扩展经验正交函数(EEOF)及其在月、季降水预测中的应用

本文提出一种降水长期预测的新方案，用扩展经验正交函数展开边疆月组成的月（季）降水分布场，求取各月特征向量场和对应的时间权重系数，分析各场的天气学意义及前后承替的相互关系，用前期出现的特征向量场的特征来预测后期的降水场分布趋势，同时利用特征向量场所对应的时间系数作二维点聚图，估算预报月（季）份的降水总趋势。     

经验正交函数在解释数值预报产品中的应用

本文用经验正交函数展开的分析方法，确定了各种数值预报产品物理场中和对应时效的运城日降水量显著相关的物理量要素及关键区域，对关键区域的物理量场使用典型相关分析进行处理，得到了数量较少，而又能代表该关键区物理量分布状况主要信息的新因子，从而建立使用数值预报产品制作短期单站降水预报模式，进行预报效果较好。     

月动力延伸预报产品在新疆月尺度降水预测中的应用检验

利用新疆101个气象观测站点逐月降水实况资料和2001~2010年国家动力气候模式产品,进行月动力延伸预报产品的应用预测检验。采用PS评分和同号率对内插预测结果进行效果评估,并与业务评分进行对比。结果表明：月动力延伸预报产品对新疆地区月降水趋势预测Ps评分高于业务评分,而对各月降水距平百分率的同号率差异较大。夏、秋季Ps评分较高,冬、春季PS评分较低,季节转换时预测Ps评分变率较大。     

我国西南地区干湿季降水的主模态分析

利用我国西南地区26个台站降水资料,通过经验正交函数（EOF）分解的方法,分析了1980～2009年该地区干季（10～4月）和湿季（5～9月）降水的主模态。我国西南地区干季降水的时空变化存在两种主模态,它们分别可以解释总方差的22.4%和15.6%。第1主模态为全区一致型,具有准两年周期振荡的年际变化特征;第2主模态为东南—西北反向型,从20世纪90年代中期至21世纪初呈现2～3年的变化周期。我国西南地区湿季降水的时空变化存在三种主模态,它们分别可以解释总方差的17.1%,13.8%和11.1%。第1主模态为全区一致型,20世纪90年代初期具有较强的2～4年周期;第2主模态为经向偶极子型分布,并具有显著的4年周期;第3主模态为纬向偶极子型分布,具有2～4年的年际变化信号。进一步利用NCEP/NCAR再分析资料以及美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的海表面温度（SST）资料,通过合成分析和回归分析的方法探讨了与干湿季降水各主模态对应的大尺度大气环流和海温状况。我国西南地区干季降水第1主模态与北极涛动（AO）有明显的正相关关系,对应的大气环流和海温状况表现为高纬北冰洋与中纬度地区上空高度场的反向异常分布,北大西洋和北太平洋海温低纬与中高纬的偶极子型异常分布;第2主模态与中高纬欧亚大陆上空高度场经向偶极子型异常分布有关,中纬度北太平洋的海温异常与该模态具有紧密的联系。我国西南地区湿季降水第1主模态与北大西洋涛动（NAO）显著负相关,对应的大气环流和海温状况表现为北大西洋上,高纬度与中纬度地区上空高度场的偶极子型异常分布,海温从低纬到中高纬的三极子型异常分布;第2主模态受欧亚大陆上空高度场经向三极子型异常分布影响,并与北太平洋海温异常的一致型分布有关;第3主模态可能与El Ni?o Modoki有关,同时受到南亚高压的影响,赤道太平洋海温的纬向三极子型异常分布对该模态具有一定的潜在预报意义。     

均生函数模型在降水预测中的应用

采用均生函数模型对单一的要素序列作气候预测试验。首先计算出要素的均生函数，经逐步回归，筛选出周期性预报因子，以期建立历史拟合和预测效果好的模型。实例计算分析表明，均生函数模型预测的结果具有一定的可信度。     

经验正交函数分解质量控制法在地面观测资料变分同化中的个例研究与应用

同化地面观测资料能够获得丰富的地面大气信息,这对于大气边界层的准确模拟尤为重要。由于地面观测资料同化一直受到地面观测资料质量较差的影响,因此,地面观测资料的质量控制是提高地面资料同化效果的重要方法之一。为了分析基于经验正交函数分解质量控制方法(Empirical Orthogonal Function quality control,EOF-QC)对地面资料同化效果的影响,并进一步检验该方法在实际同化试验中的应用效果,在WRF的三维变分同化系统中引入了经验正交函数分解质量控制法,同时通过一系列同化试验比较了经验正交函数分解质量控制法与原系统自带的基于观测与模拟偏差质量控制法(Observation Minus Background quality control,OMB-QC)的差异。2008年1和7月的多个强降水预报试验结果表明,经验正交函数分解质量控制法能够保留更多天气系统的有效观测信息,更为客观准确地反映大气真实状态;同化经过经验正交函数分解质量控制法后的观测资料,模式预报的温度降低,在北部形成一个气旋性环流,该环流底部的偏西气流带动北部冷空气东移入海,同时冷空气南下也削弱了带有丰富水汽的西南气流,从而使模式预报的降水范围和强度更加合理。降水的空间分布对比结果也表明,经验正交函数质量控制法改善了模式对降水落区和强度的预报能力,各个量级的降水评分有明显提高,模拟结果更接近于实况。各组数值模拟试验结果表明,经验正交函数分解质量控制法在WRF-3DVAR中具有较高的应用潜力。     

