尼泊尔8.1级大震与中国大陆西部8级大震预测研究

自1300年以来的715 a间,中国大陆及其邻区共发生M≥8大震25次,呈现出显著的自组织有序性.特别是从1902年到2001年的100 a间,中国大陆西部地区发生3对前后间隔4 a的8级大震有序对.基于信息预测理论,在对中国大陆8级大震有序网络构建及其总结研究的基础上,补充尼泊尔3次8级大震新信息:2015年8.1级、1934年8.1级和1833年8级大震,进一步优化完善并构建8级大震二维与三维有序网络结构,并由此对未来8级大震进行预测.研究结果表明:2015年尼泊尔8.1级大震的发生,标志着新一轮8级大震活动的开始,未来数十年内大震强震将在青藏高原地区由南向北迁移发生,2022与2026年前后中国大陆西部将发生新的8级大震有序对,2029、2045年前后仍有可能发生8级大震.     

中国大陆8级大震有序网络结构及其预测研究

中国是一个多地震的国家,1303—2011年的700多年间,中国大陆共发生M≥8大震23次,呈现出显著的自组织有序性,其主要有序值为252~258 a,108~112 a,94~98 a,44~47 a,24~25 a,16~19 a 和 11~14 a.以翁文波信息预测理论为指导,将有序性分析与复杂网络技术相结合,努力探索具有中国特色自主创新的大震中长期预测方法,构建了中国大陆8级大震信息有序网络结构.在总结21世纪初中国大陆西部所发生的2次8级大震(2001年昆仑山8.1级大震、2008年汶川8.0级大震)预测研究的基础上,根据所建网络结构对中国大陆未来8级大震提出中长期预测意见:2022、2026、2045、2065年前后仍有可能发生M≥8大震.研究结果表明,大震是可以预测的,大震形成的机制具有网络特性.有序网络方法是大震中长期跨越式预测的有效方法.     

长江流域大洪水有序网络结构及其预测研究

根据1827年以来的统计资料进行分析,长江流域大洪水展示出极为显著的有序性.运用翁文波信息预测理论,构建长江大洪水二维平面和三维立体信息有序网络结构并进行综合分析和预测,结果表明：2014、2020、2030、2036、2051与2058年前后的汛期,长江流域将有可能发生大洪水.     

青藏高原北部地区M≥7强震有序网络结构及其预测研究

青藏高原北部地区是中国西部主要地震区,自1700年以来,该区M≥7强震具有显著的有序性,其主要有序值为106~107 a、77~78 a、53~54 a、26~27 a、10~11 a与3~4 a等.以翁文波信息预测理论为指导,将有序性分析与复杂网络技术相结合,努力探索具有中国特色自主创新的强震中长期预测方法,构建了青藏高原北部地区M≥7强震信息有序网络结构.在总结该区21世纪以来3次大震(2001年昆仑山8.1级大震、2008年汶川8.0级大震和2010年玉树7.3级强震)预测研究的基础上,根据所建强震有序网络结构提出新的预测意见:2014—2015年、2026—2027年和2030年前后该区仍有可能发生M≥7强震.研究结果表明此方法对于强震的中长期预测具有独特的效果.     

新疆地区M≥7强震有序网络结构及其预测研究

自1800年以来,新疆及其邻区M≥7强震具有显著的可公度性和有序性,其主要有序值为30a×k(k=1,2,3)、11～12a、41～43a与18～19a等.根据翁文波信息预测理论和复杂网络技术,努力探索具有中国特色自主创新的强震预测方法,构建新疆地区M≥7强震信息有序网络结构,充分揭示了新疆地区近200a来M≥7强震链的活动规律,并据此较为成功地预测了2008年于田7.3级强震的发生.同时还提出新的预测意见:2014-2015年、2019-2020年以及2026年前后新疆地区仍有可能发生M≥7强震.研究结果表明强震是可以预测的.该方法对于强震的中长期跨越式预测具有独特效果.     

