场时间序列预测方法及其预测能力的试验分析

给出场时间序列预测思想的提出及其理论基础,并在此基础上,给出场时间序列预测理论的思路及方法,并针对一个理想混沌时间序列进行预测能力的试验分析.初步结果表明,场时间序列预测方法可以提高单点时间序列的"遍历性",提高预测精度.     

时空序列预测误差的敏感性试验分析

利用33模Lorenz系统得到的"理想"混沌时空序列,作为时空混沌序列"发生器".通过状态空间重构,建立"场时间序列"局域近似预测模型,对资料空间分辨率,资料的长度、噪音,以及模型的参数选取等因素进行敏感性试验分析,了解时空混沌序列预测中误差产生和增长的一些影响因素.得到以下初步结论:对于理想混沌时空序列(33模Lorenz系统)而言,与系统相适应的资料空间分辨率和较长的资料长度都将会提高预测精度;可预报时效与资料长度之间近似服从指数关系.另外,在建立预测模型时,适当的邻近点数目,以及采用二阶映射关系和迭代法都可以有效地改善预测精度.对于加入噪音的混沌时间序列,通过"场时间序列"的局域近似方法和4阶自回归方法的预测试验的对比表明,前者显示了更强的抗"干扰"能力.以上结论可以有分析地应用于短期气候预测中.     

时空结构对短期气候预测影响的初步分析

作者试图通过滤波以及分区等方法进行预测误差的订正,以便讨论滤波对短期气候预测的影响,在一定意义上,它代表了时空结构的变化对预测结果的影响.通过自然正交展开(EOF)和奇异谱分析(SSA)以及考察空间分辨率的变化,对500hPa月平均高度场进行不同形式的滤波后,利用"场时间序列"预测分析方法进行预测试验,结果表明,预测能力有所提高.另外,对原预测对象进行分区后的预测试验表明,分区有可能改善时空序列的"相容"性,并有利于提高预测精度.     

基于气象要素内插的GPS水汽反演方法研究与精度分析

准确获取测站气压和温度对GPS水汽反演至关重要。由于我国地域辽阔、经济和社会发展的差异较大,我国GPS气象站网有部分站点未布设气象传感器,无法准确获取测站的气压和温度,其对测站上方水汽造成了较大影响。本文提出一种增加高度订正的反距离加权法,并利用全国113个GNSS气象站(包括25个实验站点,88个插值站点)的连续3个月的气象数据对该方法进行验证。结果表明,内插得到的气压和温度的均方差为1.53 hPa和1.18 K,平均偏差为0.94 hPa和0.82 K。精度随着内插站点与实验站点之间高差的增大,偏差随之增大。最后将内插得到的气压和温度应用于GPS水汽解算,并与GPT-2模型的精度对比。内插气象数据得到的PWV(Precipitale Water Vapor)的均方差和平均偏差为0.59 mm和0.38 mm,精度明显优于GPT-2模型。     

气象观测数据等值线自动绘制系统

基于气象观测数据的自动等值线系统采用IDL作为开发工具,通过对自动气象站数据的处理和分析,自动生成等值线图(包括温度,降水等值线图,风矢量图等)并发布到WEB页面,提供动画播放功能和图像查询功能.该系统不仅为天气预报提供必要的决策支持,也是监视天气变化的有效工具.系统在北京第29届奥运会气象服务中得到了广泛使用,是气象预报人员进行个例分析和预报服务的重要支撑平台.     

用时间序列方法预测阿克苏市气温的年际变化

利用时间序列方法阿克苏市１９５４～１９９７年月、季、年平均气温序列进行分析,建立各气温序列的时间序列预报方程,并对阿克苏市平均气温的年际变化进行预测,预测值与实况值相关较好,其中１月、９月、冬季与年４个气温预报方程的效果最为显著,信度可达９９．９％。     

基于C-C方法的Lyapunov指数计算

识别混沌是对非线性时间序列进行分析，预测，控制的基础，克服已有文献用Lyapunov指数识别混沌时计算Lyapunov指数的不足，用C－C方法计算相空间重构的参数，然后利用混沌的遍历性及定义，提出计算最大Lyapunov指数的新方法，典型实例证明新算法的高效性与正确性。     

基于雷达校正的雨量插值研究

自动站点雨量数据到格点化雨量数据的插值方法一直在气象业务中有着重要应用,但传统插值法一般只考虑距离对估测点的影响,不能够真实地反应降水的落区分布.利用多普勒雷达资料对雨量插值结果进行校正,可使得插值后的结果较好地反映雷达反射率分布特征,也可以较好地克服反距离加权插值法的尖点问题.经过业务测试检验,基于雷达校正的雨量插值方法效果较为稳定,可以在业务中进行应用.     

