天气分析预报中的时空尺度问题

大气中存在着各种时空尺度的扰动。天气分析和预报中,不同时效的预报,必须恰当地选取预报量和预报因子的时空尺度。在统计预报中,很多作者强调预报因子的物理意义,我们在实践中体会到,预报量和预报因子之间的时空尺度的“统一”,是解决这个问题的重要环节之一。 一、“时空尺度”影响的事实和分析 天气系统的时间尺度往往是就其生命史长短而言,而空间尺度则泛指其水平和垂直方向范围的大小。研究表明,长、中、短期天气预报主要是以分析判别长、中、短期天气过程的演变为依据的。以长期预报为例,它的预报对象是长期天气过程变化的产物,因此和一种大范围、长时间的大型天气过程相联系。湖南省气象台发现,当9月和9—11月乌拉尔山地区500毫巴为高值区时,来年雨季结束早,否则迟     

水文气象学领域的水文循环研究进展

气候系统中的水循环处于不断运转演化和更新中。近年来在全球变暖和人类活动的双重影响下,水文循环发生了显著变化,引起了社会和学界的广泛关注。水文循环是气候系统的核心,是连接气候子系统的纽带,也是水文气象学研究的核心问题。近年来国内外学者采用各种观测手段及海-陆-气耦合模型检测和模拟水文循环变化,取得了丰硕成果。对其变化的物理机制和驱动因素有了深入的理解,提高了对其未来可能变化的预测预估水平。文中对最近20余年与水文气象学相关的水文循环发生的变化,引起全球、区域及流域水文循环通量变化的原因,以及未来变化的预测等问题所取得的进展做了较全面的阐述。最后对水文气象学领域水文循环变化研究应关注的问题进行了探讨。     

灾害的时空尺度

本文为灾害学提供了特征时间、特征距离两个概念     

关于尺度分析的三个问题和尺度分析

对在一些作者中，在决定时间特征尺度，垂直速度特征尺度和分析高阶微商量级上的分歧进行了讨论，得出了初步结论。即对于单一尺度的运动，τ－L／U，W≤MUH/L和δ^nf/δx^n-F/L^n，根据讨论结果，给出了大气几种常用尺度运动的特征尺度的量级。还与中尺度重力波和强对流情况的分析观测结果进行了比较。     

水文气象安全问题国际会议简介

地球系统科学联盟(ESSP)缘起日益严重的全球环境变化(GEC)问题。GEC是由人类活动和自然过程相互交织的系统驱动     

水文气象预报研究述评

简述了水文预报及水文模型、面雨量的计算及应用和水文气象耦合预报方面的研究工作。数值天气预报模式与流域水文模型的耦合，既可提高短、中、长期水文预报预警预见期，又为数值预报模式提供较为科学的陆面过程方案，改善数值天气预报模式预报性能，这种耦合研究，成为了水文气象预报研究的重点方向。     

水文气象预报研究述评

简述了水文预报及水文模型、面雨量的计算及应用和水文气象耦合预报方面的研究工作。数值天气预报模式与流域水文模型的耦合,既可提高短、中、长期水文预报预警预见期,又为数值预报模式提供较为科学的陆面过程方案,改善数值天气预报模式预报性能,这种耦合研究,成为了水文气象预报研究的重点方向。

     

日本学者注意研究气候变化的时空尺度

气候变化各种时空尺度间关系的研究是利用全球月、年平均温度资料作相关分析和谱分析,结果表明,不管时间尺度怎样增加,空间尺度不变。此外,在距离相关散布图和谱中经常观测到一个确定型式显示一种遥相关。我们推测这是由于大气环流时间尺度的稳定性所致。气候变化存在着各种时间尺度,在许多     

水文气象安全问题国际会议简介

2006年9月26-29日在俄罗斯首都莫斯科召开了水文气象安全问题(对于极端气候变化社会学预测和适应性)国际会议。根据WMO报告指出,在全球各种灾害中,水文气象灾害约占总灾害的85％。因此,研究全球及各个地区水文气象灾害安全问题就成为各国科学家和政策制定者以及公众关心的重大问题。会议的中心是围绕极端气候     

关于不同尺度大气运动中的雷诺交换

本文从多尺度分解概念出发,建立了多尺度Reynolds方程组.证明了平均运动的Reynolds交换项应为各级子平均运动非线性项的平均和.文中将子尺度运动处理为描述质点个别运动的Langevin形式以避免Euler方式导致的高阶闭合困难,简单地得到了K闭合表示,给出了动量、热量、质点交换系数的表达式并阐明了它们之间差异的形成原因.此外本文还给出了表现无序脉动量在导向力(如浮力、科氏力)作用下建立有序平均量梯度的负K值及其存在条件,解释了大气中大尺度运动的一些负粘性现象.     

