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.     

应用可公度法对华南沿海地区热带气旋登陆的预测研究

在对华南沿海地区热带气旋数据分析的基础上,应用三元、四元、五元可公度法分别对该地区登陆热带气旋进行了预测,以期检验可公度法在气象预报应用中的有效性,并为热带气旋预报提供一种新的思路.     

目前短期气候预测可预报性的研究概况

气候的可预报性研究是气候变化研究的一个重要方面，作者首先介绍了短期气候预测之所以可行的两个主要原因，以及短期气候预测可预报性问题的实质；然后，较详细地介绍了目前研究月、季尺度时间平均可预报性的方差分析方法，包括了对实际大气和模式大气可预报性的研究；最后，对时间平均可预报性的研究结论进行了总结。     

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.     

模式大气月尺度可预报性的对比研究

首先采用方差分析方法，研究了实际大气500 hPa高度场的月尺度可预报性，并进一步分析了不同空间尺度大气运动的可预报性及其对大气整体运动可预报性的影响；对ECMWF和国家气候中心T63谱模式分别模拟和预报的500 hPa高度场，也用同样的方法进行了研究。结果表明，欧洲中心和我国T63模式大气的可预报性均比实际大气可预报性小，特别是在对整体运动可预报性影响最大的0～3波部分，差异较大，说明改进模式对0～3波部分的预报能力，必将提高模式性能。     

BP-CCA方法用于中国冬季温度和降水的可预报性研究和降尺度季节预测

使用变形的典型相关分析(BP-CCA)方法,基于交叉检验的结果建立了东亚冬季500 hPa大尺度环流和中国冬季温度、降水的最优BP-CCA降尺度预测模型,并在此基础上进行了中国冬季温度和降水的可预报性研究,表明用东亚冬季500hPa高度场降维后的大尺度环流来解释中国冬季温度,平均距平相关系数(ACC)为0.7左右,最高可达0.9,解释中国冬季降水的平均ACC为0.3左右,最高可达0.7,温度的可预报性远高于降水,且二者的可预报水平存在明显的区域差异。可预报性研究表明东亚冬季500 hPa大尺度环流异常与中国冬季温度、降水异常有密切的联系,BP-CCA方法可以很好地揭示大尺度环流与温度、降水的内在联系,并且物理意义清晰。在东亚大尺度环流系统中,东亚大槽和西太平洋副热带高压是影响中国冬季温度、降水异常的重要系统。进一步利用国家气候中心海气耦合模式(CGCM/NCC)回报和预测的500 hPa环流场和BP-CCA方法对温度和降水进行降尺度预测应用,对温度和降水的预测效果明显高于模式直接输出的结果,而且对温度预测的改善高于对降水的改善。对模式预测的环流进行EOF(经验正交函数)分析,表明BP-CCA方法对降尺度要素预报的可预报性来源于CGCM/NCC对500 hPa高度场主要大尺度特征的模拟能力较好。     

BCC二代气候系统模式的季节预测评估和可预报性分析

本文利用国家气候中心（BCC）第二代季节预测模式系统历史回报数据,从确定性预报和概率预报两个方面系统地评估了该模式对气温、降水和大气环流的季节预报性能,并与BCC一代气候预测模式的结果进行了对比,重点分析了二代模式的季节可预报性问题。结果显示,BCC二代模式对全球气温、降水和环流的预报性能整体上优于一代模式,特别在热带中东太平洋、印度洋和海洋大陆地区的温度和降水的预报效果改进尤为明显。这些热带地区降水预报的改进,可以通过激发太平洋—北美型（PNA）、东亚—太平洋型（EAP）等遥相关波列提升该模式在中高纬地区的季节预报技巧。分析表明,厄尔尼诺和南方涛动（ENSO）信号在热带和热带外地区均是模式季节可预报性的重要来源,BCC二代模式能够较好把握全球大气环流对ENSO信号的响应特征,从而通过对ENSO预报技巧的改进有效地提升了模式整体的预报性能。从概率预报来看,BCC二代模式对我国冬季气温和夏季降水具备一定的预报能力,特别是对我国东部大部分地区冬季气温正异常和负异常事件预报的可靠性和辨析度相对较高。因此,进一步提高模式对热带大尺度异常信号和大气主要模态的预报能力、加强概率预报产品释用对提高季节气候预测水平具有重要意义。     