短期气候(月、季、年)逐月降水预测系统研究

描述了短期气候逐月降永预测系统的概念及其实现。首先讨论了把气候模式与人工神经网络结合起来开发一个气候预测支持系统的必要性和可能性。然后，给出了系统设计的框图，并对系统结构作了详细的讨论。最后，提出了有关预测结果分析和进一步完善的看法。     

均生函数模型在高原汛期降水预报中的应用

以均生函数为基函数,建立了正交化、主成分和最优子集回归三类预测模型。对云南昆明、滇中（包括昆明、玉溪和楚雄）及西藏林芝的汛期（６￣８）降水进行了模拟和预测、其拟合效果,特别是对极值的拟合十分理想。结果表明：在高原地区,均生函数模型预报降水具有较高的精度,拟合报准率和实际报准率分别为９７％￣１００％和６０％￣８０％,且具有多步预测能力。     

均生函数模型在气温和降水预测中的应用

应用均生函数对单一的气象要素序列建立预测模型,并进行试报与预测检验。实例计算分析表明,该方法对短期气候预测有较强的预测能力,均生函数模型预测结果具有一定的可信度。     

T63动力延伸预报在夏季月降水中的释用

利用经验正交函数展开（EOF）方法，研究黑龙江省夏季（6－8月）各月降水时空分布的主要特征。通过北半球500hPa月平均高度与夏季(6-8 ）各月降水的相关场，得出夏季各月降水的影响因子。再利用月T63动力延伸预报，作出各月影响因子的预报。用最小距离法判断出相似年，进而作出黑龙江省各月降水预报。     

动力延伸(月)数值天气预报中的信息提取和减小误差试验

用一个全球谱模式通过较多个例的月数值天气预报试验,研究了预报结果的有用信息提取问题.模式预报误差的谱分析表明,纬向平均(零波)场误差占很大比例,试验了两种用气候倾向改善纬向平均(零波)场误差的方案,一是对逐日预报结果进行订正,二是在积分过程中进行订正,两种方案都取得了一定成效.     

A Typical Mode of Seasonal Circulation Transition: A Climatic View of the Abrupt Transition from Drought to Flood over the Middle and Lower Reaches of the Yangtze River Valley in the Late Spring and Early Summer of 2011

In this study, the seasonal transition of precipitation over the middle and lower reaches of the Yang-tze River Valley (YRV) from late spring to early summer is investigated. The results show that the seasonal transition of precipitation exhibits multi-modes. One of these modes is characterized by an abrupt transition from drought to flood (ATDF) over the middle and lower reaches of the YRV in the seasonal transition of precipitation. It is shown that the ATDF event from May to June 2011 is simply one prominent case of the ATDF mode. The ATDF mode exhibits an obvious decadal variability. The mode has occurred more frequently since 1979, and its amplitude has apparently strengthened since 1994. From the climatic view, the ATDF mode configures a typical seasonal circulation transition from winter to summer, for which the winter circulations are prolonged, and the summer circulations with the rainy season are built up early over the YRV.     

Seasonal Evolution of Dominant Modes in South Pacific SST and Relationship with ENSO

A season-reliant empirical orthogonal function(S-EOF) analysis was applied to the seasonal mean SST anomalies(SSTAs) based on the HadISST1 dataset with linear trend removed at every grid point in the South Pacific(60.5-19.5 S,139.5 E-60.5 W) during the period 1979-2009.The spatiotemporal characteristics of the dominant modes and their relationships with ENSO were analyzed.The results show that there are two seasonally evolving dominant modes of SSTAs in the South Pacific with interannual and interdecadal variations;they account for nearly 40% of the total variance.Although the seasonal evolution of spatial patterns of the first S-EOF mode(S-EOF1) did not show remarkable propagation,it decays with season remarkably.The second S-EOF mode(S-EOF2) showed significant seasonal evolution and intensified with season,with distinct characteristics of eastward propagation of the negative SSTAs in southern New Zealand and positive SSTAs southeast of Australia.Both of these two modes have significant relationships with ENSO.These two modes correspond to the post-ENSO and ENSO turnabout years,respectively.The SEOF1 mode associated with the decay of the eastern Pacific(EP) and the central Pacific(CP) types of ENSO exhibited a more significant relationship with the EP/CP type of El Nin o than that with the EP/CP type of La Nin a.The S-EOF2 mode contacted with the EP type of El Nin o changing into the EP/CP type of La Nin a showed a more significant connection with the EP/CP type of La Nin a.     