江西省降水与不同时空尺度下植被NDVI关系研究

利用NASA/AVHRR的982—2006年NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)数据和江西省79个气象站1982—2005年逐日降水观测资料,分析了江西省植被和降水的时空变化特征以及年降水和不同时空尺度的植被NDVI间相关关系。结果发现:1)降水在季节和年尺度上变化均不明显;年植被NDVI未发生显著变化,春季植被NDVI呈显著上升趋势,夏、冬两季呈显著下降趋势。2)当植被NDVI的空间尺度达到9×9(即36 km×36 km,可称为"最优时空尺度")时,二者相关系数基本稳定,说明年降水和该空间尺度植被的关系能较好地反映出降水与植被的相互关系。3)各季节降水与不同时空尺度下植被NDVI关系表现为除秋季外,其他3个季节的降水均与植被NDVI显著相关,但与之对应的植被NDVI"最优时空尺度"不尽相同。因此,考虑到不同时空尺度的植被NDVI与降水之间关系存在较大差异,在今后研究二者之间关系时,必须充分考虑时空尺度对研究可能带来的不确定性。     

滦河流域多时间尺度干旱时空特征分析

以滦河潘家口水库控制流域26个雨量站1959-2011年逐月降水数据为基础,应用经验Copula函数建立了联合降水亏缺指数,与标准化降水指数的干旱评价结果进行了对比,并依据联合降水亏缺指数分析了1959-2011年间流域干旱时空变化特征。结果表明:(1)联合降水亏缺指数综合了多时间尺度水分亏缺信息,充分考虑干旱的累积效应,避免了采用不同时间尺度标准化降水指数表征干旱时结论不一致的情况,可以实现更全面客观的干旱监测及评估。(2)1959-2011年,滦河潘家口水库控制流域干旱发生频率总体上呈现夏秋多冬春少、东南高西北低的规律;干旱事件随时间持续增多,特别是2010-2011年极端干旱频繁发生;相比西北部,流域东南部的干旱事件历时更长、强度更大;在汛期(尤其是8-9月)全流域存在较一致的干旱加剧趋势,东南部趋势显著。联合降水亏缺指数能够有效地反映干旱时空特征及演变规律,为区域干旱研究提供了新的技术途径。     

热带太平洋SST的多尺度时空特征分析

根据NOAA—CIRES气候诊断中心提供的1950—2000年月平均Reynolds SST资料，利用Morlet小波变换的方法，对热带太平洋SST的时空特征进行分析。结果表明：热带太平洋SST存在年变化、年际变化、中心周期为12a的年代际变化，这3种尺度的变化具有不同的时空分布特征及传播特征。     

中国中东部区域TRMM降水产品降尺度研究及其时空特征分析

该研究以中国中东部区域(17°～50°N,98°～135°E)为研究范围,在前人研究基础上,根据水汽与降水之间的关系,基于MOD05水汽产品,采用偏最小二乘法,对中国中东部区域2001—2010年10 a平均TRMM3B43_V 7月降水产品进行降尺度,旨在得到空间分辨率为1 km×1 km的月降水空间分布。通过比较分析,发现该降尺度模型能大幅提高TRMM产品空间分辨率,估算结果平均相对误差为15.35%,与地面观测较接近,能体现中国中东部区域降水宏观分布趋势,且估算结果精度高于前人基于归一化植被指数(NDVI)的降尺度模型,能满足降水产品的精细化需求。     

昆仑山北部夏季降水多尺度时空变化特征

选用昆仑山北部2016—2020年6—8月14个国家气象站、240个加密区域自动气象站逐小时降水资料,针对“季-月-日-时”时间尺度,以沿海拔高度梯次下降划分的高山区、中山区、低山区和平原区为空间尺度,分析昆仑山北部夏季降水多尺度时空变化特征。结果表明：（1）近5 a昆仑山北部夏季平均降水358.5 mm,小时降水和小时强降水频次分别为301次和74次;日降水极值95.4 mm出现在低山区,小时降水极值64.0 mm出现在平原区。（2）夏季和6—8月逐月降水、平均日降水和小时降水、小时降水频次5个要素特征量均呈“南多北少”的空间分布特征,均随海拔梯次下降而减少;最大小时降水则为反相分布,随海拔梯次下降而增多,小时强降水更易出现在海拔较低的低山区和平原区。（3）夏季降水日变化特征显著,中午至前半夜小时降水的大值中心随时间逐渐偏向低海拔区,大值中心由南向北偏移;小时降水的峰值时间和降水增强时段均随海拔梯次降低而后延,4类区域小时降水峰值均在白天出现,其中低山区和平原区峰值发生在午后。低山区和平原区午后强对流天气造成的短时强降水及其引发的中小河流山洪、滑坡、泥石流等地质灾害是防范重点。     

