北京地区“环流－降水－谷物”系统的短期振动研究

文章用因子分析方法提取北京地区小麦气象产量主要特征及代表序列,并对该序列和北京地面气象要素的关系用交叉谱进行研究。发现它们在前期秋冬季中的４－６年的周期振荡（中心周期为４．５年）中有显著的相关,当前期秋季和冬季的降水量和气温在振荡中处于正距平时,当年的气象产量为丰年,反之为欠年;进一步对该序列与大气环流的静力和动力物理量之间关系研究发现它们在同样的周期振荡中有十分强烈的表现,尤其表现在与动力物理量上。研究结果进一步证实“环流－降水－谷物”系统的存在,并揭示在短期气候振动（４－６年）上的规律性。     

东营市降水短期气候预测系统

详细介绍了东营市月、季、年降水短期气候预测系统的结构、特点和工作流程。该系统具有数据库管理、动态建立预测模型、客观预报、图形显示、打印预览、自动评分、帮助等多种功能 ,系统设计时将密码存放在Windows注册表内 ,数据库链接时运用了Microsoft最新的ADO技术 ,提高了系统的先进性和稳定性。     

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。     

桂林秋旱成因及其短期气候预测的研究

根据桂林13个站点1957—1999年共43a的资料，结合农业部门历年来掌握的旱情以及我们多年的预报经验，定义出全地区性各级干旱标准，分析出干旱前期环流特征，找出其演变规律和指标，建立短期气候预测的预报模式指标，为桂林秋旱的预报提供主要依据。     

内蒙古短期气候预测业务系统研究

从4个方面介绍了“内蒙古短期气候预测业务系统”的设计思路、结构,开发过程、业务流程和各模块功能等,为进一步推广和应用奠定基础。     

以环流相似为依据的短期气候预测方法

根据两个自然天气季节的相似条件之一是环流演变的过程相似的原理,开发出一种短期气候预测方法.它是以亚洲环流指数和东亚槽、极涡、太平洋副热带高压的环流特征为因子,以因子的连续变化为依据,求出预报年与历年各因子的相似离度平均值,作为判据,确定预报年的最佳相似年,进而做出预测的方法.经初步验证,获得了一定的效果.     

包头地区短期降水概率预报系统研究

章通过对高空形势进行客观分型,结合考虑高空各要素特征、稳定度条件及地面观测资料和数值预报产品,对包头地区短期降水概率进行了深入分析,完成了一种切实可行的概率预报方法。利用MICAPS提供的业务工作平台,建立了包头地区短期降水概率预报系统。     

我国短期气候动力预测模式系统的研究及试验

气候和气候异常对我国的国民经济发展具有重大影响,为提高短期气候预测的准确率,研究动力气候模式短期气候预测新技术至关重要.通过近5年的努力,建立了一套出月动力延伸预报模式,海气耦合的全球气候模式(AGCM+OGCM+海冰+高分辨率印度洋-太平洋海盆模式),区域气候模式季和年际尺度的业务动力模式组成的系统.初步把我国的短期气候预测水平由经验统计方法提高到定量和客观分析的水平上.在此基础上,已建成了一个具有物理基础的统计方法与气候动力模式相结合的综合气候预报系统.     

历史时期“大型环流-天气气候-作物年景”系统低频振动的模拟试验

本文分别采用史料中农业灾情影响收成的记载和近百年气候-年景模式,经处理取得了长江下游地区近千年水稻5级年景长序列。功率谱分析表明,这一气候年景序列具有38—40年极显著周期和105—110年、180—200年显著周期的低频振动,表现为年景偏好期与偏差期的交替变化。然后,运用“环流-天气气候-年景”系统模式,模拟了长江下游近千年气候振动和与其有关的环流演变。     

内蒙古汛期降水分片短期气候预测的尝试

本文从汛期降水量的气候背景场出发，研究我区汛期降水的地域分布特点。以４９站（ｍ＝４９）定量降水为基础，研究降水自身演变规律，进行分片定量预报尝试。又在各站及区域汛期降水总量的基础上，划分降水等级，讨论分片定性预报方法。     

