西太平洋副高活动指数的吸引子维数计算

基于NCEP／NCAR再分析资料计算出的西太平洋副高活动的三种特征指数，利用相空间重构方法对副高活动的三种特征指数的混沌特性和分数维进行了计算。计算结果表明，副高的短期活动存在混沌吸引子，副高脊线指数和面积指数动力系统的独立变量数目的上、下限分别为3和6，分析结果为副高动力系统的重构研究奠定了基础。     

西太平洋副热带高压活动指数的动力相关因子诊断判别

基于NCAR/NCEP的逐日再分析资料,利用相空间重构方法计算了副高脊线指数的点条件概率密度,并将得到的点条件概率密度及其功率谱与各季风影响因子指标及其对应的功率谱求相关,诊断出了影响副高脊线指数活动的最重要的6个指标因子.诊断分析结果表明,基于点条件概率密度的诊断识别方法能够较好识别具有动力关联的指标因子,该方法可以为判断和选择动力模型因子提供参考依据.     

攀西地区月降水时序非线性特性分析

在介绍相空间重构理论的基础上, 以攀西地区4个站点47 a的月降水时间序列为例, 研究了该地月降水时间序列的非线性特性。首先, 运用定量的G-P关联维方法, 探讨了非线性分析的主要定量指标, 具体而言有, 饱和关联维数D2和柯尔莫哥诺夫熵, 计算表明攀西月降水时间序列具有一定的非线性混沌特性。其次, 结合定性的功率谱分析方法, 进一步验证了攀西月降水时序具有非线性特性。除此之外还应用Cao方法检验, 从而排除了月降水时序为随机序列的可能性。本文为进一步研究月降水时序数据的复杂性及其演化规律奠定了基础。      

攀西地区月降水时序非线性特性分析

在介绍相空间重构理论的基础上,以攀西地区4个站点47 a的月降水时间序列为例,研究了该地月降水时间序列的非线性特性。首先,运用定量的G-P关联维方法,探讨了非线性分析的主要定量指标,具体而言有,饱和关联维数D2和柯尔莫哥诺夫熵,计算表明攀西月降水时间序列具有一定的非线性混沌特性。其次,结合定性的功率谱分析方法,进一步验证了攀西月降水时序具有非线性特性。除此之外还应用Cao方法检验,从而排除了月降水时序为随机序列的可能性。本文为进一步研究月降水时序数据的复杂性及其演化规律奠定了基础。     

利用一维时间序列确定吸引子维数中存在的若干问题

从一些控制方程已知的微分动力系统出发，利用它们不同分量、不同时间间隔的解序列重构相空间和原本相空间两种方式所得分维结果进行了比较，发现了一些有意义的事实，并探讨了用一维时间序列重构相空间确定吸引子维数的理论，揭示出其中存在的本质问题。最后指出，只有完全搞清动力系统的单分量序列采用怎样的延滞时间τ和怎样的采样间隔Ｈ延拓后才能保证重构相空间和原本相空间的度量性质不变时，我们才能获得真实、可靠、有用的结果。     

基于多变量相空间重构的局部降水预报

在已有的研究基础上,运用混沌理论中重建动力系统的方法来进行局地降水预测的研究。首先,通过分析降水时序关联维与嵌入相空间轨道的变化规律,探讨该降水时序的混沌动力学特性;接着对月降水量和气温时序进行多变量重构相空间,在相空间内搜索预报向量的k个最优近邻;最后,通过线性回归模型建立相似预报模型,试验结果与实际值吻合较好,证明了方法的有效性。     

基于C-C方法的Lyapunov指数计算

识别混沌是对非线性时间序列进行分析，预测，控制的基础，克服已有文献用Lyapunov指数识别混沌时计算Lyapunov指数的不足，用C－C方法计算相空间重构的参数，然后利用混沌的遍历性及定义，提出计算最大Lyapunov指数的新方法，典型实例证明新算法的高效性与正确性。     

陕北黄土高原气候干旱特性的混沌研究

在阐述了混沌系统的复杂特性以及关联维数的计算原理基础上，以陕北黄土高原地区气候干旱日持续时段分布为例，具体介绍了如何利用关联维数来判别其混沌性以及如何从单变量时间序列中提取其关联维数，提出了判断陕北黄土高原地区气候干旱混沌特性及其控制简单易行的方法。     

前期太平洋海温与6～8月西太平洋副高指数的关系

使用相关分析和因子分析等方法,探讨了前期太平洋海温对主汛期副高指数的影响.相关分析发现:海温对副高各指数的影响存在季节和区域上的变化,海温变化主要影响副高的面积和强度指数,对西伸脊点的影响次之,对脊线位置的影响比对北界位置显著.从各季节海温对副高5个指数(脊线位置、北界位置、西伸脊点、面积、强度)集合整体的线性拟合能力上看,秋、冬季海温较春季效果稍好,赤道中东太平洋及北美西海岸海温对副高指数的影响较西北太平洋显著.因子分析结果发现:前期各季节海温第1公共因子主要反映了赤道中东太平洋与西太平洋海温的反相变化关系,该公共因子与主汛期副高指数相关最显著,且较好地反映海温与副高各指数的相关特点,其它公共因子与副高指数相关性均较弱.年代际变化分析表明:1970年代末以前,海温变化使La Ni?a事件易为出现、夏季副高偏弱偏东、面积偏小、位置偏北,1980年代以后则相反.     

