气温涨落中的层次相似律

尝试近年来发展的湍流层次结构模型应用于分析气温序列涨落，试图寻求一种研究气温变化中多尺度现场的新方法。通过分析北半球近百年月平均气温距平的Jones序列，证实了层次相似律的存在，得到层次相似系数β，并对其物理含义进行了讨论。     

大气边界层剪切湍流统计特性的风洞实验及其层次相似律

对风洞模拟的大气边界层的剪切湍流场的速度脉动时间序列信号以及某一高度位置上的小波变换分解重构的信号进行了系统的统计分析.结果表明, 在非均匀下垫面大气边界层的不同垂直高度上的信号, She-Leveque湍流层次相似律都成立, 层次相似指数β和最高激发态的奇异标度指数γ随垂直高度的变化而变化, 并给出不同尺度的分解重构信号的一些层次结构特点.     

云南冰雹的变化特征

利用1961-2008年云南120个测站逐月冰雹资料,分析了近50年云南冰雹的时空变化特征及其对气候变暖的响应。结果表明：（1）云南冰雹具有明显的区域分布。全年冰雹日数从云南西北到东南大致呈多—少—多—少相间隔的区域分布特征;夏季与秋季分布相似,滇西北偏多,滇西南偏少;春季与冬季分布相似,滇西北及滇东北偏少,从西北到东...     

小波分析思想在中尺度对流活动研究中的应用

应用近些年在大气科学领域被广泛采用的小波分析方法,基于小波分析思想提取GMS红外卫星云图中的中-β尺度对流云信息,分析中-β尺度对流活动特征.构造了理想小波函数模板,对四种理想云模型进行了实验分析,建立了小波变换提取云的中心位置和水平尺度等信息的方法.并应用该方法对中-β尺度对流活动实例进行分析和追踪实验.此外,还应用小波分析方法对2001年夏季(6～8月)我国中、东部地区的中-β尺度对流活动进行了统计分析,揭示出了这一区域中-β尺度对流活动的分布规律、强度变化等特征.     

闭合气压系统中心分布特征量及应用

用单位半径球面上闭合气压系统环流指数P（强度）、C（中心位置）的多年序列,构造了历年系统中心在C-周围分布的3个特征量：1）平均距离r,它定义为历年系统中心C偏离于气候中心C-（即中心位置异常C′）的权重几何平均距离,是系统中心分布区域大小的度量;2）压缩系数μ,它描述了历年系统中心分布区域偏离于圆形的程度,是历年系统中心位置分布各向异性的度量;3）极大异常方向β,它用系统中心极大异常偏离-C处正东方向的角度,给出了系统中心的主要异常方向。对1948—2007年6、7、8月100hPa南亚高压中心位置分布特征量的计算结果表明,它们能简要、精确地描述系统中心位置异常在球面上的分布特征。根据r、μ、β的定义,它们也适用于精确描述球面上其他要素场中闭合系统中心在球面上的分布特征。     

2009-18年西北太平洋区域海洋再分析CORA1.0产品研制及检验

在51年(1958-2008)西北太平洋区域海洋再分析CORA1.0产品的基础上,改进了模式配置和同化方法,研制了2009-18年的CORA产品并对其进行以下检验:(1)温盐和海表高度异常均方根误差分布检验;(2)35°N处温度断面分布检验;(3)再分析流场和表漂浮标轨迹对比检验.结果显示,2009-18年的CORA产品可以再现海洋要素长时间序列,时空多尺度的变化特征,为研究特征海洋现象和过程提供背景信息.     

测站降雹和区域降雹气候特征对比分析

应用1960～2001年测站降雹和区域降雹(包括非测站资料)两种资料,对山东省降雹气候特征进行了对比分析,计算分析了山东省两种降雹资料气候图的相似离度。分析结果表明,区域降雹比测站降雹明显偏多,但时间和空间分布趋势基本一致,相似度在86％%以上,应用测站降雹资料制作的气候图具有86％的代表性。     

京津冀地区1951-2015年逐日风速序列的均一化

结合台站元数据，对京津冀地区179个国家气象站1951—2015年的日平均风速序列进行了非均一性检验和均一化订正，结果表明：造成序列非均一性的原因，按贡献大小依次是仪器切换占40%、站址迁移占34%、观测时制变更占18%、台站周围环境变化占8%。对比分析均一化序列和原始序列的线性趋势发现：1951—2015年，京津冀地区日平均风速呈下降趋势，均一化序列的下降速率明显更快；二者有相似的空间分布特征, 即河北西北部、北京、天津、河北东南部的西北—东南走向的带状区域中，风速的下降速率最快，河北西部次快，河北东北部最缓慢；均一化序列的下降速率明显偏快的区域主要在39°N以北。均一化序列准确反映了气候变化的特点，数据可靠。     

