盛夏7月500hPa月平均环流场的EOF分析

使用1951—1992年共42年资料,利用自然正交函数(EOF)展开方法,对7月亚欧地区500hPa 高度场进行了分析,根据前3个特征向量及时间系数将7月月平均环流共划分为5种环流型,并研究了亚欧地区7月环流场的时空变化特征及其与我国降水的相关关系     

1948-2005年7月500hPa高度场EOF分析

利用1948—2005年逐年7月份的NCEP/NCAR格点资料,对北半球的亚洲和太平洋区域500hPa高度场进行经验正交函数(EOF)分解,分析了前3个特征向量(模态)的空间分布特征和时间系数的变化,结果表明:7月份的500hPa高度场的分布特征比较复杂,但第一模态有一定的代表性,反映出西太平洋副热带地区高度场与亚洲大陆的反相关关系,而这种关系在20世纪80年代以后出现了反位相的变化。     

冬季亚欧500hPa高度与下表面温度异常的大尺度相关型

使用NCEP／NCAR再分析资料，分析了冬季欧亚地区500hPa高度距平场与下表面温度距平场间的大尺度相关空间型，结果表明，两个场整体相关程度远高于随机水平，得到4对显著的耦合空间型，解释两场间协方差平方和的86％和各自方差的58％和38％，反映500hPa环流两种不同纬带的纬向环流异常和两种不同形态的经向环流异常，两个场距平之间的配合是受静力平衡关系支配的，秋季的表面温度异常能给出中低续500hPa高度距平符号的信息。     

北半球500 hPa高度场趋势变化与突变

用１９５１～１９９８年的资料研究了北半球５００ｈＰａ上季高度的长期趋势变化。结果表明，４８年来低纬度５００ｈＰａ高度场多为正趋势而高纬度则多为负趋势。近４８年低纬的西北非洲、地中海及以西的北非北部，低纬度的中太平洋，贝加尔湖及以东载我，西北北美的高度呈持续正趋势；而阿留申及北太平洋、格林兰以南及东北北美、阿拉伯海以北高度明显降低。突变分析表明，大约６０年代初及１９７６年，５００ｈＰａ发生明显的环流     

中国西北地区雨季降水与500 hPa高度场的SVD分析

利用西北地区131个测站(1961~2000年)的逐旬降水量和国家气候中心整编的(1960~2000年)逐月北半球500 hPa 5×10高度场网格资料,分析了西北地区平均雨季起讫时段,并用SVD方法分析雨季降水与500 hPa高度场的关系。结果表明,西北地区多雨期在5~9月,但雨季起讫时间的分布较为复杂,7月上旬至9月上旬可代表主要降水区的雨季。西北地区雨季降水除与同期500hPa环流有关外,还与前期3~5月、12~2月的500 hPa环流有关,但不同时期的影响关键区有很大的不同。     

500 hPa位势高度场极端天气事件的NCEP集合概率预报效果分析

基于百分位方法,首先通过构建气候等概率区间得到了位势高度场极端天气事件区分方法,并给出了相应的预报结果检验评价方案;以此为基础,对2003年夏季亚欧区域的500hPa位势高度场极端天气事件的NCEP集合概率预报效果进行了深入分析,得到如下结论：1）分析时段和区域内的极端事件的发生频率比气候平均状况略偏高。NCEP集合预报系统对异常偏低的极端事件的预报易偏高,但相对比较可靠;对相对异常偏高极端事件的预报频率随着预报时效的增大而减小,时效小于3d时预报频率偏高,时效大于5d时显著偏低,预报可靠性相对差一些。2）EV（economic value,经济价值）分析表明,NCEP集合预报系统对偏高（低）极端事件的概率预报效果明显高于正常天气事件。3）预报命中率分析表明,在高概率阈值下,预报命中率较低,这与预报系统在部分个例中的不发散有关。随着概率阈值的降低,预报命中率稳步提高,说明集合成员的发散使之可以覆盖实况可能出现的区间,从而得到更好的预报效果。     

月动力延伸预报500hPa高度场检验及其在重庆月气候预测中降尺度应用

根据2015年国家气候中心实时下发的第二代月动力延伸模式(DERF2.0)逐日资料和历史回算资料,统计构建不同时间起报的月500hPa高度场格点数据序列,针对重庆2月气温和8月降水量方差和预测难度较大的事实,分别分析2010-2014年逐年1月和7月16日、21日、26日、31日起报的2月和8月500hPa高度场预报场与同期NCEP资料实况场的分布型,结果表明：预测效果低纬好于中高纬,8月总体好于2月;基于上述滚动的500hPa预报场,试验了4个关键区和5种统计降尺度方法,对重庆2010-2015年2月气温和2010-2014年8月降水量进行回报预测和检验结果表明,16日起报的模式场对2月气温有较好的参考价值,配合最好的关键区为本区上空,而降尺度方案中Lamb方法效果最佳,二者结合的预测效果最好;8月降水回报检验表明,虽然8月降水预测效果不如2月气温,但在预测关键区取自定义关键区时,车氏方法的降尺度方案预测效果相对较好。     

