经验正交函数在两个气象场相关分析中的应用

五十年代以来,经验正交函数的应用愈来愈广泛。气象方面,大多用于气象场的定量描述。许多人用特征向量表示个别气象场的特征,也有人用组合特征向量表示多个气象场的特征,这种方法可以大大减少信息量,给天气气候的分析和预报带来方便。     

原观测场时间序列两个统计场的相似性讨论

一些研究认为,原观测场时间序列的第一特征向量场与时间平均场表现出强相似。经研究得出,原观测场时间序列的这两个统计场间存在本质差异。它们的相似性依赖于原观测场时间序列在相空间中的结构。时间平均场（气候场）与时间偏差（异常）场集的相对强弱在二者相似与否中起到重要作用。     

气候场的主分量逐步回归预测模型及应用

提出一种气候场的主分量逐步回归预测模型,该模型将气候场的预测变成对该场主分量的预测。提取对气候场变化有重要影响的500 hPa高度、太平洋及印度洋海温和全球海平面气压等含不同区域不同季节的因子场的前若干个含高信息量的优质主分量因子。通过相关筛选和双重检验逐步回归,建立气候场的主分量的预测方程,由此就建立气候场与多个因子场之间的联系,但是模型却仍然保持着两个场相关的特点。根据气候场的特征向量的近似不变性,将其与主分量配合进行反算,从而得到气候场的预测。以广东汛期降水预测作为试验例子,计算了它的主分量,分析了它的时空分布特征及分类,对2003—2005年的分布作预测并与实测分布作比较及进行误差检测,发现预测效能显著。有关预测的年限、区域范围、要素和因子的物理背景等问题有待进一步研究。     

全国各省市气象科技期刊文章摘编(26)

1动力延伸预报产品在辽宁短期气候预测中的释用《气象与环境学报》2006年第12期周德平基于1961年～2000年辽宁53个测站40a逐年的月气温距平和月降水距平百分率资料,根据EOF(经验正交函数)展开的空间特征向量分布特征,将前3个主要特征向量时间系数作为预报量,将500 hPa高度场的高度距平、地转涡度作为预报因     

基于偏最小二乘法的前汛期月降水量预测方法

采用偏最小二乘回归建立了前汛期(4-6月)月降水量的预测模型,其中模型的输入因子是通过对3个前期月平均物理量场(海温场、500 hPa温度场和200 hPa高度场)大量的场相关因子采用系统降维的处理方法获得.为实现同时对多个站点的月降水量预测,将多站点的月降水量预测转换成多站点气候场的主分量预测,进一步利用气候场特征向量的近似不变性进行回算,从而得到多站点的逐站月降水量预测结果.对广西37个基本站的前汛期月降水量进行了6年独立样本检验,其预报结果显示该模型具有较好的预报能力.     

应用自然正交函数表示极区高度场特征的尝试

应用自然正交函数，根据12个月多年平均的极区高度场资料求得了一组有明显天气学意义的特征向量。每一个特征向量代表一种高度场的典型分布。将具体某年某月的实际高度场在这组特征向量上的投影定义为极涡系数。每一个极涡系数就表示实际高度场与相应典型场的相似程度。极涡系数与我国长期天气变化有着密切的关系。     

四维EOF分析检验数值模式模拟气候及其变化能力研究

文章提出了一个四维经验正交函数(4D-EOF)方法,原理是三维经验正交函数(3D-EOF)与扩展经验正交函数(EEOF)简单的组合,此方法不仅提供空间水平分布特征场及其对应的月际变化特征和年际变化特征,而且还提供空间垂直结构特征。利用这个新方法分析东亚季风国际区域模式比较计划(RMIP)MM5V3模拟的1989—1998年10a积分结果———包括中国大部分区域(4941个格点,格距60km)月平均100,500,700,1000hPa4个位势高度场(模拟场)及其距平场;同时分析对应的NCAR/NCEP再分析资料(观测场),进而对比两者检验模式模拟东亚季风气候及其变化能力。对比分析结果表明:对于月平均高度场的第一特征向量场,模式能比较准确地模拟出平均气候场的分布及其垂直相当正压性的结构特征;对于月平均高度距平场第一、二特征向量场,模式对于距平场的模拟也较成功,垂直方向有明显的相当正压性特征;月平均高度场及其距平场相应的月际变化和年际变化特征也在模拟中得到较好的反映。本研究表明:4D-EOF具有综合检验数值模式模拟气候及其变化的能力,而MM5V3模拟20世纪90年代东亚气候及其变化能力是令人满意的。     

