多,日最高气温在-12℃以上的日数占冬季总日数的近9成。吉林省冬季非常适宜和适宜旅游的平均日数为128.6 d,占冬季总日数的85.2%,增多趋势为4.1 d/10 a。在气候变暖背景下,气象要素突变后的1991—2020年非常适宜和适宜旅游的日数明显增多,平均可达135.1 d,占冬季总日数近九成,但此间气象要素滑动均方差增大也导致两者的不稳定性加大。     

1961~2014年中国冬季极端低温变化特征分析

利用中国691个无缺测站点的经均一化处理及质量控制的逐日最高、最低气温资料,基于冷昼日数、冷夜日数、霜冻日数、冰冻日数、月最低气温极大值以及月最低气温极小值等6个由世界气象组织定义的极端气温指数,分析了1961~2014年中国冬季的极端低温变化特征。结果表明:冷昼日数、冷夜日数、霜冻日数以及冰冻日数在全国大部分地区均呈现下降的趋势,下降趋势较为明显的区域集中在东北南部、华北、西北东部、华东、华中、西南及高原地区,全国整体上下降幅度分别为-0.9 d/10 a、-1.7 d/10 a、-1.5 d/10a和-1.4 d/10 a。最低气温极大值和最低气温极小值在全国范围内则主要呈现上升的趋势,全国整体上分别为0.4℃/10 a和0.6℃/10 a;极端低温天数在20世纪60年代至70年代中后期呈现波动状,随后自20世纪70年代末80年代初至21世纪初呈明显下降趋势,从2006年左右以后其下降趋势较之前有所减缓,是对全球变暖减缓背景下的气候响应;与其他时间段相比,20世纪60年代至70年代为冬季极端低温事件较为频发的时间段,这可能与该时段陆地冷高压频繁活动有关。     

河南省冬季连续低温天气的时空变化特征

利用河南省分布相对均匀的49个台站1957-2008年12月-翌年2月的逐日气温资料,以最长连续低温日数及其强度为指标,采用线性趋势分析、小波分析等方法研究了河南省连续低温天气的时空变化特征,结果表明：多年平均的冬季连续低温日数全省为15.6 d。低温日数的年际变化特征明显,1984年全省平均低温日数达34.2天,为历年最长;而1965年,连续低温日数仅6.5 d,为全省平均历年最短的年份。连续低温日数不同地区存在差异：在1977年,灵宝连续低温日数高达56 d,固始48 d,为历年来连续低温日数持续较长的时段;1965、1991、1995和2007年分别在灵宝、许昌、尉氏、襄城、淮阳、沈丘、永城等地连续低温日数仅为4 d。在年代际的变化中,低温日数呈现略缩短的趋势,在6~12 a的尺度上存在有显著的振荡周期。低温强度在空间上也存在差异,大值区主要分布在豫东和豫东南地区,豫西和豫西南一带相对较小。连续低温的强度年际变化明显,且随时间有减弱的趋势,在1964年低温强度有最大值,1995年有最小值。     

2010年东亚冬季风月内尺度振荡特征及其与西南地区冬季气温的关系

利用NCEP/NCAR R2逐日再分析资料和西南地区气象台站逐日气温资料,通过带通滤波、小波分析、相关分析和合成分析等统计方法,研究了2010年东亚冬季风月内尺度振荡特征及其与西南地区冬季气温的联系。结果表明,2010年东亚冬季风在月内时间尺度上主要存在7天左右、12天左右以及30天左右为主要振荡周期的低频振荡。东亚冬季风月内尺度,准1周、准2周时间尺度内的振荡特征可以很好指示出同期西南地区较强的低温过程,且在准2周尺度比准1周尺度对西南地区冬季低温的影响更明显。月内尺度、准1周、准2周尺度上东亚冬季风正、负位相时,无论是对流层高层、中层、低层环流场分布形势均有显著差别,当东亚冬季风正位相时对流层从高层到低层环流场形势均有利于西南地区冬季低温,而负位相时环流形势相反,不利于西南地区低温。     

长江下游地区降水50-80d低频分量的次季节预测研究

用1979-2000年逐日长江下游降水的50-80 d低频分量和全球850 hPa低频纬向风主成分,构建了长江下游降水低频分量的次季节预测的扩展复数自回归模型（ECAR）。这种基于数据驱动建模的气候预测方法,不仅能在复数空间上反映全球环流主要低频主分量和长江下游降水低频分量之间的时滞变化信息,而且能更好地描述气候系统的主要分量在低维空间中的变化规律。对2001-2014年长江下游降水低频分量进行次季节逐日变化回报试验的结果表明,50-80 d时间尺度的长江下游低频降水分量的预测时效可达52 d左右,预报能力明显优于自回归模型（AR）,而且6-8月的预报技巧最高。基于全球环流主要50-80 d振荡型的发展和变化以及与长江下游低频降水相关的时间演变,对于提前50-60 d预报长江下游地区持续多（少）雨过程很有帮助（尤其是夏季）,其中,东亚经向三极子型（EAT）是影响长江下游地区季节内降水变化的最主要的环流因子之一。      