气温降水序列时空分布及其相关性分析

本文利用统计模型、线性拟合和相关分析方法,对气温、降水资料的时空分布和相互间的相关性进行了计算,分析了黑龙江省气候特点。结果表明,黑龙江省气温持续显著升高,主要是最低气温和冬季气温显著升高影响;气温、降水在空间上存在正、负相关区域。     

SSA方法在气候时间序列分析和预测中的应用

文章介绍了奇异谱分析方法在不同时期尺度气候研究中的应用。表明ＳＳＡ是气候动力重建、统计分析和信息压缩的一种有效工具，并可应用于建立经验长期预报的预报因子集。     

Space-time structures of earthquakes

Using the United States Geological Survey global daily data sets for 31 years, we have tabulated the earthquake intensities on a global latitude longitude grid and represented them as a finite sum of spherical harmonics. An interesting aspect of this global view of earthquakes is that we see a low frequency modulation in the amplitudes of the spherical harmonic waves. There are periods when these waves carry larger amplitudes compared to other periods. A power spectral analysis of these amplitudes clearly shows the presence of a low frequency oscillation in time with a largest mode around 40 days. That period also coincides with a well-know period in the atmosphere and in the ocean called the Madden Julian Oscillation. This paper also illustrates the existence of a spatial oscillation in strong earthquake occurrences on the western rim of the Pacific plate. These are like pendulum oscillations in the earthquake frequencies that swing north or south along the western rim at these periods. The spatial amplitude of the oscillation is nearly 10,000 km and occurs on an intraseasonal time scale of 20–60 days. A 34-year long United States Geological Survey earthquake database was examined in this context; this roughly exhibited 69 swings of these oscillations. Spectral analysis supports the intraseasonal timescale, and also reveals higher frequencies on a 7–10 day time scale. These space-time characteristics of these pendulum-like earthquake oscillations are similar to those of the MJO. Fluctuations in the length of day on this time scale are also connected to the MJO. Inasmuch as the atmospheric component of the MJO will torque the solid earth through mountain stresses, we speculate the MJO and our proposed earthquake cycle may be connected. The closeness of these periods calls for future study.     

河南省春季降水量的时空分布

利用河南省分布均匀的60个测站1961-2006年春季降水量资料,采用线性趋势、多项武拟合、最大熵谱分析、EOF等方法对河南省春季降水量的年际、年代际变化及时空分布特征进行分析,结果显示:河南省春季降水量空间分布南北差异较大,呈现南多北少;春季旱年多于涝年,尤其4、5月偏旱的年份显著多于偏涝年;春季降水量的线性趋势不明显.年际变化具有显著的5 a振荡周期;春季及其各月降水量场第一特征向量呈现全省一致型,其方差贡献率达70%左右,全省春季同涝同旱特征显著.     

阿克苏河流域降水量场的时空分布特征

将旋转经验正交函数(REOF)和谱分析和谐波分析相结合深入分析阿克苏河流域的降水量场的时间变化和空间分布.研究发现降水场的分布类型为以温宿、阿瓦提为中心的同增同减变化和以阿合奇、乌什及阿拉尔的两个中心同增同减变化两种特征类型,两种分布形式为阿克苏河流域降水量场的主要分布形式.它是以4a短周期和8a长周期发生振荡变化的.     

