在气候影响研究中引入随机天气发生器的方法和不确定性

通过采用不同的随机天气发生器生成一定气候背景下各种气候变率情景，许多学者在最近的研究中已经认识到气候变率对农作物生长发育影响的重要性。传统的气候影响评估方法直接以大气环流模式的模拟试验结果作为未来气候情景，这样不可能理解如上的重要性。本文着重评述将随机天气发生器应用于气候变化影响研究的一般方法框架，以及作者的具体个例研究方法。文中最后分析了目前该领域研究中还存在的一些不确定性。 在当前的气候变化影响研究中，有不同的方法用来研制一种称为WGEN的典型随机天气发生器的参数化方案及其随机试验方法。不同的研究者也有不同的参数调控方法。通常的思路是通过气候控制试验和2×CO2试验之间的气候变量平均值和方差的变化来扰动随机天气发生器的参数，以生成未来逐日气候变化情景。本文作者根据短期气候预测模式的输出产品建立了一套WGEN的参数化方案及其随机试验方法，并且在时间和空间两个尺度上检验和评估了此参数化方案下WGEN的模拟能力。另外，作者由未来降水的变化，调试随机天气发生器参数，生成了气候变率变化情景。这些参数调节可以产生各种不同类型和定性大小的气候变率变化，用于气候影响评估的敏感性分析。通过如上方法，作为一个个例，文中评估了未来气候变率变化     

利用随机天气模式及多种插值方法生成逐日气候变化情景的研究

针对目前大气环流模式在用于气候变化影响评估研究中时间分辨率较低的局恨性, 以及气候情景的要求和气候变化影响研究的需要, 结合GCM的模拟试验结果, 利用随机天气模式WGEN生成了中国东北地区未来气候变化的逐日情景, 其中包含了可能的气候变率信息, 可与作物动力模式等气候影响模式嵌套, 研究作物生长发育及其产量的可能变化, 及气候变率变化的可能影响等.     

利用随机模拟研究极值天气的预报模型试验

将随机过程的交叉理论应用于天气气候极值分析，以长江三角洲地区逐月最高最低气温为例，说明了交叉理论在极值研究中的作用。基于该理论，对上海市近100a一月气温序列，用随机模拟的方法讨论了极端温度出现的频数、持续时间、时间间隔等参数对于气候变化的敏感性，并根据气候变化趋势，预测了未来气候极值统计特征的变化规律。     

CMIP5模式对中国地区气温模拟能力评估与预估

利用第五次国际耦合模式比较计划（CMIP5）中29个气候模式的气温模拟结果,评估了各模式对中国地区年平均气温的模拟能力,对未来不同典型浓度路径（RCPs）下中国地区气温的可能变化给出了预估。结果表明：各模式能较好地模拟过去100多年中国地区增温趋势和年平均气温的空间分布,从模式间标准差来看,各模式对中国中部、南部气温模拟具有较高的一致性。利用相对均方根误差分析了各模式的模拟能力,对于多时间尺度（月、年）气温的气候平均态,有7个模式表现良好,高于中等水平,5个模式的模拟能力低于中等水平,模式集合平均值的模拟效果优于大多数单个模式。根据29个模式的评估结果,使用模拟性能相对较好的模式分析了未来不同排放情景下中国地区气温变化,21世纪前期,不同排放情景之间的预估结果差别较小,21世纪中期各情景之间的差别逐渐增大,到21世纪后期,3种排放情景的升温差别明显增大。     

降水气候特征的随机模拟试验

本文利用多状态一阶Markov链,根据随机模拟理伦建立一种用以产生单站逐日降水量模拟记录的随机模式。由该模拟模式可推求降水的各种长年气候统计特征,因而这种模拟模式可为缺少逐日资料的地区提供获取足够长年代资料的有效途径。利用该模式对我国上海、北京、广州、沈阳、荆州等5站不同月份逐日降水的试验给果表明,模拟记录与历史资料所统计的气候特征如累年平均月降水量及其方差、累年平均日降水量及其方差、累年平均各月雨日数、最大日降水量等气候统计参数十分吻合,且具有相当的稳定性和可靠性。由于试验站点分属不同气候区域,因而该模拟方法具有普适性。     