北半球50hPa平均环流的若干特征及其与500hPa的某些关联

本文根据北半球50hPa20年平均环流的槽脊特征,分析发现:在全年各月,尤其是冬半年中高纬圈,以2波为主要特征;夏季50hPa平均环流在30°N圈的90—120°E上存在着可能是青藏高原影响的强高压脊。 对50hPa超长波的波数、波长以及500hPa占50hPa波长之比率分析发现:由于地转偏向力向北(南)的增加(减小)和平均波长向北(南)的减小(增大)的相反作用的共同结果,50hPa上的波数在极地和赤道少,而在中纬度最多,这与500 hPa相类似; 对流层(500hPa)与平流层(50hPa)的平均波长比率冬季明显大于夏季,尤其是中高纬度。这表明中高纬度对流层与平流层之间冬季比夏季有着更多的相互作用。这与Charney和Drazin的理论分析相一致。     

春季川渝地区气温与500 hPa高度场的奇异值分解

应用奇异值分解(SVD)技术研究了北半球500hPa高度场与春季川渝地区气温场的关系。结果表明前期10月和同期春季500hPa高度场与川渝地区气温场具有密切的同步及非同步时空相关,其第一模态代表了两场间的主要耦合特征;当前期10月(150°～180°E,60°～70°N)范围500hPa高度场降低(升高),同期春季青藏高原、川渝地区到我国东部500hPa高度场升高(降低),相应川渝地区春季气温升高(降低);大气环流的异常演变,通过影响区域天气气候,是造成川渝地区春季冷暖异常及气候变冷的重要原因之一;而前期10月500hPa高度场变化可作为川渝地区春季气温变化的一种预测信号。     

华南前汛期降水与500hPa高度场耦合关系特征

利用NCEP／NCAR提供的1950～1999年4～6月逐日再分析资料,通过奇异值分解、子波变换等方法分析了华南前汛期降水与500hPa位势高度场耦合关系的多时间尺度特征。结果表明：华南前汛期降水和500hPa位势高度场相互耦合的空间分布型、季节内变化存在明显的年际差异,具有多层次、多时间尺度特征;华南前汛期降水和高度场耦合相关型许多一致的年际、年代际周期表明两者长期变化的耦合关系密切;另外,两者的年代际突变都十分显著。     

前期高度场和海温场变化对我国汛期降水的影响

利用1952～2001年我国160个测站汛期降水和前期500 hPa高度场和太平洋海温场资料以及三因子最佳子集回归求最大复相关系数的方法,把前期不同时间步长、不同时段的高度场和海温场同时作为预报因子与汛期降水求相关.结果发现:前期两个场共同作为预报因子比把其中某场单独作为预报因子的相关要好.并且存在着较好的"隔多季度相关"现象.预报因子具有实际预报意义的最佳时段为上一年的6～9月.影响我国汛期降水的最佳预报因子主要集中于高度场和海温场具有重要天气气候意义的关键区域.汛期降水可预报性在北方和长江以南均较好.     

中国东部夏季雨带类型与前期北半球500 hPa环流异常的关系

根据1951～1986年的资料,在文献[1]对中国东部夏季（6～8月）雨带分布类型的基础上,分析了各雨型与前期北半球500 hPa环流异常的关系。重点研究了各雨型的长期天气过程。发现不同雨型前期环流有不同的长期演变过程。指出中高纬和低纬环流不同季节变异及其相互作用,可能是导致中国东部各种雨带分布类型的一个重要因素。并提出了一些预报线索,可供夏季我国大范围旱涝趋势的长期预报参考。     

近20年全球冬、夏季海平面气压场和500 hPa高度场年代际变化特征分析

利用1958－1997年全球海平面气压场和500hPa高度场的月平均资料分析了70年代中后期年代际突变前后16a平均的冬、夏海平面气压场和500hPa高度场的变化特征。结果表明，发生在70年代中后期的年代际气候突变是全球性的；突变后与突变前相比，冬季海平面气压场上的阿留申低压增强并发生了东移，与之对应的冬季500hPa高度场上的东亚大槽减弱，同时也发生了明显的系统性东移；冬季，蒙古高压北部减弱，南部稍有增强；夏季，印度低压和东亚的季风低压均减弱；而副热带高压系统普遍增强。     

青藏高原500hPa高压的统计特征

本文普查1978－1987年共10年的天气图，找出了青藏高原500hPa高压活动的个例336次。从而分析了它们的季节分布、维持时间、高原上高压活动的高频区以及高压移动路径等。同时选出高压个例18个，对其结构和天气影响也作了进一步的研究。     