新疆及其邻区4次M ≥ 7强震预测总结与未来7级强震预测研究——基于有序网络结构分析

1800年以来,新疆及其邻区M ≥ 7强震具有显著的可公度性和有序性,其主要有序值为(30 a)×k(k=1,2,3)、11~12 a、41~43 a、18~19 a与5~6 a等.利用翁文波信息预测理论,根据已有的研究成果,将有序网络结构分析与复杂网络技术相结合,补充新信息,不断总结优化和构建该研究区M ≥ 7强震二维平面与三维立体有序网络结构,充分揭示该区210多年来M ≥ 7强震的活动规律,并据此较为成功地预测了1996年以来该区所发生的4次M ≥ 7强震,即从1996年喀拉昆仑山7.1级强震,到2003年俄、蒙、中边境7.9级强震,再到2008、2014年于田2次7.3级强震.同时还提出新的预测意见:该研究区未来2次M ≥ 7强震将可能发生在2019-2020、2025-2026年前后.研究结果表明:强震是可以预测的.有序网络结构分析方法对于强震的中长期跨越式预测具有独特效果.     

基于年际增量法的中国西部山区夏季降水统计预测研究

利用中国756个站点观测数据、Nio3区海温指数和74项环流指数等资料,应用EOF分析和相关分析等方法,对中国西部山区夏季(6—8月)降水的时空分布特征及其与ENSO和大尺度环流的相关关系进行分析。结果表明,中国西部山区夏季降水与冬季(上年12月—2月)Nio3区海温具有显著的正相关关系,且两者的相关关系与月份、海拔高度关系密切,并具有年代际变化特征。西部山区降水还与春季(3—5月)西太平洋副热带高压的强度具有显著的正相关关系。将西部山区夏季平均降水作为预测量,前期冬季Nio3区海温和春季西太平洋副热带高压强度作为预测因子,分别对秦岭、巫山山区降水建立预测模型,并利用该预测模型对2009—2018年夏季降水进行独立样本回报检验,发现预测模型对秦岭、巫山山区的预测成功率分别为70%和80%,相对误差绝对值通常小于10%,预测效果良好。     

中国大陆和印度黑碳气溶胶对东亚冬季气候的影响研究

黑碳(BC)气溶胶(简称黑碳)对区域和全球气候变化具有重要影响。为了进一步认识亚洲地区黑碳的区域气候效应,本文使用新一代的区域气候—化学模式RegCM4,研究了来自印度和中国大陆的黑碳排放对东亚冬季气候的影响。结果表明：来自中国大陆和印度的黑碳排放可导致东亚地区黑碳的区域平均柱含量、大气顶和地表有效辐射强迫分别变化了+1.78 mg m^-2、+1.98 W m^-2和-2.17 W m^-2。中国大陆和印度黑碳对东亚气候的影响机制相同。印度黑碳对东亚冬季气候的影响主要通过对大气动力过程的调整来实现,由此造成的散射气溶胶浓度增加可导致该区域850 hPa附近和地表气温降低,而中国大陆的黑碳还可直接影响东亚气候,其加热效应可导致该区域大部分地区850 hPa附近的气层变暖。由于中国大陆黑碳在东亚地区占主导,其在影响东亚区域气候变化方面发挥着更重要的作用。总体而言,两地总的黑碳会造成850 hPa高度附近云量减少和气温升高;地表日照时数减少,气温、感热通量和地表蒸发量下降;边界层高度降低和散射气溶胶的柱含量上升。研究结果还进一步反...     

南黄海海域M≥6强震趋势预测及其论证分析研究

南黄海地区是我国东部中强地震活动最为活跃的地区之一,自1846年以来,该研究区M≥6强震活动具有显著的可公度性和有序性,其主要有序值为74~75 a、57~58 a、11~12 a和5~6 a,其中74~75 a和57~58 a具有突出的预测作用.根据翁文波信息预测理论,在回顾总结成功预测1996年11月9日南黄海6.1级强震的基础上,深入研究了南黄海海域M≥6强震活动的可公度性及其预测功能,构建并完善了南黄海海域M≥6强震的二维和三维有序网络结构,对该区未来M≥6强震趋势进行了预测,并对预测的可能性与合理性进行了论证分析.研究结论表明：南黄海海域未来新一轮强震活跃幕的首次M≥6强震将发生在2053-2054年前后,未来第2次M≥6强震或强震群可能发生在2058-2059年前后.     

不同区域海温异常对中国夏季旱涝影响的诊断研究和预测试验

利用季降水异常的典型集合相关预测模式, 研究了前期和同期不同季节全球海表温度距平场与中国夏季旱涝的遥相关分布特征以及这种相关型随季节的变化, 揭示了全球海温的异常变化在中国夏季旱涝中的信号特征.研究表明, 全球不同区域海温对我国夏季降水的影响存在着明显的季节差异.全球特定的海温分布可以作为中国夏季旱涝预报的信号因子.选取不同区域及不同时段的海温场作为因子场分别对1998、 1999年这两个典型年份的我国夏季降水进行了诊断研究和预测试验, 并通过不同区域海温的影响权重做集成预测.试验结果表明:不同区域海温的集成预测不仅可以有效地提高预测的准确性, 而且可以揭示不同时段不同区域海温的异常变化在夏季旱涝中的强信号现象.     