青藏高原OLR的气候特征及其对北半球大气环流的影响

利用１９７４－１９９０年青藏高原地区地－气系统月平均射出长波辐射资料，采用ＥＯＦ方法分析了前３个特征向量场，得到了青藏高原地区地－气系统射出长波辐射的几种异常形式，阐述了它们的天气气候特征，并对不同气候区的持续 及其与北半球大气环流的关系作了研究。     

BCC_CSM气候模式对风暴轴的模拟能力评估

本文利用NCEP/NCAR再分析资料从不同角度评估了BCC_CSM气候模式对风暴轴的模拟能力。对于气候态的模拟,BCC_CSM气候模式可以准确地模拟出各季节风暴轴主体的强度与位置。对于时空分布的年际变化的模拟,BCC_CSM模拟的冬季风暴轴EOF分解的第一与第二模态特征向量场同NCEP再分析资料对应的特征向量场结构类似,前两个模态分别为全区一致及南北反向型,第三模态则有所不同。对于年内逐月的风暴轴强度和纬度指数变化,BCC_CSM有着较好的模拟效果,可以模拟出太平洋风暴轴独有的“深冬抑制”现象,但对经度指数变化的模拟则与再分析资料有着较大差异。对于风暴轴向极移动情况的模拟,太平洋地区的模拟结果没有表现出向极移动,而大西洋地区则模拟出1970年以后风暴轴位置向极地偏移的趋势。     

北半球冬季海平面气压场的气候基本态与气候变率特征及其影响的初 …

研究了近１００多年冬季北半球海平在气压面场的气候基本态、气候变率的特征及时间演变规律。指出北半球冬季海平面气压基本态的标准差的高值区在北太平洋的阿留申低压区、冰岛低压区的西北部及西伯利亚高压区。基本态的第一特征向量表现为弱西伯利亚高压、强北大西洋高压的强纬向环流的特征;第二特征向量表现为弱阿留申低压及强北太平洋高压。研究还指出,阿留申低压区及冰岛低压区在基本态改变的同时,标准差也有长期变化,而且主     

自动与人工观测降雨量的差异及相关性

利用全国627个基准、基本站2005年自动与人工雨量业务观测资料, 分析了业务上自动与人工观测的降雨量的差异以及引起差异的原因, 并分析了自动观测与人工观测的降雨量的相关性。结果表明:自动观测比人工观测的日降雨量平均偏高0.12 mm, 标准差为0.70 mm, 相对偏高1.42%。627个站中, 80%的站自动与人工观测的年降雨量差值在5%以内; 近4%的站年降雨量差值在10%以上。年降雨量相对差值较大的站, 其年降雨量均较小。空间采样差、20:00 (北京时) 定时观测中人工与自动观测时间的不一致以及其他突发事件均会导致自动与人工测量的日降雨量的差异, 甚至显著差异。由于观测仪器不同引起的降雨测量系统误差差别, 导致自动与人工观测降雨量的系统偏差。自动观测与人工观测的日降雨量呈线性相关, 相关系数为0.9988。     

农林重大病虫害和农业气象灾害的预警及控制技术研究

1 农业气象灾害预警技术研究 对华北农业干旱、东北作物低温冷害、江淮小麦油菜渍害、华南经济林果寒害和水产寒害等农业气象灾害分别建立了统计预测模型和机理预测模型相结合、长中短不同预报时效相结合的预警预测模型。其中作物生长模型与区域气候模式相结合的新一代农业气象灾害预测技术在实现区域尺度预测应用上取得重要进展；各类预测模型在灾害指标、预测方法上取得新的突破，预报准确率进一步提高。在此基础上，成功研制出包含多种预测方法、不同预报时效、可供准业务运行的农业气象灾害多灾种综合预测预警系统。课题研制的模型进行了业务试验，部分成果如广东经济林果寒害预警已投入业务运行。课题于2005年12月顺利通过项目主持单位农业部组织的专家验收。该课题成果代表了我国目前农业气象灾害预警预测研究的最新进展和水平，对于进一步开展和提高其他地区、其他灾害的预报能力具有一定的推广借鉴作用和应用前景。     