500 hPa气候高度场强度及谱结构的季节变化与半球际差异

用半球气候场强度指数(Ic)及球函数分析改进方案，分析了北、南半球500hPa气候高度场的环流特征，得到如下主要结论：1)半球500hPa气候高度场强度冬强于夏，南半球强于北半球；半球环流向夏季的转换速度北南半球相当，而向冬季的转换北半球较南半球快。2)半球500hPa气候高度场具有简单的球函数谱结构，它们主要由超长波波段的球函数(0≤m、κ≤3，m、κ不全为0)、特别是其中的带状球函数(m=0)构成，因而具有低阶、低维的特征。3)对北半球用约20个重要球函数分量(按-↑rm,κ^*≥0．05％标准)即可相当精确地拟合其500hPa气候高度场，而对南半球仅用10个重要球函数分量即可相当精确地拟合其500hPa气候高度场；因此，北半球气候高度场球函数谱结构较南半球复杂。4)北半球500hPa气候高度场的季节变化较南半球明显。     

江淮地区夏季雨量与北半球500 hPa环流遥相关的不稳定性

用50年 (1951~2000年) 观测资料, 分成1951~1976年和1977~2000年两个时段, 研究了江淮地区夏季 (6~8月) 雨量与北半球500 hPa季平均环流时滞遥相关的年代际变化, 同时提出了遥相关不稳定指数, 讨论了遥相关不稳定性的空间分布和季节变化。结果表明, 这两个时段遥相关的空间分布存在显著差异, 且前一时期时滞遥相关强度明显强于后一时期, 特别是江淮地区夏季雨量与前期冬季西太平洋型 (WP) 的相关仅在1976年以前显著, 1977年以后迅速减弱消失, 而对于后一时期, 与春季欧亚遥相关型 (EU) 的相关明显加强。另外, 后一时期江淮地区夏季雨量与夏季EAP波列的相关明显强于前一时期。它反映了太平洋年代际振荡 (PDO) 对东亚季风降水和环流年际相关的影响, 这种遥相关的不稳定性与年代际和年际时间尺度振荡之间的相互作用有密切联系。     

我国盛夏500 hPa风场的EOF分析及其与大尺度气候异常的关系

本文利用NCEP/NCAR 1951-2004年盛夏(7-8月)平均风场资料,研究了与同期我国160个测站的温度和降水的关系。将东亚500 hPa风场,温度场,降水量场进行经验正交分解,得到它们的主要模态的时空变化特征。结果表明东亚风场EOF的主要模态与我国温度,降水量的EOF的主要模态对应,其第一EOF模态与盛夏温度,降水量的关系密切。研究还得到我国盛夏低温,雨涝的500 hPa大尺度风场的特征。最后指出,500 hPa风场异常对我国盛夏温度,降水量异常分布的解释方差明显比500 hPa位势高度场大。     

苏南地区夏季面雨量与北半球500hPa环流遥相关的年代际变化

用40年（1961－2000年）观测资料，分成1951－1980年和1981－2000年两个时段，研究了江苏南部地区夏季（6－8月）面积平均雨量与北半球500hPa季平均环流时滞遥相关的年代际变化。结果表明这两个时段遥相关的空间分布存在显著差异，且后一时期时滞遥相关强度明显强于前一时期，它反映了北太平洋年代际振荡（PDO）对东亚季风降水和环流年际相关的影响，与年代际和年际时间尺度振荡之间的相互作用有密切联系。     

500hPa气候异常高度场强度及谱结构的季节变化与半球际差异

用半球气候异常场强度及球函数分析改进方案，分析了北、南半球500hPa气候异常高度场的环流特征，得到如下主要结论：1)半球异常冬强于夏,北半球强于南半球。2)500hPa气候异常位势高度场具有低阶、低维的特征，它们主要由超长波及长波波段(0≤m、k≤6)的球函数构成。3)北半球500hPa气候异常位势高度场集的球函数谱结构较南半球复杂．夏季较冬季复杂。仅用超长波及长波波段的球函数拟合半球500hPa异常位势高度场，就可保证其有足够的精确度。     

江西地区冬季气温异常与北半球500hPa高度场的关系

利用1960—2011年江西省81个台站月平均气温观测资料和NCEP/NCAR北半球逐月500 hPa高度场再分析资料,分析了江西地区冬季(当年12月至次年2月)气温异常的时空特征、冷暖典型年500 hPa高度距平场特征以及气温异常与北半球500 hPa高度场的相关性,并运用奇异值分解(SVD)方法探讨了北半球500 hPa高度场异常与江西地区冬季气温异常之间的耦合关系。结果表明:(1)江西地区省冬季气温以全区一致的变化为主;(2)影响江西地区冬季气温异常的500 hPa高度场关键区为北大西洋(20.0°—42.5°N,10°—70°W)和欧亚地区(25.0°—72.5°N,40°—150°E),影响时段分别为当年7月(前期)和当年冬季(同期);(3)前期7月北大西洋关键区500 hPa高度场与江西地区冬季气温呈显著的正相关关系,其中最显著的区域为赣北地区;冬季欧亚大陆关键区500 hPa高度场与江西地区冬季气温也呈显著的相关关系,其中最显著的区域为赣北、赣中地区。