南方涛动与我国大尺度季、月气温的关系

南方涛动与我国月平均气温的相关,在当年2月、4月、9月以正相关为主,9月以后出现持续的负相关。南方涛动与我国季平均气温相关最显著的季节是当年秋季,其次是次年春季。南方涛动与次年长江下游、广东、福建、山东的年平均气温有良好的负相关。这些关系均可在预报中利用。此外,还指出,在我国4、5月,9、10月的大范围气温记录中存在早期识别厄尔尼诺的信号。     

西太平洋海温和南方涛动与中国冬季气候异常关系年代际变化的对比分析

利用NCEP/NCAR再分析资料和全球海温海冰GISST2.3b资料、英国CRU提供的南方涛动指数以及中国160站月平均降水和气温资料, 分析了冬季西太平洋海温和南方涛动与中国冬季气候异常关系年代际变化特征。结果表明:最近50年, 西太平洋海温指数 (WPI) 与南方涛动指数 (SOI) 之间相关关系的年代际变化在冬季很明显。当WPI-SOI相关关系不显著时, 在西太平洋赤道北侧的对流层低层存在高 (低) 海温-反气旋 (气旋) 异常环流系统, 不利于维持ENSO与西太平洋海温变化间的紧密联系; 与此相对应, 冬季整个对流层环流呈相当正压结构。在WPI-SOI相关显著 (不显著) 时段, 冬季中国降水、气温与西太平洋海温之间的相关较弱 (较强)。     

河南省气温变化及其与ENSO的相关

利用Marr小波变换和交叉小波变换，对河南省近50年气温、Nin。海区KSTA、南方涛动指数SOI月平均距平序列进行了时频特征分析。结果表明：河南气温距平(△T)、海面温度距平(△Tss)以及南方涛动指数距平(△Iso)序列中都存在着不同时间尺度的周期分量，并且各周期分量具有不同的强度；河南省气温变化与ENSO振荡过程之间也存在着多尺度联系。     

极冰对南方涛动的影响

分析南、北极冰量与南方涛动序列作月、季和年尺度的变化过程线性相关关系，发现北极冰量与南方涛动指数是反相关关系，而南极冰量与南方涛动是正相关。比较而言，南极冰量与南方涛动的关系在月和季尺度上似乎较北极与大气的关系密切些。在各时间尺度序列中以太平洋地区南极极冰的影响表现最明显。分析发现极冰与南方涛动之间存在较复杂的非线性关系。在前期极冰的强信号寻找中，发现极冰与南方涛动在月序列的相关关系上存在周期变化现象。进一步选择相关极值的对应步长建立前期极冰状态激发大气变化的预测统计动力模式，模式对大气序列的解释方差可达０．９０以上。文中还进一步探讨了月序列存在的周期变化的共同因素的影响     

南方涛动与桂西北降水遥相关初探

一、前言 南方涛动是一种低频振荡,是定量描述ENSO事件强度的重要指标。关于ENSO事件和SST与我国气温和降水的关系近年来已有不少研究,并取得一些成果。但对于南方涛动与我国降水的遥期相关研究还不多见。本文试对南方涛动与桂西北降水关系,进行探讨,以对该地区长期降水趋势预报提供依据和指标。     

中国西南地区春季异常冷暖气候的相关分析及统计预测

利用1951-2006年西南地区春季4～5月温度资料和北半球500 hPa高度及北太平洋海温资料等,通过合成分析、相关分析及关联表方法,研究了西南地区春季气温的气候变化及其与北半球500hPa高度场、热带海温场和南方涛动的联系.结果表明:西南地区春季气温具有明显的年代际气候变化特征;春季异常冷暖年份,北半球500 hPa高度距平场和热带海温距平场分布具有明显不同;前期1～3月北半球诸副热带高压体强、弱变化和前期8月～2月热带海温,尤其是前期12月～1月NINO 3区海温高低变化对西南地区春季气温具有很好的预测指示性,它们之间存在着密切的正相关关系;前期8～9月南方涛动强、弱变化对西南地区春季气温也有很好的指示意义,它们之间负相关关系密切.     