厄尔尼诺事件及其对华南天气气候的影响

１　引　言　　１９９７年夏季我国东部出现了大范围的天气气候异常。６月到７月上旬,广东、广西两省区持续大到暴雨并有雷暴天气。６月２７日至７月７日的１１天内,清远、江门、珠海、汕尾、阳江等地降雨量为５００～８００ｍｍ。香港６月３０日到７月２日三天降雨约５００ｍｍ。南粤大地暴雨肆虐,洪涝成灾。至１０月中旬,香港降雨量已达３２４９ｍｍ,成为１１３年来雨水最多的一年。持续的阴雨天气使广东省大部地区６、７月气温持续偏低。７月７日小暑,当天广州最高气温为２９℃,最低为２５℃,比往年同期偏低５℃左右。传媒惊呼“…     

我国沙尘暴天气的研究：全国沙尘暴天气研讨会综述

该文仅就沙尘暴天气的成因及其对天气气候的影响等方面归纳总结了我国有关沙尘暴天气研究的最新成果，并对我国沙尘暴的观测和研究工作提出了两点建议。     

武汉市灾害性暴雨的天气特征及其预报模型

对１９８８年以来武汉市所发生的灾害性暴雨过程进行了初步分析,并发现武汉市灾害性暴雨主要集中在梅雨期。从湖北省梅雨期暴雨、大暴雨的形成机制入手,着重分析了武汉市灾害性暴雨的发生特点,并归纳出几种主要天气类型,同时重点分析了１９８０年以来几次重大灾害性暴雨天气过程,由此得出武汉市灾害性暴雨的预报方法。     

漯河市高温天气模型

通过分析常规天气图、日本传真图、欧洲数值预报图,概括出漯河市高温天气过程的模型,确定了高温天气预报指标.     

A MODIFIED WEATHER GENERATOR(WGEN)FOR THE GENERATION OF DAILY WEATHER VARIABLES

Long series of daily weather data are frequently needed to evaluate diachronic climatic impacton water resources,the effects of watershed changes on hydrology and to use in a variety ofweather and general circulation models.A computer generation model called WGEN that wasdeveloped in the United States of America,was modified in this study and applied to Nigerianweather data spanning the period between 1969 to 1988 and covering 17 sites located in thedifferent climatic zones in Nigeria.The model generated the monthly mean maximum and minimumtemperatures,solar radiation,total rainfall,and number of wet and dry days with high accuracy,95% of the times.The Mann-Whitney U-test revealed that the number of months per year forwhich observed and generated weather variables were significant,was less than 4 in majority of thesites.     

USE OF A STOCHASTIC WEATHER GENERATOR IN THE DEVELOPMENT OF CLIMATE CHANGE SCENARIOS

Climate change scenarios with a high spatial and temporal resolution are required in the evaluation of the effects of climate change on agricultural potential and agricultural risk. Such scenarios should reproduce changes in mean weather characteristics as well as incorporate the changes in climate variability indicated by the global climate model (GCM) used. Recent work on the sensitivity of crop models and climatic extremes has clearly demonstrated that changes in variability can have more profound effects on crop yield and on the probability of extreme weather events than simple changes in the mean values. The construction of climate change scenarios based on spatial regression downscaling and on the use of a local stochastic weather generator is described. Regression downscaling translated the coarse resolution GCM grid-box predictions of climate change to site-specific values. These values were then used to perturb the parameters of the stochastic weather generator in order to simulate site-specific daily weather data. This approach permits the incorporation of changes in the mean and variability of climate in a consistent and computationally inexpensive way. The stochastic weather generator used in this study, LARS-WG, has been validated across Europe and has been shown to perform well in the simulation of different weather statistics, including those climatic extremes relevant to agriculture. The importance of downscaling and the incorporation of climate variability are demonstrated at two European sites where climate change scenarios were constructed using the UK Met. Office high resolution GCM equilibrium and transient experiments.     

一种强对流天气短期预报方法的研究和试报

通过对上海地区１９７６－１９９０年强对流天气个例的统计分析以及对典型个例成因机制的剖析，提出了一种强对流天气的短期预报方法，即θｓｅ特型法。它能预示强对流天气层结的不稳定特征和高能量。为了提高预报时效和减少空报率，引入了引发机制和排空机制。     

PRELIMINARY STUDY OF BAROTROPIC STOCHASTIC DIFFERENCE MODEL APPLIED TO WEATHER PREDICTION

In order to consider both the deterministic and the stochastic property of atmospheric motion simul-taneously,in this paper,the weather prediction is proposed as the problem of the evolution of meteorologicalfield.The historical viewpoint of atmospheric motion is emphasized here.Based on time series analysis te-chnique,a stochastic-dynamical model with multiple initial fields is derived.Thus,weather forecasting is sum-meal up as a problem of solving a set of stochastic difference equations.For the barotropic atmosphere,thenumerical solutions of the equations are obtained by using the method of empirical orthogonal functions(EOF),and examples of medium-range weather prediction are given here.Meanwhile,selecting the order oftime series,i.e.,determining the number of initial fields properly,is also discussed.     

