一次梅雨期副高短期变化的数值预报试验

本文利用5层原始方程模式对1980年6月23—26日梅雨期暴雨期间副高位置的短期演变、副高结构的短期变化作了一次数值预报试验。结果与实际情况比较一致。     

基于副高-季风非线性动力模型的动力特性讨论与机理分析

基于NCEP/NCAR再分析资料,依据动力系统反演思想,采用遗传算法从1998年实际观测资料中,客观合理地反演重构了副高特征指数与东亚夏季风因子的非线性动力模型,并结合1998年天气实况,讨论了模型中外参数的变化对副高系统平衡态失稳和分岔的影响。从而为副高等难以准确构建动力模型的复杂天气系统的物理机理分析和动力行为讨论,提供了有益的研究思想和方法手段。研究发现,副高指数平衡态的分布和变化与实际副高的中短期异常活动相对应,副高系统由高值稳定平衡态向低值稳定平衡态跳跃的突变行为对应副高的异常南落过程,副高系统由双稳定平衡态向单稳定平衡态并入的分岔行为对应副高"双脊线"并存到消失的过程。     

区域随机动力统计气候模式及其预报试验

本文从大气热力学与动力学原理出发,设计并推导了一个以高度场和海温场为主要变量的多网格点的海气耦合随机动力模式,用此模式作500hPa平均高度场的预报试验。预报以春季月份(2月)为初始场,取西太平洋副热带高压活动地区(10°N-40°N,110°E-170°W)6月500hPa高度场作为预报场。另外取赤道东太平洋地区5°S—10°S范围内海温场作为耦合场,把该模式中的微分方程组化为差分形式,以前期月平均高度场和海温场为初始场,以时间步长1天进行积分,积分系数是用依赖资料(1951—1980年)反演估计出来的,然后对独立样本(1981—1986年)作预报试验。方程中的随机项假设为白噪音,并对不同的白噪音量级作了一系列试验。结果表明,加上白噪音的效果均比未加时要好,说明次要因素的随机作用在海气相互作用中是不可忽视的。     

盛夏数值预报模式对副高预报性能检验及其释用

利用１９９８年６～８月Ｔ１０６和ＥＣＭＷＦ数值预报产品,对副高预报能力和产品质量进行了全面检验;通过对数值预报产品加工处理后获取的有关参数和特征量进行综合分析,在业务预报中对重大天气预报实例进行释用。结果表明,ＥＣＭＷＦ对副高增衰进退的运动趋势预报能力较强,对中期重大天气过程和雨区预报有重要指导意义。Ｔ１０６９６小时预报基本可信,１２０小时以后预报能力锐减,是模式改进的重点     

利用神经网络计算方法建立太平洋副高活动的预报模型

基于赤道附近海温和副热带高压相关性的观测和研究事实, 利用人工神经网络的BP模型及其优化算法建立了近赤道海温同西太平洋副热带高压面积指数之间的预报模型.该模型可根据月平均的近赤道海温和副高面积指数的前期分布, 预报出其后3个月副高面积指数的基本走向和变化趋势.该模型具有较高的拟合精度, 其预报效果和预报时效具有一定的实用意义.     

基于动力统计模型重构的副热带高压中长期预报

基于T106数值预报产品500 hPa位势高度场序列,用EOF方法对位势场序列进行时、空分解,在考虑相邻时段位势场空间模态基本稳定的前提下,引入动力系统重构的思想,以EOF分解的空间模态时间系数序列作为动力统计模型变量,用遗传算法全局搜索和并行计算优势,进行了模型参数的优化反演,建立了EOF分解的时间系数的非线性预报模型.通过模型积分和EOF的时、空重构,实现了副热带高压活动场的中长期预报.试验结果表明,在短期预报(1-5 d)该模型与T106模式的预报效果大致相当;但对于中长期预报(≥5 d),其预报效果优于T106预报产品;特别是10 d以上的预报结果对副热带高压的形态和范围仍然能较为准确地描述.该研究方法对副热带高压等复杂天气系统和要素场预报提供了一种新的思路.     