硫酸盐和烟尘气溶胶辐射特性及辐射强迫的模拟估算

利用已有的硫酸盐和烟尘气溶胶折射指数资料，精确计算了这两种气溶胶从太阳短波到红外谱段的辐射特性。然后，在LLNL化学输送模式(CTM)模拟的硫酸盐和烟尘气溶胶资料及改进的气溶胶参数化基础上，在国内首次用GCM估算了这两种气溶胶引起的全球辐射强迫。结果表明:(1)西欧是全球最大的硫酸盐辐射强迫中心，最大值出现在夏季，达-5.0W/m2；(2)烟尘强迫的最大中心出现在夏季的南美和非洲中南部，为4.0W/m2；(3)南半球大陆人为气溶胶的强迫不容忽视；(4)某些地区人为气溶胶的强迫在量值上可与CO2等温室气体引起的强迫相比拟。     

四种客观定量表征阻塞高压方法的对比分析

已有的阻塞高压客观定量化表征方法可归纳为距平方法、 T&M方法、 动力学方法和环流型方法四种。以2008年1月1日~2月2日中国持续性低温雨雪冰冻灾害期间的阻塞高压事件为例, 利用NCEP/NCAR逐日再分析等压面资料, 检验对比了上述四种方法的优点与缺点。结果表明, 每种方法都有其优点和局限性, 表明仅以某种标准或公式的客观方法实现对多种形态的阻塞高压的精确识别是极其困难的。同时还指出, 研究者和业务技术人员在了解各种阻塞高压客观表征方法的优、 缺点基础上, 针对具体需求选取适合的方法, 也可以结合实际情况予以改进, 都将可能获得更好的应用效果。     

雾与能见度数值预报诊断SW方案和FSL方案改进的研究及评估

为了提高雾与能见度的预报水平,对业务上常用的两种能见度诊断方案,即Stoelinga and Warner（SW）方案与Forecast Systems Laboratory（FSL）方案的改进进行预报试验,SW方案基于Gultepe方案考虑了液态水粒子数浓度对能见度的影响,FSL改进方案中利用了递减平均法对公式中用到的温度与露点温度进行订正,并用其重新计算公式中的相对湿度。基于山东省气象科学研究所逐时更新循环（hourly update cycle,HUC）业务模式输出结果,从2015—2016年选取10次雾天气过程,并详细分析了2015年11月13—14日这次雾天气过程的预报结果,比较了改进前后各方案对雾与能见度的预报效果,结果显示：在模式预报的雨水含量占总液态含水量比例较大的预报时效,改进后的SW方案对雾与能见度预报效果优于原始方案,在模式预报液态含水量接近0的预报时效,改进前后的SW方案对雾与能见度的预报效果相当;利用订正的温度与露点温度重新计算相对湿度,其平均绝对误差（mean absolute error,MAE）降低明显的预报时段,改进后的FSL方案对雾与能见度的预报效果大大提升。将两种改进后的方案相融合并进行预报试验,结果显示,综合对能见度与雾的预报效果,Combined Visibility（CVIS）方案要优于其他两种改进方案。     

冰雹预报和防雹

由上升气流中水汽凝结潜热释放造成的高空大气层的温差而生的贝纳对流形成冰雹，用熵距平试作冰雹预报，在主上升气流中的爆炸防雹。     

International targets and environmental policy integration: The 2010 Biodiversity Target and its impact on international policy and national implementation in Latin America and the Caribbean

International environmental policy has evolved from a focus on single issues to more integrated approaches under the framework of sustainable development. This transition has been accompanied by a growing use of targets among international organisations. Targets have long been used in industry and corporate planning, but some have questioned their relevance in the ambit of environmental and sustainable development policy. This paper addresses the question of whether international targets help advance environmental policy integration in international governance. It explores whether the international target of significantly reducing the rate of biodiversity loss by 2010, adopted by the Conference of the Parties to the Convention on Biological Diversity (CBD) in 2002, enabled co-ordination and coherence in international biodiversity governance. The effects of the Target on the cluster of biodiversity-related conventions and their implementation in countries of Latin America and the Caribbean are examined. The analysis is based on official documents and interviews with secretariat officials, international experts and national focal points conducted between September 2011 and April 2012. A claim is made that the 2010 Biodiversity Target was, in essence, a conservation goal that did not fully honour the CBD's sustainable development mission. The Target triggered increased co-operation in the biodiversity cluster without bringing greater alignment of policies and implementation activities around the CBD's sustainability principles. The study suggests that, if targets are to advance EPI among international institutions, they need to be appropriated by relevant stakeholders and supported by implementation strategies that secure their continuous commitment.     