吉林省突发性暴雨的时空分布特征

使用吉林省５４个气象站１９６０－１９９２年逐日、逐时降水资料，分析定义突发性暴雨过程，并从时空分布及地形影响等方面对各种突发性暴雨进行了分析，得出它们之间在时间分布和地理分布上的差异，为此类天气分析预报提供气候背景。     

Space-time variability of low frequency oscillations and Asian summer monsoon precipitation

Summary In this study, we provide an observational synthesis of several aspects of MJO (Madden Julian Oscillation) and ISO (Intra Seasonal Oscillation) waves and the manner in which they seem to affect the Asian summer monsoon variability. We examine a number of features such as the passage of MJO waves around the globe from west to east, excitation of ISO waves over the equatorial Indian Ocean, meridional propagation of ISO waves and the role of the local Hadley cell over the monsoon domain in its propagation. The geographical distribution of the amplitude and phase speed of ISO waves over the Asian summer monsoon domain shows that the ISO has prominent centers of action, with small scales of the order of a few 1000 km and that these features vary interannually in amplitude and in their geographical locations. It was also seen that some of the interesting features of the WET and DRY season rainfall distribution can be obtained by compositing the extremes of the amplitude oscillations of these ISO centers. We also noted that the amplitudes of ISO waves generally decay as they propagate north but have an occasional built up in their amplitudes when they seem to encounter and interact with heavy rain producing monsoon disturbances. The issue of these low frequency modes and the modulation of monsoonal dry and wet spells are examined in the context of this broad scenario.     

固阳县雹灾时空分布及防御

固阳县位于大青山北麓,地处40°42′～41°29′N,109°40′～110°41′E,属中纬度半干旱大陆性季风气候。南部大青山山恋起伏,中部滩川交错,北部丘陵广布,山地、丘陵约占全县总面积的90%以上。特殊的地形地貌造成了冰雹灾害频发多发,是固阳县主要气象灾害之一。     

西南地区酸雨时空分布特征研究

利用中国气象局酸雨观测网西南地区四川、重庆、贵州、昆明、西藏五省、市、自治区17个酸雨观测站1993—2004年的观测资料．研究了西南地区降水pH值、酸雨频率及降水电导率时空分布特征。分析结果表明,红原、拉萨、甘孜极少出现酸雨;重庆酸雨频率最高,遵义降水pH均值最小,降水酸性较强;酸雨年际变化有降低趋势;酸雨强度及频率存在明显的月际变化,变化接近U型分布,并且与降水量成正相关。西南地区的酸雨污染仍很严重。     

西南地区酸雨时空分布特征研究

利用中国气象局酸雨观测网西南地区四川、重庆、贵州、昆明、西藏五省、市、自治区17个酸雨观测站1993~2004年的观测资料,研究了西南地区降水pH值、酸雨频率及降水电导率时空分布特征。分析结果表明,红原、拉萨、甘孜极少出现酸雨;重庆酸雨频率最高,遵义降水pH均值最小,降水酸性较强;酸雨年际变化有降低趋势;酸雨强度及频率存在明显的月际变化,变化接近U型分布,并且与降水量成正相关。西南地区的酸雨污染仍很严重。     

2001年华西秋雨时空分布特点及其成因分析

分析了2001年华西秋雨的时空分布特点和大尺度环流背景及天气系统的主要特征, 并对秋雨形成的主要物理机制进行了诊断和分析。结果显示, 2001年秋季, 华西地区阴雨日数多, 雨区集中, 强降水时段集中在9月份。该月, 巴尔喀什湖地区500 hPa呈准稳定的低压槽, 其上不断有短波分裂东移, 携带冷空气经高原东移, 与强大的副热带高压西南侧的东南暖湿气流和来自孟加拉湾的西南暖湿气流交汇于四川盆地、陇南、陕南一带, 致使该地区持续阴雨天气。诊断分析表明, 9月, 青藏高原地区对流旺盛, 水汽凝结释放潜热, 使其成为一个强大的热源中心; 而江淮、江南一带多受西北太平洋副热带高压控制, 盛行下沉气流, 为热源低值区; 四川盆地处于高原高能量带与盆地以东低能量带之间的能量锋区。此能量锋区的存在促使从巴尔喀什湖低压槽分裂东移的短波槽在该地区发展。同时, 东路冷空气的渗入进一步加大了能量锋区的强度, 激发不稳定能量释放, 造成了四川盆地部分地区出现大暴雨甚至特大暴雨。