城市气象保障技术的探讨

本文论述了城市气象服务和保障有关的实施技术,包括城市气象服务和保障中的实时气象资料的采集处理和检索、气候资料的查询分析、城市气象保障产品的制作、城市气象灾害的预报、服务信息的通信传输、应用软件和用户界面的设计等方面的技术,总结了在城市气象保障工作中,特别是大型活动中气象服务工作的相关技术经验。     

NUMERICAL SIMULATION ON THE RESPONSE OF LAND SURFACE TO SEVERE WEATHER

A coupled model of RAMS3b(Regional Atmospheric Modeling System,Version 3b)andLSPM(a land surface process model),in which some basic hydrological processes such asprecipitation,evapotranspiration.surface runoff,infiltration and bottom drainage are included,has been established.With the coupled model,we have simulated the response of soil to the severeweather process which caused the disastrous flood in north italy during 4-7.November,1994,simultaneously compared with the observation and the original RAMS3b,which has a soil andvegetation parameterization scheme(hereafter,SVP)emphasizing on the surface energy fluxes,while some hydrological processes in the soil are not described clearly.The results show that the differences between coupling LSPM and SVP exist mainly in theresponse of soil to the precipitation.The soil in the SVP never saturates under the strong input ofprecipitation,while the newly coupled model seems better,the soil has been saturated for one dayor more and causes strong surface runoff,which constitutes the flood.Further sensitivityexperiments show that the surface hydrological processes are very sensitive to the initial soilmoisture and soil type when we compared the results with a relatively dry case and sandy soil.The coupled model has potentiality for simulation on the interaction between regional climateand land surface hydrological processes,and the regional water resources research concerningdesertification,drought and flood.     

南北方人工造雾的气象可行性研究

本文分析了造雾剂的成雾原理和影响成雾效果的温度、相对湿度和风速等环境因素,对典型南方城市(长沙)和北方城市(北京)的相关气象资料进行统计分析表明,南方的气候除14时外非常适合造雾,而北方02时和08时造雾完全可行,20时也存在很大的可能性。外场试验表明,由于开放空间的特点,造雾剂成雾所需的相对湿度降低,同时也由于大面积人造雾的集团效应和外场空间较高的凝水效率,使人工造雾的抗风能力加强,外场人工造雾的可行性很大。     

热带季节内振荡时空特征的诊断研究

文中应用谱分析、小波分析等方法及较长时段的资料进一步总结了热带季节内振荡的一些基本气候特征。热带季节内振荡主要活跃在 3个地区 ,最强的是西太平洋地区 ,其次是印度洋地区 ,第三是东太平洋沿岸的赤道以北地区。热带季节内振荡有明显的季节变化 ,西太平洋地区和印度洋地区的季节内振荡 1a中有两次极大值 ,冬季主要活跃在南半球 (10°S附近 ) ,而夏季则活跃在北半球 (10°N附近 ) ,春、秋季热带季节内振荡则明显减弱。东赤道太平洋北侧的季节内振荡只在夏季活跃 ,而冬季则很弱 ,且不随季节而南北移动。对于大气的大尺度要素 ,例如u风场 ,热带季节内振荡的能量主要集中在 1波。而对于像降水这样尺度较小的要素 ,热带季节内振荡的能量则相对较分散 ,尽管它仍然在 1波有最大的能量 ,但 2～ 4波也具有较接近的能量。热带季节内振荡以东移的波动为主。热带季节内振荡存在着年际甚至更长时间的变化。 2 0世纪 70年代末期季节内振荡的幅度有一明显的突变。     

基于单多普勒天气雷达产品的强对流天气预报预警方法

本文对发生在常德新一代天气雷达探测区内的强对流天气(雷雨大风、冰雹、龙卷)在雷达回波强度场及速度场上的表现特征进行了归类分析,既用实例证实了美国强对流天气在多普勒天气雷达产品上的表现特征同样适用于中国,又对其表现特征进行了完善。在此基础上建立了适用于当地的基于单多普勒天气雷达产品的强对流天气预报方法,并根据雷达实时体扫资料对强对流天气进行语音、文字自动报警以及对风暴移向、移速进行预报作了实用性的探讨。在多普勒天气雷达产品应用还处在探索、起步阶段的我国,该方法为制作强对流天气预报提供了较系统的预报思路。