东亚和西太平洋闪电时空尺度及光辐射能

利用2002—2014年的TRMM/LIS（Tropical Rainfall Measuring Mission/lightning imaging sensor,热带测雨卫星/闪电成像仪）闪电观测数据分析了18°~36°N和70°~160°E范围内闪电尺度和光辐射能空间分布特征,并选取6个区域（区域1~6）,探讨09:00—14:00（地方时,下同）和18:00—次日06:00两个时段闪电上述属性的逐月变化和参数分布特征。研究指出:闪电空间尺度和光辐射能在深海最大,次之为近海和陆地,持续时间在中国东部近海最大,次之为深海和陆地。不同闪电属性大值分布区域差异明显,小值则分布在区域1和区域2。多数区域分析时段内闪电空间尺度和光辐射能的逐月变化趋势较一致,陆地上它们与闪电活动逐月变化的反向对应关系较明显。分析时段内闪电时空尺度和光辐射能均呈对数正态分布,陆地闪电各属性值比海洋闪电更向小值方向集中。在LIS观测性能较高的18:00—次日06:00,各区域内闪电持续时间中值为0.18~0.29 s,通道延展距离中值为12~21 km,光辐射能中值为0.11~0.52 J·m-2·sr-1·μm-1。分析时段内闪电空间尺度与光辐射能的相关性明显优于它们与持续时间的相关性。     

广东省降水的多尺度时空投影预测方法

采用多尺度时空投影(MSTP)预测思路建立广东月降水和季节降水预测方法。通过EOF分解、小波分析和Lanczos滤波方法进行周期分解, 采用MSTP方法进行预测。借鉴年际增量法, 对预报结果用最小二乘法进行误差订正, 得到降水预测结果。PS预测评分和均方根误差10年独立样本检验(2006—2015年)结果显示:订正后, PS预测评分起伏较小, 68.8%的月降水和季节降水PS预测评分明显提高的年份超过6年, 且有87.5%的月降水和季节降水PS预测平均分达到70以上; 在±0.5个标准差范围内, 订正后均方根误差在40%以上的概率分布明显高于订正前, 订正后的月和季节降水占81.3%, 订正前占31.3%;在±1个标准差范围内, 概率分布在70%以上的月季降水订正前后相差不多, 订正后占56.3%, 订正前占50%。     

水文气象预报在云峰水库调度工作中的应用

水文气象预报在云峰水库调度工作中的应用云峰发电厂孙成海，田伟水文气象预报对水库调度决策有着重要的参考价值，参考准确的水文气象预报，采取正确的水库调度决策就能取得明显的经济效益。１云峰电站及水库概况云峰水电站位于鸭绿江中上游，在吉林省集安市青石镇境内，...     

GRAPES-GEPS全球集合预报系统湿奇异向量的时空尺度敏感性研究

湿奇异向量(Moist Singular Vectors,简称MSVs)是包含了湿物理切线性过程计算得到的奇异向量.研究MSVs对最优化时间间隔(optimization time interval,简称OTI)及模式水平分辨率的敏感性对提高集合预报效果至关重要.本文基于中国气象局数值预报中心自主研发的全球/区域同化和...     

西北太平洋热带气旋闪电时空尺度和光辐射能

利用1998—2014年热带测雨(Tropical Rainfall Measuring Mission, TRMM)卫星上携带的闪电成像仪(lightning imaging sensor, LIS)数据, 建立西北太平洋热带气旋闪电数据集, 并研究该区域热带气旋闪电属性特征。结果表明: 热带气旋闪电各属性值均呈对数正态分布特征, 热带气旋极大值闪电更倾向于发生在海洋和热带低压强度等级。不同强度等级(热带低压、热带风暴、台风)的热带气旋闪电持续时间无明显差异, 但热带风暴强度等级的闪电空间尺度和光辐射能平均值均低于热带低压和台风。对于热带气旋的不同区域(内核、内雨带、外雨带), 内核闪电的持续时间最大、光辐射能最强, 且持续时间和光辐射能随着闪电与热带气旋中心距离的增加而逐渐减小, 外雨带达到最小值。在海陆差异方面, 热带气旋闪电在海洋上的空间尺度和光辐射能比陆地大, 而闪电持续时间无明显差异。与非热带气旋闪电相比, 热带气旋闪电的延展距离、通道面积和光辐射能均更小, 但闪电平均持续时间更长。