广东降水延伸期预报的探索

利用1961-2005年广东省站逐日降水资料,采用奇异谱分析结合自回归模型对广东候平均降水进行未来1～5候的延伸期预报试验.结果表明,广东省降水侯平均存在一个准40 ～60 d的振荡周期,对1961-2000年候降水重构相关系数在0.96以上.对2001-2005年候降水进行未来1～5候的预报试验,预报效果除2003年后延第5候较差外,其它4 a的预报结果都较好.后延第1候预报相关系数最高达到0.86,后延预报到第5候时相关系数也在0.3以上.从预报平均相对均方根误差来看,5 a均在30％以内,预报的稳定性和效果较理想.总体说明奇异谱分析结合自回归模型是一种较为有效的预报方法,在未来10～30 d延伸期天气预报业务中有一定的参考价值.     

长江中游和下游夏季降水季节内振荡的差异

利用1979~2013年中国站点逐日降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,对长江中下游夏季降水的季节内振荡最显著周期进行了分析研究。结果表明长江中游最显著周期为10~30天,长江下游最显著周期为30~60天。为了揭示这种差异产生的物理原因,进一步利用位相合成的方法对这两个区域不同周期的季节内振荡降水、高低空风场和高度场以及垂直结构和水汽等循环过程的演变特征进行分析。在200 hPa环流场上,长江中游的降水主要受到高纬度自西向东传播的波列影响,而长江下游的降水与鄂霍次克海的高度场的变化相关。在风场的垂直涡度和散度的位相结构演变过程中,10~30天的垂直涡度和散度有自北向南的移动,30~60天的垂直涡度和散度在长江以南地区有自南向北的传播。水汽输送的位相发展过程表明,长江中游的水汽分别来自于南海的向北输送和长江以北地区向南的水汽输送;长江下游地区的水汽则主要来自于热带东印度洋经孟加拉湾的向东输送并在南海的北向输送,以及西太平洋水汽向西输送到南海再向长江下游的输送。从高层大尺度环流场和整层积分的水汽通量输送上解释了长江中游10~30天降水的自北向南移动,和长江下游30~60天降水自南向北传播的原因。     

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。     

基于低频振荡信号的中国南方冬半年持续性低温指数延伸期预报试验

利用1961-2009年36°N以南、108°E以东中国大陆191个站点逐日最低气温和NCEP/NCAR再分析日平均格点,研究与区域持续性低温事件有关的大气低频振荡信号,寻找可以在一定程度上表征不同类型区域持续性低温事件的指数,并尝试结合DERF2.0系统的预报产品进行持续性低温指数的延伸期预报试验。结果表明:（1）在研究范围内的区域持续性低温事件可以归纳为江北型、江南型和全区域型3类,其中江北型和江南型事件的环流背景差异体现在异常环流中心的纬度位置上,而全区域型事件属于增强型的江北型事件;（2）江北型和江南型区域平均最低气温时间序列的10-30 d低频分量的位相和强度变化与区域持续性低温事件的发生有显著关系,可以作为表征区域持续性低温事件指数和预报量;（3）100°-120°E范围内850 hPa温度场距平的经验正交函数分解前两个主模态具有显著的10-30 d变化周期,并且其空间结构分别与江北型和江南型事件的典型环流特征一致,前两个主模态时间系数能够作为持续性低温指数的预报因子;（4）检验结果表明,DERF2.0系统对上述预报因子有一定的预报能力。在延伸期预报时效内,利用统计学和动力学相结合的方法制作的持续性低温指数的预报效果好于模式直接预报的2 m气温,该预报方法有助于提升区域持续性低温事件的延伸预报能力。      

LOW-FREQUENCY CIRCULATION AND EXTENDED-RANGE FORECAST IN CONNECTION WITH AUTUMN EXTREME HEAVY RAINFALL PROCESS IN HAINAN

Observed daily precipitation data from the National Meteorological Observatory in Hainan province and daily data from the National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR) reanalysis-2 dataset from 1981 to 2014 are used to analyze the relationship between Hainan extreme heavy rainfall processes in autumn (referred to as EHRPs) and 10–30 d low-frequency circulation. Based on the key low-frequency signals and the NCEP Climate Forecast System Version 2 (CFSv2) model forecasting products, a dynamical-statistical method is established for the extended-range forecast of EHRPs. The results suggest that EHRPs have a close relationship with the 10–30 d low-frequency oscillation of 850 hPa zonal wind over Hainan Island and to its north, and that they basically occur during the trough phase of the low-frequency oscillation of zonal wind. The latitudinal propagation of the low-frequency wave train in the middle-high latitudes and the meridional propagation of the low-frequency wave train along the coast of East Asia contribute to the ‘north high (cold), south low (warm)’ pattern near Hainan Island, which results in the zonal wind over Hainan Island and to its north reaching its trough, consequently leading to EHRPs. Considering the link between low-frequency circulation and EHRPs, a low-frequency wave train index (LWTI) is defined and adopted to forecast EHRPs by using NCEP CFSv2 forecasting products. EHRPs are predicted to occur during peak phases of LWTI with value larger than 1 for three or more consecutive forecast days. Hindcast experiments for EHRPs in 2015–2016 indicate that EHRPs can be predicted 8–24 d in advance, with an average period of validity of 16.7 d.     