北京地区的台风降水特征研究

采用上海台风研究所1949-2006年台风降水和台风年鉴资料、中国FY-2卫星和日本气象厅TBB资料以及NCEP再分析资料,首先分析58年台风影响北京降水的气候特征,然后对8407号台风Freda和0509号台风Matsa影响下北京两次强度差异显著的降水过程进行对比研究.结果表明:(1)台风影响北京降水年均0.33次,出现在6-9月.降水过程多为大雨以上天气过程,持续时间一般2 d,最长可达5 d.(2)影响台风的活动范围大致为(20°-50°N,109°-128°E).路径主要包括西北行和转向东北行两类,并以前者居多.北京发生暴雨时,台风中心主要出现在江西-安徽-带、黄海或北京附近.(3)Freda对北京的影响发生在台风与西风槽相互作用过程中,而Matsa的影响表现为台风低压环流直接控制北京.两个台风均受冷空气影响而变性,具有明显的非对称结构,两次过程中北京位于台风不同的对流运动发展区域是造成降水强度差异的原因之一.(4)两次台风过程中北京均具有较好的水汽条件和对流不稳定层结,但动力抬升条件差异明显.Freda影响下北京具有较强的水平风垂直切变,偏南暖湿气流上升运动深厚.而Matsa影响下北京盛行偏北气流,中低层下沉运动显著,水汽抬升受到抑制.另外,北京西北高东南低的地形也是其台风降水产生差异的原因之一.在台风东侧,地形作为偏南气流的迎风坡可加强上升运动,而在台风西侧则作为偏北气流的背风坡增强下沉运动.     

我国近年来短期气候预测研究的若干进展

回顾了近年来我国短期气候预测研究的若干进展,主要是在中国科学院大气物理研究所完成的以气候模式为基础的短期气候预测方面工作.第一个基于气候数值模式开展短期气候预测试验的是曾庆存等人,他们所采用的是IAP AGCM耦合一个热带太平洋环流模式(OGCM);1997年,基于耦合气候模式基础上的ENSO预测系统建立起来;同时开展了东亚区气候可预测性研究;利用气候变动的准两年信号提出了对模式预测结果进行有效修正的方案;为了考虑初始土壤湿度异常对夏季气候的影响,建立了气象变量和土壤湿度的经验关系;还系统地研究了1998年海面温度异常和大气春季异常对夏季气候(特别是发生于中国的大水)预测的影响.     

短期气候预测试验研究的进展

本文回顾了用大气环流模式及大气-海洋耦合模式进行短期气候预测试验研究的进展情况,综述了试验研究得出的一些初步结论,文中也介绍了我国在这方面进行的一些初步试验研究的结果,供短期气候预测研究工作的参考。     

我国短期气候预测的业务技术发展

我国是世界上开展气候预测研究和业务较早的国家之一。早在20世纪30年代,就进行了有关中国旱涝等方面的研究,50年代末正式发布短期气候预测服务,60年代开始,我国每年都要召开由气象业务部门主持的全国汛期气候趋势预测会商会,参加单位除国家级、区域级、省级气象业务部门外,还有科研、高校、水利等单位,一直坚持至今,从未间断。     