夏季中国华北降水、印度降水与太平洋海表面温度的耦合关系

本文基于1951~2014年的站点观测资料以及再分析资料,应用多变量经验正交分解法（MEOF）研究了年际尺度上华北夏季降水、印度夏季降水与海表面温度之间的耦合关系（主要模态）。结果表明:当印度夏季降水偏强时,若同期夏季赤道中东太平洋海温表现为La Ni?a位相,则西太平洋暖池对流加强,副热带高压偏西偏北,有利于华北夏季降水与印度夏季降水一致增强。反之,当印度大部降水偏弱时,若同期夏季赤道中东太平洋海温表现为El Ni?o位相,则华北夏季降水和印度夏季降水一致减弱。然而,两地夏季降水的协同变化关系并不总是成立。当赤道中东太平洋海温异常随时间演变表现为冬春El Ni?o衰减型时,伴随着印度洋偶极子（IOD）正位相的衰减过程,这会减弱东亚夏季风,使得华北夏季降水偏少。此时印度半岛夏季降水增强区集中在其西部,无法形成连接印度和华北夏季降水异常的环半球遥相关（CGT）波列,可能使得华北夏季降水异常与全印度夏季降水异常成相反形势。这些结论揭示了中国华北夏季降水、印度夏季降水和海表面温度之间的耦合关系,有助于进一步理解海温外强迫对两地夏季降水之间相关关系的作用,从而对华北夏季降水的预测具有参考意义。     

基于1988-2017年CCMP数据的浙江沿海海表风速变化及成因

利用1988-2017年CCMP海表风速（Cross Calibrated,Multi-Platform Ocean Surface Wind Velocity）逐月数据、沿海气象站实测风速数据及NCEP/NCAR再分析资料,分析了CCMP海表风速数据在浙江省沿海区域的适用性、浙江省沿海海表风速的年际变化特征及其可能成因。结果表明,利用CCMP海表风速数据与浙江省沿海典型气象站（嵊泗站、普陀站、大陈站、玉环站和洞头站）观测的海表风速进行对比发现,两套资料的风速变化趋势基本一致,且两者风速值偏差较小;利用CCMP海表风速研究浙江沿海风速年际变化特征是合理可信的。CCMP风速距平场的EOF分析结果显示：第一模态的方差贡献率达90.9%,空间场呈一致变化型;第二模态的方差贡献率仅为6.09%,空间场呈偶极子变化型。根据第一模态的方差贡献率和空间场的分布来看,可将浙江沿海全海域风速作为一个整体来研究。1988-2017年浙江沿海CCMP年平均风速序列表明,2002年前后海表风速发生了一次由上升到下降的趋势转变;分析海陆温度变化发现,引起浙江沿海海表风速变化的可能原因是陆地温度上升过快。     

Sub-seasonal to Seasonal Hindcasts of Stratospheric Sudden Warming by BCC_CSM1.1(m):A Comparison with ECMWF

This study focuses on model predictive skill with respect to stratospheric sudden warming(SSW) events by comparing the hindcast results of BCC_CSM1.1(m) with those of the ECMWF's model under the sub-seasonal to seasonal prediction project of the World Weather Research Program and World Climate Research Program. When the hindcasts are initiated less than two weeks before SSW onset, BCC_CSM and ECMWF show comparable predictive skill in terms of the temporal evolution of the stratospheric circumpolar westerlies and polar temperature up to 30 days after SSW onset. However, with earlier hindcast initialization, the predictive skill of BCC_CSM gradually decreases, and the reproduced maximum circulation anomalies in the hindcasts initiated four weeks before SSW onset replicate only 10% of the circulation anomaly intensities in observations. The earliest successful prediction of the breakdown of the stratospheric polar vortex accompanying SSW onset for BCC_CSM(ECMWF) is the hindcast initiated two(three) weeks earlier. The predictive skills of both models during SSW winters are always higher than that during non-SSW winters, in relation to the successfully captured tropospheric precursors and the associated upward propagation of planetary waves by the model initializations. To narrow the gap in SSW predictive skill between BCC_CSM and ECMWF, ensemble forecasts and error corrections are performed with BCC_CSM. The SSW predictive skill in the ensemble hindcasts and the error corrections are improved compared with the previous control forecasts.     

赤道平流层QBO与我国7月雨型的关联

根据1953～1991年赤道平流层纬向风资料分析,得出我国东部地区7月份主要雨带位置与赤道平流层30～50 hPa平均纬向风准两年振荡（以下简称赤道平流层QBO）有较好的关联。在西风位相条件下,我国7月主要雨带位置较偏北;在东风位相条件下,我国7月主要雨带位置易偏南。它们之间的关系主要是通过对对流层环流的影响相联系的。利用赤道平流层纬向风的变化规律并结合冬季北太平洋对流层环流特征,对我国7月主要雨带类型的预报,有一定实用意义。