中国南方降水及其极端事件的动力-统计相结合延伸期预报

延伸期预报是无缝隙预测系统中的薄弱环节,如何提高灾害天气过程的延伸期预报技巧是国际热点及前沿问题。本研究基于2005年12月—2014年8月的观测/再分析资料,通过奇异值分解方法,揭示了与中国南方低频降水变化高度耦合的热带对流和中纬度波列信号。利用中国气象局参加国际次季节至季节预报计划模式（BCC-CPS-S2Sv2模式,简称BCC S2S模式）的回报数据,对中国南方低频降水异常场进行统计降尺度,构建了一套动力-统计相结合的延伸期降水预测模型。独立预测时段（2014年12月—2019年8月）的结果表明,BCC S2S模式可以提前10—15 d预报中国南方大部分区域的异常降水;提前15—20 d以上预报时,动力-统计结合预报模型对冬季（夏季）华南沿海地区（长江以北地区）的降水时间演变、降水空间分布及极端强降水事件的预报技巧均优于BCC S2S模式。文中提出的思路和方法可广泛应用于其他区域气象要素和极端天气事件的延伸期预报。     

Extended-Range Forecasts of the Principal 20–30-Day Oscillation of the Circulation over East Asia During the Summer of 2002

Daily 850-hPa meridional wind fields in East Asia from March to September 2002 were used to establish a model of the principal oscillation pattern (POP). This model was then used to conduct independent extended-range forecasts of the principal temporal and spatial variations in the low-frequency meridional wind field on a time scale of 20-30 days. These variations affect the occurrence of heavy precipitation events in the lower reaches of the Yangtze River valley (LYRV). The results of 135 forecast experiments during the summer half year show that the predicted and observed anomalies are strongly correlated at a lead time of 20 days (mean correlation greater than 0.50). This strong correlation indicates that the model is capable of accurately forecasting the low-frequency variations in meridional wind that corresponded to the 3 heavy precipitation events in the LYRV during the summer of 2002. Further forecast experiments based on data from multiple years with significant 20-30-day oscillations show that these prediction modes are effective tools for forecasting the space-time evolution of the low-frequency circulation. These findings offer potential for improving the accuracy of forecasts of heavy precipitation over the LYRV at lead times of 3-4 weeks.     

北半球中高纬度低频振荡对2012/2013年冬季中国东北极端低温事件的影响

利用NCEP/DOE的逐日再分析资料和国家气象信息中心的常规观测站温度资料,首先分析了2012/2013年冬季中国东北区域极端低温事件过程中区域平均温度的低频振荡变化特征,然后分析了北半球中高纬度对流低层和中层低频环流系统配置的变化及其与东北地区强冷空气活动过程的联系,最后进一步研究了中高纬度低频环流系统的传播特征及其对温度变化的影响。主要结果有:（1）2012/2013年冬季东北区域平均温度存在很强的30～60 d的周期振荡特征,同时伴随较强的10～30 d低频振荡,后者与实际降温过程对应关系更好;（2）对10～30 d的低频振荡而言,在东北地区低频温度变化降低最大的位相7（位相3升高最大）,500 hPa上,我国东部地区正好处于贝加尔湖地区的低频高压（低压）环流和日本海的低频低压（高压）环流型之间的低频偏北（偏南）的较强引导气流中;同时在850 hPa上,我国东部从东北到南海都是较强的偏北（偏南）低频风控制,这使得东亚冬季风环流系统加强（被抑制）,东北区域则经历一次大幅度的低频温度降低（升高）过程,这些高低空低频环流系统的配置和演变导致了2012/2013年冬季一次次强（或较强）的冷空气沿偏东偏北的路径影响我国东北地区,并导致极端低温事件的出现;（3）沿着乌拉尔山-贝加尔湖-我国东北地区-西北太平洋传播的500 hPa低频波列,是驱动2012/2013年冬季东亚冬季风低频振荡和我国东北地区极端低温事件的环流系统。     

基于低频振荡特征的夏季江淮持续性降水延伸期预报方法

本文利用1981~2008年我国南方地区200站逐日降水量、NCEP再分析资料和NCEP气候预报系统 (CFS) 的模式回算数据, 针对降水低频信号, 分析了江淮地区夏季降水的延伸期可预报性, 并选取对江淮持续性强降水有显著影响的东亚环流指数作为预报因子, 以降水20~50天低频分量作为预报量, 进行了针对江淮地区夏季持续性强降水过程的延伸期预报试验。结果表明, 江淮地区夏季降水具有明显的20~50天周期的低频振荡特征。降水的20~50天低频振荡, 尤其是峰谷值位相的变化与实际降水集中期和中断期的交替有较好的关系, 研究20~50天降水低频分量的延伸预报, 对于江淮地区夏季持续性强降水过程的延伸预报有一定的指示意义。本文尝试提出一种基于大气环流低频信号和数值模式预报产品的动力与统计相结合的预报方法, 以期为江淮地区夏季持续性降水过程的延伸期预报提供参考。