大气的遥相关现象

大气中的遥相关现象是指空间距离相隔数千公里以上的两个地点气象要素之间存在显著的相关性。用以分析遥相关的气象要素有海平面气压、降水、气温和等压面位势高度等。半世纪初发现的三大涛动:南方涛动(SO)、北太平洋涛动(NPO)和北太西洋涛动(NAO)都是典型的遥相关现象。美国气象工作者发现的与美冷冬相联系的太平洋/北美环流型(PNA)是另一个典型的遥相关现象。它反映了东太平洋槽和北美东岸槽与加拿大西部脊之间的关联。我国天气     

ENSO与新疆天气的关系

一、ENSO事件及其影响 ENSO是厄尔尼诺(EL-Nino)和南方涛动(Southern Oscillation)的英文缩写.厄尔尼诺主要是指赤道东太平洋海水表面温度(SST)异常偏暖的现象,而南方涛动是南太平洋与南印度洋海平面气压变化趋势相反的一种涛动现象,南方涛动指数用SOI表示.根据已有的大量研究成果表明,这两种现象之间有密切的联系,因此,人们     

冬季北极涛动异常与新疆气温变化的关系

基于新疆96个气象站1961—2014年月平均气温、北极涛动指数和NCEP/NCAR再分析环流资料,分析了冬季北极涛动异常与新疆同期气温变化的关系及其影响。结果表明:冬季北极涛动指数与新疆冬季平均气温相关较好,42.7%的测站冬季气温与北极涛动指数的相关系数通过0.05显著性水平检验,主要集中在新疆北部地区。在冬季北极涛动指数偏强的7 a,新疆冬季气温偏高、偏低的概率分别为93.0%与6.3%;在冬季北极涛动指数异常偏低的14 a,冬季气温偏高、偏低的概率分别为41.5%和56.1%,偏低概率高于偏高概率。当冬季北极涛动指数偏强时,850 h Pa新疆及其北部广大区域盛行异常偏南风,不利于冷空气南下,新疆冬季气温高;反之,盛行异常偏北风,新疆冬季气温偏低。     

赤道东太平洋海温、南方涛动和我国东部降水的谱分析

本文主要采用波谱分析方法对1957年1月至1977年12月赤道东太平洋海温(180°—90°W、5°N—10°S)、南方涛动指数和我国东部降水作了分析。通过功率谱的计算得到如下结果:(1)赤道东太平洋海温变化存在3.4年的振动周期。(2)南方涛动指数的变化存在3.4年和1年的振动周期。(3)我国华北、长江中、下游和华南地区降水分别存在1、2.3和3.4年的周期。利用交叉谱计算位相差,表现出海温与南方涛动在3.4年周期上近乎反向变化,海温的变化落后于南方涛动。南方涛动在3.4年周期上超前华南降水。华北降水在周期为1年的振动上落后于南方涛动。本文还对赤道东太平洋海温和南方涛动的年际变化作了简单分析。     

中国东部降水的随机动力预测初步研究

利用一个具有门限的非线性随机动力气候模式,对中国东部江淮流域的降水进行了预报试验。结果表明：模式能对大范围环流降水作出较为准确的形势预报。还比较了海气耦合模式与外强迫模式的预报效果,表明耦合模式的预报效果略好于外强迫模式。     

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。     

A nonlinear stochastic low-order energy balance climate model

The effects of stochastic forcing on a one-dimensional, energy balance climate model are considered. A linear, stochastic model is reviewed in analogy with the Brownian motion problem from classical statistical mechanics. An analogous nonlinear model is studied and shows different behavior from the linear model. The source of the nonlinearity is the dynamical heat transport. The role of nonlinearity in coupling different temporal and spatial scales of the atmosphere is examined. The Fokker-Planck equation from statistical mechanics is used to obtain a time evolution equation for the probability density function for the climate, and the climatic potential function is calculated. Analytical solutions to the steady-state Fokker-Planck equation are obtained, while the time-dependent solution is obtained numerically. The spread of the energy produced by a stochastic forcing element is found to be characterized by movement mainly from smaller to larger scales. Forced and free variations of climate are also explicitly considered.     