南亚季风区加热影响副高的数值试验

就一次出梅时西太平洋副热带高压的北进过程,从加热场角度用数值试验的方法研究了南亚季风区对副高活动的影响,并利用统计方法进行了显著性检验。结果表明：南亚季风区正的加热增强将激发出一支自最大加热中心向东北方向传播的波列,至第3天将在日本到华北建立一强正区平中心,从而有利副高增强。此外,还比较了南亚季风区加热与副高南侧热带辐会带加热对副高影响的差异。结果认为：南亚季风区正加热更有利于副高北进,而副高南侧热带辐合带正加热更有利于副高西伸;从影响副高的时间来看,南亚季风区正加热在第3天便使副高增强,而副高南侧热带辐合带正加热的作用偏晚,在第5天影响才明显起来。     

夏季西太副高脊面年际变化与太平洋海温关系的研究

利用谱分析、带通滤波、奇异值分解及合成分析等方法,以及欧洲中期数值天气预报中心大气环流再分析资料和美国NOAA的海温资料,研究了夏季西太平洋副热带高压(下称西太副高)脊面年际变化及其对前期太平洋海温响应的物理过程.结果表明,西太副高脊面存在准7.5年的最显著振荡周期.太平洋前冬和前春海温对夏季西太副高脊面的影响是显著的.其中El Ni(n)o型的异常海温分布将使夏季两太副高脊面偏南,而La Ni(n)a型的则使夏季西太副高脊面偏北.在对比分析与太平洋海温异常相联系的异常环流的基础上,发现异常海温强迫出的异常经向环流是有利于夏季西太副高脊面异常的一个重要原因.     

东北太平洋辐合异常对西太平洋副高异常影响的数值试验

用一个5层原始方程数值模式,对西太平洋副热带高压异常进退的一种可能机制进行了数值试验。试验表明,东太平洋副高的异常增强能通过激发扰动西传引起西太平洋副高加强西进控制中国大陆东南部地区。     

黄淮地区副高边缘型降水数值预报精细化检验北大核心CSCD

以2020-2021年5-10月副高边缘型明显降水过程作为研究对象,针对黄淮地区太行山南麓、伏牛山东麓、东部平原3个典型区域,采用多种检验方法对CMA-MESO,CMA-SH9两模式降水日变化预报性能进行评估。结果表明:在山区,CMA-MESO预报有效降水时次占比与降水强度均偏小,CMA-SH9则相反,两模式分别在伏牛山东麓的04:00-10:00(北京时,下同)和太行山南麓的10:00-16:00预报有效降水时次占比偏小(大)更为显著;在平原,CMA-MESO对03:00-07:00和17:00-20:00有效降水时次占比显著低估,CMA-SH9对于17:00-20:00降水量的高估则主要来源于降水强度预报明显偏大。FSS(fractional skill score)评分结果显示:CMA-MESO对于伏牛山东麓15:00-17:00及21:00-22:00、东部平原02:00-04:00等时段10 mm·h^(-1)以上降水预报能力优于CMA-SH9,在太行山南麓17:00-23:00则相反。基于STFSS(spatial temporal fractional skill score)评分的评估表明:CMA-SH9对于太行山南麓前一日14:00-当日02:00的降水预报较实况显著偏晚,CMA-MESO对于伏牛山东麓02:00-08:00及平原地区08:00-14:00的降水预报均表现出较实况偏早的特征。     

A Medium/Long-Range Forecast of Pacific Subtropical High Based on Dynamic Statistic Model Reconstruction

Based on the 500-hPa geopotential height field series of T106 numerical forecast products,by empirical orthogonal function(EOF)time-space separation,and on the hypotheses of EOF space-models being stable, the EOF time coefficient series were taken as dynamical statistic model variables.The dynamic system reconstruction idea and genetic algorithm were introduced to make the dynamical model parameters opti- mized,and a nonlinear dynamic statistic model of EOF separating time coefficient series was established.By the model time integral and EOF time-space reconstruction,a medium/long-range forecast of subtropical high was carried out.The results show that the dynamical model forecast and T106 numerical forecast were approximately similar in the short-range forecast(≤5 days),but in the medium/long-range forecast (≥5 days),the forecast results of dynamical model was superior to that of T106 numerical products.A new method and idea were presented for diagnosing and forecasting complicated weathers such as subtropical high,and showed a better application outlook.     

A Medium/Long-Range Forecast of Paci c Subtropical High Based on Dynamic Statistic Model Reconstruction

Based on the 500-hPa geopotential height eld series of T106 numerical forecast products, by empirical rthogonal function (EOF) time-space separation, and on the hypotheses of EOF space-models being stable,he EOF time coe cient series were taken as dynamical statistic model variables. The dynamic system econstruction idea and genetic algorithm were introduced to make the dynamical model parameters optimized, and a nonlinear dynamic statistic model of EOF separating time coefficient series was established. By he model time integral and EOF time-space reconstruction, a medium/long-range forecast of subtropical high was carried out. The results show that the dynamical model forecast and T106 numerical forecast were approximately similar in the short-range forecast (65 days), but in the medium/long-range forecast>5 days), the forecast results of dynamical model was superior to that of T106 numerical products. A new method and idea were presented for diagnosing and forecasting complicated weathers such as subtropical high, and showed a better application outlook.     