副热带高压及其影响因子的非平稳性检验与协整分析

为分析理解副高活动与其影响因子的关系,引入计量经济学非平稳性检验的思想和方法,对副高脊线、江淮梅雨活动、青藏高压活动及印度季风活动等特征指数序列进行了单位根检验与协整分析。单位根检验的结果表明,副高脊线指数及其3个影响因子均无单位根,具有非平稳性,且都为一阶单整;协整分析结果表明,副高脊线指数与该三个影响因子之间存在协整关系。分析结果有助于深化对气象要素时间序列非平稳性的认识,进而为构建副高特征指数和影响因子之间的内在关联模型提供依据。     

气象观测数据等值线自动绘制系统

基于气象观测数据的自动等值线系统采用IDL作为开发工具,通过对自动气象站数据的处理和分析,自动生成等值线图(包括温度,降水等值线图,风矢量图等)并发布到WEB页面,提供动画播放功能和图像查询功能.该系统不仅为天气预报提供必要的决策支持,也是监视天气变化的有效工具.系统在北京第29届奥运会气象服务中得到了广泛使用,是气象预报人员进行个例分析和预报服务的重要支撑平台.     

Windows下二维气象绘图软件——客观分析诊断图形系统

客观分析诊断图形系统是一款操作界面友好的二维气象绘图软件，它运行于微软Windows操作系统下，具有多种数据接口，能够绘制等值线、流线、矢量、多种投影地图及不规则数据分布图等多种图形。客观分析诊断图形系统还能够对气象地面、探空数据进行客观分析诊断，并能根据用户所选择气压层、变量由客观分析诊断的结果绘制相应图形。     

北京地区大气气溶胶光学特性监测研究

该文依据气溶胶光学厚度测量原理,利用CE318太阳光度计,于2000年7月～2001年7月期间对北京地区大气气溶胶光学厚度进行观测试验,计算得到约50天的气溶胶光学厚度和Junge参数等大气光学特性数据,给出了北京地区气溶胶光学特性分布特征.计算统计得到北京城区晴空条件下的Junge参数为3 15、2001年3月份沙尘天气状况下急剧下降为2.28,而北京郊区顺义县的测量结果介于二者之间为2.65.分析表明,由试验获得的气溶胶光学特性数据对于分析和监测北京地区大气污染、改善北京地区空气质量具有一定的意义.     

康熙帝对农业气象的贡献

清帝玄烨(即康熙帝)重视农业气象。亲自在北京培育出高产早熟品种的水稻——御稻米。而且还在生长季较长的江浙以双季稻方式推广成功,大大增加了当时的稻产量。     

三种不同天气系统强降水过程中分钟雨量的对比分析

通过使用高时间分辨率的分钟级雨量资料并结合雷达回波,对比分析了近年来飑线、梅雨锋和热带系统影响下的三次强降水过程,并通过降水率、降水持续时间和降水变率的统计,探讨三次强降水过程的特征,最后给出强降水时段对应所有站点最初1小时降水的平均状态。结果表明:用分钟雨量资料辨识出的强降水时段降水序列,结合雷达回波和小波分析发现其可以很好地表现γ中尺度对流系统的降水特征,弥补了小时雨量时间分辨率低的缺陷。分析三个过程中强降水时段的样本发现华北飑线的强降水过程单站只有一次强降水时段,累计雨量基本在50 mm以下,具有降水率大,持续时间短,突变性强的特点,预报难度较大;在热带对流系统的影响下,单站降水由多次强降水时段构成,且强降水时段样本累计雨量可达100 mm以上,降水率较其他系统偏小,但持续时间最长,降水均匀稳定;梅雨锋对应的降水持续时间以1～2 h为主,但降水率高于热带系统,强降水时段样本累计雨量基本在100 mm以下,降水性质的特点是介于飑线和热带强降水系统之间,预报最为复杂。     

近40年内蒙古候降水变化趋势

基于1964—2003年内蒙古44个站日降水量数据,进行了前20年 (1964—1983年)、后20年 (1984—2003年) 候降水变化的聚类分析,得到了最佳聚类数和各聚类的台站组成及其空间分布情况,对前20年和后20年候降水中值的变化情况、候最大降水量出现时间、各聚类的整体特征等进行了分析,并进行了候 (5 d) 和11 d降水中值极图的对比。结果表明:内蒙古不同地区的候降水变化格局存在经向地带性,但站点海拔的差异使这种地带性有所模糊;前、后两个20年候降水的变化格局较为复杂,大多数站点在一些候降水有显著变化,既有降水显著增加的候,也有降水显著减少的候;候最大降水出现的时间和量值有一定变化。     