数值天气预报和气候预测可预报性研究的若干动力学方法

简要回顾了数值天气预报和气候预测可预报性研究的若干动力学方法,包括用于研究第一类可预报性问题的线性奇异向量（LSV）和条件非线性最优初始扰动（CNOP-I）方法,以及Lyapunov指数和非线性局部Lyapunov指数方法。前两种方法用于研究预报或预测的预报误差问题,可以用于估计天气预报和气候预测的最大预报误差,而且根据导致最大预报误差的初始误差结构的信息,这两种方法可以用于确定预报或预测的初值敏感区。应该指出的是,LSV是基于线性化模式,对于描述非线性大气和海洋的运动具有局限性。因而,对于非线性模式,应该选择使用CNOP-I估计最大预报误差。Lyapunov指数和非线性局部Lyapunov指数可以用于研究第一类可预报性问题中的预报时限问题,前者是基于线性模式,不能解释非线性对预报时限的影响,而非线性局部Lyapunov指数方法则考虑了非线性的影响,能够较好地估计实际天气和气候的预报时限。第二类可预报性问题的研究方法相对较少,本文仅介绍了由我国科学家提出的关于模式参数扰动的条件非线性最优参数扰动（CNOP-P）方法,该方法可以用于寻找到对预报有最大影响的参数扰动,并可以进一步确定哪些参数最应该利用观测资料进行校准。另一方面,通过对比CNOP-I和CNOP-P对预报误差的影响,可以判断导致预报不确定性的主要误差因子,进而指导人们着力改进模式或者初始场。     

基于对流尺度集合模拟的长江中下游暖区对流过程的可预报性研究

弱天气尺度强迫背景下的暖区暴雨发生发展机制复杂且难以准确预报。为深入探讨长江中下游暖区对流过程的实际和内在可预报性,本文通过同化模式模拟的探空、雷达等仿真资料的集合资料同化,构建了基于WRF-EnSRF的对流尺度集合预报系统,针对2013年7月21日一次典型暖区对流过程进行了初值扰动集合试验。试验结果表明,不同成员降水预报的发生时间和落区存在两个有显著差异的分岔时段,其一在对流触发阶段,源于扰动风场与地形的相互作用;其二在发展阶段,源于初值扰动导致对流系统强度出现差异,对流强（弱）,冷池出流强（弱）,导致降水落区偏南（北）。进一步的可预报性定量分析可见,由于初值的扰动,在分岔时段,模式的实际可预报性受到严重限制,表现为集合成员降水场的差异和扰动的偏差能量均快速增大。同时,在减小扰动振幅的“等同孪生子”对比试验中,扰动偏差能量随时间变化的曲线在对流触发阶段表现出的非线性特征表明,内在可预报性在这一分岔时段也显著受限。由以上结果可进一步得出结论：由于初值扰动导致分岔时段模式的实际可预报性受限时,准确的初值可有效改进预报效果。而当系统受到由混沌非线性动力学所导致的内在可预报性限制时,改善初值...     