自记与自动观测降雨量的差异及相关分析

利用2004—2007年同时使用雨量计（自记）与雨量传感器（自动）观测的54站其中1年的平行观测日降雨量资料,通过对比差值、相关系数分析两者的差异及相关性。结果表明：双翻斗式遥测雨量计自记观测比双翻斗雨量传感器自动观测的日降雨量平均偏小0.12 mm,标准差为0.93 mm。虹吸式雨量计自记观测比双翻斗雨量传感器自动观测的日降雨量平均偏小0.39 mm,标准差为1.5 mm。自动观测降雨量对雨日有一定的影响,两者存在一定的系统偏差。双翻斗式遥测雨量计、虹吸式雨量计与双翻斗雨量传感器观测日降雨量的相关系数分别为0.996和0.994,虹吸式雨量计、双翻斗式遥测雨量计自记观测与人工观测降雨量的相关系数分别为0.98和0.95。     

Detection and quantification of local anthropogenic and regional climatic transient signals in temperature logs from Czechia and Slovenia

The paper reports on detection and quantification of the impact of local anthropogenic structures and regional climatic changes on subsurface temperature field. The analyzed temperature records were obtained by temperature monitoring in a borehole in Prague-Spo?ilov (Czechia) and by repeated logging of a borehole in ?empeter (Slovenia). The observed data were compared with temperatures yielded by mathematical 3D time-variable geothermal models of the boreholes’ sites with the aim to decompose the observed transient component of the subsurface temperature into the part affected by construction of new buildings and other anthropogenic structures in surroundings of the boreholes and into the part affected by the ground surface temperature warming due to the surface air temperature rise. A direct human impact on the subsurface temperature warming was proved and contributions of individual anthropogenic structures to this change were evaluated. In the case of Spo?ilov, where the mean annual warming rate reached 0.034°C per year at the depth of 38.3?m during the period 1993–2008, it turned out that about half of the observed warming can be attributed to the air (ground) surface temperature change and half to the human activity on the surface in the immediate vicinity of the borehole. The situation is similar in ?empeter, where the effect of the recently built surface anthropogenic structures is detectable down to the depth of 80?m and the share of the anthropogenic signal on the non-stationary component of the observed subsurface temperature amounts to 30% at the depth of 50?m.     

Ozone and PAN Formation Inside and Outside of the Berlin Plume – Process Analysis and Numerical Process Simulation

During the BERLIOZ field phase on 20 July 1998 a 40 km wide ozone-plume 30 to 70 km north of Berlin in the lee of the city was detected. The ozone mixing ratio inside the plume was app. 15 ppb higher than outside, mainly caused by high ozone precursor emissions in Berlin, resulting in a net chemical ozone production of 6.5 ppb h^–1, which overcompensates ozone advection of –3.6 ppb h^–1 andturbulent diffusion of –1.1 ppb h^–1. That means, although moreozone leaves the control volume far in the lee of Berlin than enters it at the leeside cityborder and although turbulent diffusion causes a loss of ozone in the leeside control volume the chemical production inside the volume leads to a net ozone increase. Using a semi-Lagrangian mass budget method to estimate the net ozone production, 5.0 ppb h^–1 are calculated for theplume. This means a fraction of about 20% of ozone in the plume is producedby local emissions, therefore called `home made' by the Berlin emissions. For the same area KAMM/DRAIS simulations using an observation based initialisation, results in a net production rate between 4.0 and 6.5 ppbh^–1, while the threefold nested EURAD model gives 6.0 ppbh^–1. The process analysis indicates in many cases goodagreement (10% or better) between measurements and simulations not only in the ozone concentrations but also with respect to the physical and chemical processes governing the total change. Remaining differences are caused by different resolution in time and space of the models and measurements as well as by errors in the emission calculation.The upwind-downwind differences in PAN concentrations are partly similar to those of ozone, because in the BERLIOZ case they are governed mainly by photochemical production. While in the stable boundary layer at night and windward of Berlin 0.1 to 0.3 ppb are detected, in the centre of the plume at noon concentrations between 0.75 ppb and 1.0 ppb are measured. The O₃/PAN ratio is about 80 to 120 and thus due to the relatively lowPAN concentrations significantly higher than found in previous studies. The low PAN formation on 20 July, was mainly restricted by the moderate nonmethane hydrocarbon levels, whereas high PAN concentrations of 3.0 ppb on 21 July, are caused by local production in the boundary layer and by large scale advection aloft.