登陆广东热带气旋特征及其与副热带高压的关系

2004年登陆广东的热带气旋只有2个,个数明显偏少,粤西无热带气旋登陆;登陆广东的初台偏迟,终台结束早,登陆时间集中于7月;热带气旋移速快,强度弱(为热带风暴),对广东影响利大于弊。对1951~2004年7~9月登陆广东的热带气旋进行统计分析,发现各月登陆广东的热带气旋次数差异较大,最多时一个月有5个,最少时没有。登陆广东的热带气旋个数与西北太平洋副热带高压位置、强度有密切关系,可以将有利于和不利于热带气旋登陆广东的副热带高压各分为3种环流形势。     

北非高压的气候特征及其对中国夏季降水的影响

以北非高压的5个指数为基础，分析了北非高压的气候特征：北非高压强度越强，范围越广，东伸越明显且脊线偏南，反之偏西偏北；北非高压的强弱趋势、南北位置和东西位置具有显著的季节变化，其中5月下旬和6月下旬有两次明显的跳跃，在时间上比西太平洋副高两次北跳提前2-3候。北非高压对中国夏季降水影响主要表现为我国东部地区以长江为界的南北降水具有反相分布特点，西藏高原上东、西部降水存在相反分布。最后，讨论了北非高压与西太平洋副高及东亚环流的关系，发现：两个高压的强度、范围和南北及东西位置的变化趋势基本一致，从西亚到太平洋呈现正、负、正的波列分布特征。这种特征组成了亚洲地区纬向型的遥相关分布，这可能是造成中国夏季降水时空分布的原因之一。     

Numerical and Dynamical Analyses of Heat Source Forcing and Restricting Subtropical High Activity

1.IntroductionTheWestPacificsubtropicalhigh(WPSH)isamainsysteminfluencingtheweatherandclimateofEastAsiainsummer,whoseintensityvariationandadvance/retreatarecloselyrelatedtothecool/warmofweatherandtheplenty/defficiencyofprecipitationofthisregion.insummer.Inhistory,thefloodanddroughtinEastAsiagreatlydependontheabnormalityofwPSH,forexample,theseriousdrought/noodinthesummerof1959and1998.Recently,therearemanyresearchesaboutWPSH,theseasonaljumpandcatastrophemechanismofWPSHwasalsostudiedanddi…     

强迫耗散非线性临界层与副高演变的数值试验

从强迫耗散无辐散正压涡度方程出发，用不同方案模拟试验得到它的数值解，它与方程解析解的特征较为一致，结果表明非绝热加热强迫强“Kelvin”猫眼强度，冷却则相反，耗散则缓和流场演变，模拟所得“猫眼”强度，移动及形状变化及涡度场等特征与副高实际演变有相似之处。     

Atmospheric Free Modes and Subtropical High

1. IntroductionSubtropical highs are the warm systems over bi-hemispheric subtropics, exerting great effect on theoccurrence of the rainy reason, flood-drought, heavyrain, etc. in China through the changes in positionand intensity. In recent years, in particular, the per-sistent anomaly of the high has resulted in frequenthappening of severe meteorological disasters, so thatit has become one of the leading topics of atmosphericsciences. Over the past decades scientists have madea lot of effort…     

谱模式中负地形的处理与东亚副热带气候的模拟

谱模式中负地形对气候模拟有严重干扰。本文重新处理IAP/LASG GOALS模式地形及海陆分布,通过对比新旧地形强迫下数值试验的结果,揭示了原有GOALS/LASG气候模式对西太平洋副高模拟中存在的系统偏差与（30oN,120oE）长江口附近的负地形及纬向地形谷有关。与NCEP/NCAR再分析资料和CMAP综合分析资料比较表明,新的地形方案减弱了负地形效应,使东亚气候,如夏季西太平洋副热带高压及夏季降水的模拟得到明显改善。     

非线性临界层与副热带高压的形成

本文用无辐散正压涡度方程模拟非线性临界层。结果表明,在非线性临界层内,流函数场出现“Kelvin猫眼”现象。“猫眼”的流场呈准定常反气旋环流形势,“猫眼”的时空尺度、东移和形状变化与副热带高压有相似之处。因此,非线性临界层产生的“Kelvin猫眼”有可能是位于纬向东西风交界面附近的副热带高压形成的一种新的物理机制。