中国冬季气温异常EOF分析的改进

采用站网均匀化订正方法处理了中国160站站网1951—2010年冬季（12月-次年2月）气温距平序列,订正后的序列较好地处理了由站网不均匀性引起的方差不均匀。对订正前、后序列分别作了EOF分析,结果表明：1）订正后序列的前2个典型场上的高绝对值区比订正前序列的前2个特征向量有更好的组织性,其高值区主要位于三北地区（西北、华北、东北）及青藏高原,与均方差场的高值区基本一致;2）订正前、后主要模态时间系数演变特征相似（rh≥0．886,h=^-1,2）,但订正后的前2个时间系数的线性分量和年代际变化分量对它们的方差贡献更加集中于第一模态;3）订正后资料EOF分析的第一个典型场和时间系数中的线性分量可以给出中国最近60a冬季主要强增暖区的分布;其年代际分量与分析期间中国强年代际变化分布区域的一致性也优于订正前资料的EOF分析结果。     

广西霜日的气候变化特征及其与500hPa位势高度的关系

在统计广西历年霜日总数、初霜、终霜日的基础上,分析了广西平均霜日、最多和最少霜日、初霜平均日期和最早日期、终霜平均日期和最晚日期的地区分布情况.统计了1958年度-1998年度全区及各区域霜日总数.分析了全区及各区域霜日总数之间的关系及其各自的气候变化特征.分析了全区年度霜日总数与500hPa位势高度的关系.对全区年度霜日总数序列,选择了相关因子,建立了逐步回归预测模型,模型的拟合效果较好.     

我国近30年龙卷风研究进展

从3方面总结了龙卷风研究成果:①研究概况,最初的龙卷风灾后调查到开展天气气候特征分析至近年来开展龙卷风本体结构、产生机制的探讨,获得了丰硕成果;②研究方法提高,从事实调查到利用统计方法,从利用台站常规观测资料到运用卫星、多普勒雷达、风廓线仪等非常规资料开展分析,近年数值模式WRF、ARPS等也被用来研究龙卷风,研究的方法手段不断得到改进;③龙卷风研究、预报面临的困难和未来展望。     

河西走廊农业区春季气溶胶光学特性

为研究干旱农业区农耕季节气溶胶的基本光学特性,2014年4月利用地面气溶胶移动集成系统在甘肃武威黄羊镇农场开展气溶胶综合观测试验。结果表明,河西走廊黄羊镇农场PM2.5和PM1.0的散射系数以及PM2.5的吸收系数分别为98.2±38.3、74.6±29和8.8±6.3 Mm-1,均小于中东部地区观测值。气溶胶单次散射反照率为0.90±0.03,PM2.5和PM1.0的Angstrom指数分别为1.31±0.29和2.10±0.24。散射系数和吸收系数的日变化具有明显的双峰特征,单次散射反照率在散射系数出现峰值的时间段出现谷值。黄羊镇农场受人为气溶胶影响较大,西、西南和东南方向来的气溶胶散射系数和吸收系数值较大,西北方向传输过来的气溶胶主要是农业生产活动产生的。     

武汉市气候变暖与极端天气事件变化的归因分析

根据武汉市1951—2007年间年平均、最高、最低气温与8类年极端天气日数的序列,计算分析其变化趋势及年平均气温与极端天气日数的相关性,引入格兰杰因果性检验法,探讨气候变暖与极端天气事件之间的因果关系。结果发现:(1)近57年来武汉市年平均最低气温增幅为0.45℃/10a,明显高于年平均最高气温0.19℃/10a的增幅,可见气候变暖主要是由夜间气温升高所致;(2)高温和闷热天气事件为增多趋势,其中闷热天气事件最明显,达到2.8 d/10a,而年雷暴、降雪、低温、大风、雾日则均为下降趋势,雷暴、雾和低温事件降幅明显,每10年减少3.0 d、4.0 d和2.1 d。大风和降雪事件,每10年减少1.8 d和1.5 d。暴雨事件波动幅度较小。(3)年平均气温与当年及超前、滞后1～2年的极端天气事件具有高相关性;(4)格兰杰因果性检验结果发现,气候变暖是闷热天气增多和降雪事件减少的原因,同时亦是大风和低温减少的结果。这种因果关系的存在对极端天气事件预测和预估有重要的价值。     