基于ECC方法的青藏高原冬季气温可预报性研究

选取前期9、6和3个月欧亚大陆地表温度、东北半球500 h Pa高度场、热带印度洋海表面温度和西太平洋海表面温度作为预报因子,使用变形的典型相关分析(BP-CCA)方法,并选取各因子预报效果最好的时期作为关键时期,建立起各因子和青藏高原冬季气温之间的统计降尺度模型。之后用交叉验证和集合典型相关分析(ECC)方法评估模型实际预报能力。进一步用独立样本检验来评估模型更长时间尺度的年际变化预测效果。结果表明,BP-CCA方法能很好地识别出不同因子影响青藏高原的空间模态。其中,温度积雪反照率的正反馈机制体现了欧亚大陆地表温度的可预报性;东北半球500 h Pa高度场环流型不利于高纬的冷空气入侵高原地区;热带印度洋海表面温度反映出典型的印度洋偶极子对高原气温的调控作用;西太平洋海表面温度通过控制副热带高压的位置,从而影响高原冬季气温。各因子预报场和观测场的相关系数在交叉检验和独立样本检验中分别约为0.5和0.3,均有一定的预报技巧。而利用ECC方法能综合各因子所提供的预报信息,从而得出更为可信和稳定的预报。     

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.     

Analysis of Causes and Seasonal Prediction of the Severe Floods in Yangtze／Huaihe Basins during Summer 1991

ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＣａｕｓｅｓａｎｄＳｅａｓｏｎａｌＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅＳｅｖｅｒｅＦｌｏｏｄｓｉｎＹａｎｇｔｚｅ／ＨｕａｉｈｅＢａｓｉｎｓｄｕｒｉｎｇＳｕｍｍｅｒ１９９１ＸｕＱｕｎ（徐群）（ＪｉａｎｇｓｕＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌｉｎ...     

2003年淮河流域致洪暴雨的环流背景及其与大气热源的关系

利用NCAR/NCEP的逐日再分析资料和降水资料,分析了2003年夏季淮河流域致洪暴雨的环流背景及其与大气热源的关系.结果表明,2002-2003年的El Nino事件是本次暴雨的前期背景;南海地区的视热源和视水汽汇异常可能是副高偏南维持的重要原因之一.与2003年夏季相比较,6月21日-7月22日淮河流域为正的异常视热源和视水汽汇,并且二者的高值中心与该时段雨量中心位置基本一致.孟加拉湾地区的异常加热源在其西北侧强迫出的高层反气旋性环流有利于南亚高压在青藏高原、江南、华南地区维持,从而使得淮河流域位于高压北侧高空西风急流入口区南侧的上升运动区,有利于淮河流域强降水发生和维持,形成该流域洪涝.     

全球大气环流模式BCC_AGCM2.0.1对1998年夏季江淮流域强降水过程的回报试验研究

利用中国气象局北京气候中心全球大气环流模式(BCC_AGCM2.0.1) 对1998年6月24日～7月3日发生在我国江淮流域的强降水天气过程进行了回报试验。模式起报时间为1998年6月24日00时, 使用前10天NCEP-II再分析逐时温度、涡度和散度场进行预报前初始协调 (spin-up) 积分, 产生模式初值, 预报时段为1998年6月24日～7月10日, 回报试验结果表明: 模式对全球500 hPa位势高度的天气尺度演变过程具有4～7天的可预报性; BCC_AGCM2.0.1模式对中国区域的降水以及大气环流场具有3～4天的可预报性, 6月24日起报后3天内的预报降水区域位置与实况一致, 但中心强度有所差异。对起报后未来2天的5 mm和10 mm以上的降水预报能力相对较强, ETS评分值达到了0.25以上, HK评分超过了0.4, 降水区域范围预报较为准确, BIA评分趋于1.0。模式对20 mm以上的降水也具有一定的可预报性, 但模式对大于30 mm以上强降水的预报能力较差。     

关于ENSO及其统计预测方法评估

结合近年来“九五”国家重中之重项目有关ENSO业务预报系统研究工作的体会和见解 ,简要综述了近年来ENSO的预报问题 ,尤其是ENSO统计预测方法的研究成果 ,并对各种预报方法的效果进行评价。     