Stochastic Modeling of the Van Lake Monthly Level Fluctuations in Turkey

Summary  Planning, design, construction and operation of lakeshore structures require information about the future likely extremes of the lake levels at a given risk percentage. Alternative future likely synthetic sequences can be numerically generated provided that the underlying generating mechanism of the lake level fluctuation phenomenon is identified. Simple linear and periodic nonlinear models are used for modeling the deterministic part in the lake level records. Linear trend is eliminated from the original lake level historic data by regression line technique. The nonlinear part needs two stages for its identification. First Fourier series is applied to model interannual periodicities in the lake level fluctuation series and then monthly standardization procedure is applied for seasonal periodic nonlinear component modeling. A second order Markov model is found suitable for the remaining stochastic parts. The application of the methodology is presented for the Lake Van monthly level data in eastern Turkey. Suitable models are identified and their parameters are estimated for trend, periodic and stochastic parts. Likely, synthetic lake levels are generated by the stochastic model and hence lake level extreme values are depicted for the next 2, 6, 12, 24, 60 and 120 months with risk calculations. Such risk calculations take into account the stochastic characteristics of the lake level fluctuations only. The deterministic parts as linear trends and periodicities are added to the stochastic extreme events for the actual simulation of the lake levels. The model presented in this paper is not for time prediction of future lake levels but rather for the simulation of possible equally likely extreme lake level value occurrences over any desired future period. Received April 22, 1998/Revised July 28, 1999     

大气随机动力学与可预报性

偶然性与必然性过程及其相互转化是世界事物变化复杂性的根源。根据布朗运动统计理论,提出了分子热运动是不稳定流体中湍流形成之源,由此形成不同宏观尺度的随机运动是大气运动固有的属性。观测事实表明,太阳辐射作为决定大气运动与变化的主要因子,它的变化具有随机性,是大气的随机强迫因子,它对气候变化具有决定性影响。地-气相互作用是一个时变的非线性相互反馈的耦合过程,形成了下边界对大气复杂的随机强迫作用,其界面交换耦合随机动力学模式尚待建立。由于大气过程固有的随机性以及随机的外强迫耦合作用,大气确定性预报的时效是有界的,它决定于预报对象的不确定性及其空间尺度与时间尺度,以及预报时效内的大气不确定性。由此,客观存在着大气过程的报不准关系。     

中国东部降水年际变化的随机动力诊断

利用一个具有门限的非线性随机动力气候模式对中国东部江淮流域的降水进行了分析。结果表明：在不同的门限域中,降水对外部强迫的响应有明显差异,呈现出一定的非线性特征;模式能较好地拟合降水的变化趋势。     

Can Eddy Forcing be Responsible for the Spatial Structure of the Northern Hemisphere Annular Mode?

In order to study the origin of the spatial structure of the Northern Hemisphere Annular Mode (NAM),a linear stochastic model is constructed empirically from the output of a GCM run.Optimal stochastic forcing in terms of the maximum variance contribution,which may be potentially related to the maintenance of the NAM,is investigated.Theoretical analysis on the dominant non-modal response to the stochastic forcing shows that this dominance is jointly decided by the properties of forcing and the non-modal grow...     

海气相互作用的零维模式

利用文献[4],本文求出了考虑海气耦合时零维模式的平衡态,讨论了它们的稳定性和现代气候的敏感性问题。 结果表明:气候系统存在三个平衡态,两个稳定态分别表示冰期和间冰期气候;当考虑海气作用时,现代气候条件下的敏感性比不考虑海气作用时小,外参数变化为1%,温度平均变化为1°K左右。 在此基础上,就随机模式的反馈系数提出了不同的看法,对随机分析作了简略探讨,并用实际资料进行了检验。      

随机马尔可夫跳变系统的弹性动态输出反馈控制

本文讨论了随机噪声影响下马尔可夫跳变系统的弹性动态输出反馈控制问题.在系统随机干扰和控制输入扰动的情况下,设计的弹性控制器可以确保闭环系统的依概率渐近稳定性.通过运用随机微分方程理论和线性矩阵不等式技术对系统进行稳定性分析,获得了系统依概率渐近稳定的充分条件和控制器增益.最后通过数值算例和直升机系统仿真验证了所提弹性动态输出反馈控制方法的有效性.     

Inference about trends in global temperature data

Interpretation of the effects of increasing atmospheric carbon dioxide on temperature is made more difficult by the fact that it is unclear whether sufficient global warming has taken place to allow a statistically significant finding of any upward trend in the temperature series. We add to the few existing statistical results by reporting tests for both deterministic and stochastic non-stationarity (trends) in time series of global average temperature. We conclude that the statistical evidence is sufficient to reject the hypothesis of a stochastic trend; however, there is evidence of a trend which could be approximated by a deterministic linear model.The authors are grateful to the SSHRC (Green) and FCAR (Galbraith) for financial support under grants 10-89-0205 and NC-0047.