集合预报产品在台风麦莎预报中的应用

为了提高集合预报效果,利用T106L19全球谱模式和增长模繁殖法对台风麦莎制作了13个成员的集合预报,并对其结果进行集合预报产品解释应用研究。首先在离散距离分簇法中,引入方差分析的方法确定分簇基础,然后对集合预报的形势场进行了分簇,相对于以往采用96小时样本为分簇基础进行分簇的方法,分簇效果提高明显,分簇结果能给出台风移动的几种可能路径及其概率;其次对要素随时间的演变利用系统聚类法进行了分类,根据分簇平均图可以确定几个可能的台风登陆地点,制作了这些特殊点要素分类烟羽图,通过分析要素随时间的演变特征,提高对台风登陆地点和时间的预报精度;最后制作了盒须图,通过盒须图中数据组主体以外的数据点,确认出值得注意的一些特殊集合成员的预报结果,减少了小概率事件的漏报率。研究结果表明,将方差分析引入离散距离分簇法,要素烟羽聚类法以及盒须图的应用有利于提高和改善集合预报效果,集合预报产品解释应用效果得到改进。     

一次江淮气旋复杂降水相态特征及成因分析

本文应用常规探空资料、地面观测资料、欧洲中心细网格(0.25°×0.25°)数值预报初始场资料和NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料分析了山东一次江淮气旋降雪过程的复杂相态特征,并初步分析了成因。结论如下:(1)山东省2014年2月16—17日的雨雪天气过程,降水相态多样性和相态转化复杂性是主要特点,表现为同一时刻雨、雪和雨夹雪三种相态共存,郯城站降水相态逆转(由雨夹雪转雨再转雪),鲁东南地区降雪同时鲁西南地区降雨的"东雪西雨"现象。(2)在系统发展不强的江淮气旋降雪过程中,鲁中山区相对高海拔地区夜间强烈的辐射降温和山脉迎风坡的动力抬升作用均会造成边界层温度的降低,后期对流层低层为东北风控制时,除鲁中山区外,其迎风坡东麓或东北麓(潍坊地区)出现固态降水可能性也较大,一般情况下,地面2 m温度为1~2℃,1 000 hPa温度为0℃左右,925 hPa温度为-3℃左右,可出现固液共存降水现象。(3)相态逆转现象的发生与江淮气旋发展阶段和气温日变化两个因素紧密相关。0℃层在925 hPa上下的状态是一种临界状态,可产生雨夹雪或雨,但0℃层高度下降不是由雨转雪的充分条件,还需考察冷平流发展情况。(4)当江淮气旋生成地偏东(位于长江口附近),且发展不强烈时,山东若受其影响产生降水,后期上游如有新系统发展,可能与气旋共同影响山东,造成复杂相态的江淮气旋降雪过程。     

太平洋年代际振荡冷、暖背景下ENSO循环的特征

利用英国气象局哈德莱中心的月平均海温距平资料、美国Scripps海洋研究所联合环境分析中心(JEDAC)的海表和次表层海温观测资料以及NCEP/NCAR再分析资料,研究了太平洋年代际振荡(PDO)不同背景下ENSO循环的特征.结果表明,PDO为ENSO循环提供了一个年代际气候背景,在PDO的暖位相时期,El Nino事件发生的频率较高,强度较强;反之,在PDO的冷位相时期,La Nina事件发生的频率较高,强度较强.而且在不同的太平洋年代际振荡背景下,ENSO循环表现出不同的特征.在PDO冷位相时期,发生El Nino(La Nina)事件时,正(负)的SOTA从西太平洋沿温跃层向东传播,正(负)的SSTA从赤道东太平洋向西扩展到中太平洋,ENSO事件先在赤道东太平洋爆发.在PDO的暖位相时期,发生El Nino(La Nina)事件时,正(负)的SOTA首先出现在赤道中太平洋,然后沿温跃层向东传播,正(负)的SSTA从赤道中太平洋向东扩展到东太平洋,ENSO事件首先在中太平洋爆发.这为ENSO预测提供了新的线索.     

The High Concentration Tails Of The Probability Density Function Of A Dispersing Scalar In The Atmosphere

The distribution function for concentrations of a scalar pollutant dispersing in the turbulent atmosphere has a finite domain that is bounded above and below. Three methods, based on extreme value statistics, are used to obtainestimates for the upper bound and to describe the high concentration tailbehaviour of the distribution; all three methods are applied to concentrationdata obtained from experimental atmospheric releases. Quantile quantile (QQ)plots are used to assess the goodness of fit of the resulting estimates of thedistribution, and also to compare the performance of the three methods. Thepredicted values for the upper bound are orders of magnitude less than thesource concentration, illustrating that molecular diffusion has a large effecton the high concentrations.