副热带高压脊线北跳日期预测及其与中国初台关系的研究

基于西太平洋副热带高压(副高)变化与西北太平洋热带气旋(TC)活动的关系,利用1980—2013年NCEP/NCAR 再分析日平均、月平均数据,计算副高脊线第一次北跳至25 °N或以北,30 °N以南的副高北跳日期序列。选取超前于副高北跳日期的三个气候变量为预测因子,建立了1980—2008年的副高北跳日期的多元线性回归方程模型,并由此预测2009—2013年的副高北跳日期。模型的整体模拟能力较好,但在某些年份的模拟结果与实际偏差较大;模型的回报预测结果能较好地描述2009—2013年副高北跳日期的年际变化特征。进一步利用美国联合台风预警中心数据,分析显示中国初台的登陆日期与副高北跳日期显著正相关;在多数年份中,副高北跳后的1~7天内,有西北太平洋TC登陆中国。通过对比副高北跳早晚年的大气环流场发现:副高早(晚)跳年,5—7月平均的西太平洋季风槽较常年偏东(较常年不明显),季风槽南侧纬向风辐合异常(纬向风辐合异常中心偏东、偏北);同期的副高中心较常年偏北(偏南)。这些环流异常可能有利于(不利于)西北太平洋TC生成并向中国方向移动,从而造成中国初台登陆日期容易偏早(偏晚)。      

基于年际增量法的卷积神经网络模型对中国夏季降水的预测研究

将前冬的500 hPa位势高度、向外长波辐射和海表温度的年际增量作为预测因子,建立基于卷积神经网络(Convolutional Neural Network, CNN)的非线性预测模型,对中国160个测站夏季降水展开预测研究,并与基于线性奇异值分解(Singular Value Decomposition, SVD)的预测模型进行效果对比。结果表明：CNN在1981—2020年的交叉检验中所回报的降水平均PS评分和距平相关系数(ACC)分别为74.33和0.12,比SVD高2.15和0.06,说明CNN比SVD在整体上对夏季降水具有更好的预测能力。其中,CNN对SVD预测较好年份的预测效果提升较为明显,对SVD预测较差的年份则改进不大。CNN对中国降水预测存在一定的系统性偏差,订正后CNN对拉尼娜年的降水预测改进较大。结果表明,基于年际增量法的CNN预测模型展示出较好的潜在应用价值。     

中国西部陆面过程次网格地形参数化的改进对区域气温和降水模拟的影响研究

地表作为大气模块的下垫面,为大气模块提供边界条件,地形对于模式结果的准确性起到至关重要的作用。现有的陆面过程模式在陆面同一网格内的次网格单元采用相同的大气强迫量,没有考虑次网格地形对网格内大气强迫量的影响,这关系到模式对气象要素和陆气交换量的模拟水平。本文在陆面模式NOAH处理次网格单元的同时,将输入的大气强迫量根据其与地形高度的关系进行修订,提出新的次网格地形的参数化方案,并引入到WRF（Weather Research and Forecasting）模式中进行数值试验,通过3组数值模拟试验,与未改进的方案和细网格方案分析比较,探讨新参数化方案对WRF 模式模拟结果的影响。结果表明:地形越复杂区域,次网格地形的影响越大。本文引入的新陆面次网格地形方案对天山山脉和昆仑山脉以及青藏高原南部的地表气温的模拟有较大改善,模拟的地表气温在大范围区域内都更贴近细网格方案。虽然新陆面次网格地形方案和细网格试验都对温度的模拟结果都有改善,但新陆面次网格地形方案对降水的模拟改善甚微,而细网格试验对降水模拟却有改进,这是由于细网格试验在陆面和大气网格都进行了细化,而新陆面次网格地形方案只考虑了陆面次网格的影响。具体来说,新陆面次网格地形方案对温度的模拟结果改进是通过改变地表向上长波和地表感热实现的。而细网格试验由于同时细化了大气和陆面的空间网格,对降水和温模拟的改进是通过综合改变地表能量平衡实现的。