IAP AGCM 4.1对淮河流域夏季降水的预报技巧评估

基于中国科学院大气物理研究所新一代大气环流模式IAP AGCM 4.1共30 a(1981—2010年)的集合回报试验结果,评估了模式对淮河流域夏季降水的预报技巧。分析结果表明,模式总体上可以较好地再现出淮河流域夏季平均降水南多北少的空间分布特征,其中模式模拟的6月降水量与观测值的空间相关可达0.93。但降水强度与观测相比具有系统性的偏差,且模式模拟的降水年际变率显著偏弱。基于降水距平相关系数的确定性预报技巧分析表明,模式对流域西南部夏季降水的预测技巧较高,达到0.2以上,且模式对6月降水异常的预测能力相对最好,7月次之。针对淮河不同子流域的预报技巧分析表明,IAP AGCM 4. 1对蚌埠、鲁台子、王家坝水文控制站以上集水面积的夏季面雨量异常具有一定的预报技巧,30 a集合回报的时间相关系数分别为0. 11、0. 13、0. 16。基于降水等级的概率预报技巧评估表明,模式对7月淮河流域南部少雨事件具有很好的预报能力,同时对6月流域中部多雨事件的预报技巧也较高。     

Development of a meteorological and hydrological coupling index for droughts and floods along the Yangtze River valley of China

To comprehensively investigate characteristics of summer droughts and floods in the Yangtze River valley, a meteorological and hydrological coupling index （MHCI） was developed using meteorological and hydro- logical data. The results indicate that： （1） in representing drought/flood information for the Yangtze River valley, the MHCI can reflect composite features of precipitation and hydrological observations; （2） compre- hensive analysis of the interannual phase difference of the precipitation and hydrological indices is important to recognize and predict annual drought/flood events along the valley; the hydrological index contributes more strongly to nonlinear and continuity features that indicate transition from long-term drought to flood conditions; （3） time series of the MHCI from 1960-2009 are very effective and sensitive in reflecting annual drought/flood characteristics, i.e. there is more rainfall or typical flooding in the valley when the MHCI is positive, and vice versa; and （4） verification of the MHCI indicates that there is significant correlation between precipitation and hydrologic responses in the valley during summer; the correlation coefficient was found to reach 0.82, exceeding the 0.001 significance level.     

长江、黄河大洪水前期地球系统演变的分析

通过分析江、淮、黄、海四大洪共１４个大洪水年的前期地震场特征,发现大洪水前在青藏高原东南地区、亚欧中纬地带和台湾以东洋面三处的有强地震发生,若强震出现在中印缅热点则对应着江淮大小;强震出现在川青甘地区则对应着黄海河大水。引发大水的直接原因是本地区地热涡的强烈发展,它因刚好位于数组”同向等距地热涡族”的相交点上,交相干共振的结果,文中详细分析了１９５４和１９８２年两个个例。最后分析了“中印缅热点”的     

淮河下游初夏小时内降水分级与雷达信息特征

利用淮河下游盐城市多普勒天气雷达和雷达扫描范围内建湖县降水量资料,对2008年6月的6次小时内三等级降水过程进行环流背景和局地雷达信息特征分析,其中对不同等级降水又给出夜雨及午后雨降水日变化分类。在环流背景基础上,通过综合分析对应各级各类降水的多普勒天气雷达降水回波的滤波强度分布特征,以及相应时空的雷达径向风场沿体扫倾斜面的分布结构,归纳出小时内降水量级的动力信息特征。在两类主导性天气尺度环流背景下,局地雷达要素空间分布特征为：同等量级降水,夜间的平均回波强度明显弱于白天;上游补充回波范围指示降水连续性质;上游长而强的回波带支持下一小时短时强降水;沿经建湖的局地雷达倾斜体扫半径剖面, 径向风的风向风速辐合中心的高度越低,辐合层次越宽厚,对应的降水级别越大;在同等降雨量级中,沿倾斜的体扫半径的局地风速强切变,通过上下动量传递和水汽混合,维持着更强的降水。