中国年降水气候振动的非线性动力学特征

从观测资料出发,利用反演方法,获得了描述我国17个站年降水气候振动的二阶非线性动力学方程组中的系数,并在无外源强迫的情况下对该非线性动力学方程组作了定性的分析,对17个站的年降水气候振动进行气候模拟试验。结果表明:我国大部分地区的年降水气候振动存在弱的非线性振动特征,17个站的年降水气候振动都可以看作是一个正阻尼的动力系统,在运动变化过程中,自身能量的变化dEdt<0,17个站年降水气候振动的固有频率的变化范围为0.6≤ω0≤1.417,其固有周期的变化范围为10.4≥T≥4.4年。从空间分布特征上可以看到,其固有周期的长短分布有明显的东西向特征。在17个站中,兰州、成都、重庆、南宁、福州、上海、温州地区的年降水气候振动是一个类似于具有渐软弹簧特性的非线性动力系统,而昆明、长春、哈尔滨、北京、广州、西安、厦门、长沙、南京、杭州地区的年降水气候振动是一个类似于具有渐硬弹簧特性的非线性动力系统,从其空间分布特征上看也有东西向特征。全国17个站年降水气候振动的动力系统都存在一个稳定的焦点,在无外源强迫作用时,各站的年降水气候振动将逐渐趋向于各自的稳定的焦点,但都不存在极限环。在仅考虑降水自身振动的情况下,利用我们反演得到的非线性动力学方程对年降水气候振动做模拟,位于内陆地区的模拟情况可以通过显著性水平检验,而靠近海洋的地区模拟效果没有内陆好。这一结果说明在降水气候振动中,靠近海洋地区的外源强迫影响作用比位于内陆地区大。     

IAP短期气候距平预测系统的定量评估及订正技术的改进研究

采用一套多指标的评估方法, 对中国科学院大气物理所研制的短期气候距平数值预测系统（ＩＡＰＰＳＳＣＡ） 方案１ 的预测性能进行了定量的、系统的评估。评估表明： ＩＡＰＰＳＳＣＡ 对中国汛期大尺度的、重大的降水异常预报较好; 在不同区域,ＩＡＰＰＳＳＣＡ 的预测能力不同, 对中国东南区域显示出较高的预报准确度和可信度; 与单个预报相比, 集合预测水平稳定, 能提高总体预测水平。另外, 还对订正技术进行了改进研究, 距平百分率订正较距平订正效果为佳。     

大气环流指数和海温对呼伦贝尔地区年降水预测的指示意义

文章对近50a（1961—2010年）内蒙古呼伦贝尔地区的年、汛期和冬春季降水量和降水距平百分率（R%）作了统计,发现年R%和冬春季R%呈上升趋势,汛期R%略呈下降趋势;通过对年R%与大气环流指数、海温的相关分析发现：前期副热带高压（副高）、北半球极涡、大西洋欧洲环流C型、西藏高原位势高度和印缅槽（南支槽）强度指数等均与年R%密切相关,当北半球极涡收缩、强度减弱,副高扩张、强度加强,西藏高原位势高度偏高,南支槽减弱时,有利于来年呼伦贝尔地区降水,否则,相反。此外,前一年夏季北印度洋海域和赤道东太平洋海域海温对呼伦贝尔地区来年降水有显著影响,这两块海区的海温和上述环流指数可考虑作为呼伦贝尔地区年降水的预测信号使用。     

基于机器学习的韶关地区短期日平均气温研究

利用1965—2017年韶关地区8个站点的日平均气温观测资料,发现将过去连续7 d的日平均气温分别作为逐步多元线性回归、LightGBM(light gradient boosting machine)以及BP-NN(back propagation neural network)算法(机器学习)的自变量可最准确地预报出未来1～3 d的日平均气温。据此分别构建了三种短期气温预报模型,并系统地探讨了其适用性。主要结果如下：(1)三种模型的预报准确度均较高,机器学习方法在预报正确率(绝对误差(absolute error)小于2℃的天数占比)、相关系数(R)和平均绝对误差(mean absolute error, MAE)上均要优于逐步多元线性回归法。其中LightGBM的预报效果最优,其1～3 d的预报正确率分别为84.38%、69.86%、61.37%,对应预报值与测量值之间的R分别为0.98、0.94、0.93,MAE分别为1.17、1.76、2.00℃。(2)冬春季、秋冬季日平均气温较大的波动性是导致该时期三种模型MAE总体偏大的主要因素,但LightGBM仍具有最优的预报稳定性,...     

辽宁短期气候变化的波动理论研究

通过近50 a的资料分析得知,气候形成三大因子太阳辐射、大气环流和地理环境年际间的异常波动是引起短期气候变化的根本原因,也是气候灾害年诊断预测的物理依据。运用波动理论不仅能诊断当年的气候灾害,还能开展3～5 a的气候趋势滚动预测。