城市气象研究进展

中国数十年来在城市气象研究这一新兴学科领域开展了大量研究并获得了多方面的丰硕成果。文中从城市气象观测网与观测试验、城市气象多尺度模式、城市气象与大气环境相互影响、城市化对天气气候的影响等4个方面论述了城市气象的主要研究进展:中国各大城市已建立或正在完善具有多平台、多变量、多尺度、多重链接、多功能等特点的城市气象综合观测网;北京、南京、上海等地开展了大型城市气象观测科学试验,被世界气象组织列入研究示范项目;成功开展了风洞实验、缩尺度外场实验研究;建立了多尺度城市气象和空气质量预报数值模式,并应用于业务;在城市热岛效应、城市对降水影响、城市气象与城市规划、城市化对区域气候及空气质量的影响、城市气象与大气环境相互作用等研究领域取得长足进展。最后指出,未来需要重点从新观测技术及观测资料同化应用、城市系统模式研究、城市化对天气气候的影响机理、城市化对大气环境和人体健康的影响、城市水文气象气候与环境综合服务等方面开展科学研究与应用,为中国城市化、生态文明建设、防灾减灾和应对气候变化等国家需求提供科技支撑。     

Trends in Temperature Extremes in Association with Weather-Intraseasonal Fluctuations in Eastern China

Trends in the frequencies of four temperature extremes (the occurrence of warm days, cold days, warm nights and cold nights) with respect to a modulated annual cycle (MAC), and those associated exclusively with weather-intraseasonal fluctuations (WIF) in eastern China were investigated based on an updated homogenized daily maximum and minimum temperature dataset for 1960–2008. The Ensemble Empirical Mode Decomposition (EEMD) method was used to isolate the WIF, MAC, and longer-term components from the temperature series. The annual, winter and summer occurrences of warm (cold) nights were found to have increased (decreased) significantly almost everywhere, while those of warm (cold) days have increased (decreased) in northern China (north of 40°N). However, the four temperature extremes associated exclusively with WIF for winter have decreased almost everywhere, while those for summer have decreased in the north but increased in the south. These characteristics agree with changes in the amplitude of WIF. In particular, winter WIF of maximum temperature tended to weaken almost everywhere, especially in eastern coastal areas (by 10%–20%); summer WIF tended to intensify in southern China by 10%–20%. It is notable that in northern China, the occurrence of warm days has increased, even where that associated with WIF has decreased significantly. This suggests that the recent increasing frequency of warm extremes is due to a considerable rise in the mean temperature level, which surpasses the effect of the weakening weather fluctuations in northern China.     

Changes in polar amplification in response to increasing warming in CMIP6

由于全球变暖,极地地区的气候经历了明显的变暖放大.在本项研究中,我们根据CMIP6模式的三种变暖情景(SSP1-2,6,SSP2-4.5和SSP5-8.5)下,极地放大变化对各个反馈机制(包括普朗克,温度递减率,云,水蒸气,反照率反馈,CO2强迫,海洋热吸收和大气热传输)的响应进行了分析.结果表明,通过用“辐射核”方法...     

我国东部地区冬季模式边界层探空效果评估

应用中尺度气象模式MM5对2006年和2007年12月东部地区进行逐日模拟,并用地面常规观测资料及南京和安庆12h一次的逐日探空资料对模拟的地面及边界层内气象要素进行检验,计算地面和边界层内不同高度的温度、湿度、风向和风速等要素的多种常用统计参数;并分别评估雾发生前和发生时边界层探空的模拟效果。结果表明:(1)MM5模式模拟的地面温度和湿度均较理想,但风速误差较大。温度、相对湿度、风速的观测与模拟的偏差概率分布均呈近正态分布,峰值中心分别为-1.52℃、4.59%和1.92m·s-1,白天模拟效果优于夜间。(2)以南京、安庆两站为例,模拟的08:00(北京时,下同)和20:00边界层内探空基本可靠,但20:00的效果比08:00好;模拟效果均随高度上升而变好;且南京站边界层内温度、湿度的模拟效果优于安庆站,但安庆站风的模拟效果优于南京站。(3)以南京站为例,雾发生前和发生时温度、湿度模拟效果较平均情况差,风速模拟较其他模拟时段无明显变化。(4)南京、安庆冬季近地层逆温发生频率都比较高,常见多层逆温,MM5模式能再现近地层逆温,但有高估的倾向,且对边界层中上部逆温模拟效果不佳。此外,敏感性试验的结果表明,模拟方案中地面负的温度偏差不是由近地层高垂直分辨率所致。     

夏季全国降水EOF展开与黑龙江省降水的关系

用EOF对全国160个站夏季降水展开，取前5个特征向量进行分析，发现全国主要有4种雨型分布，依次呈“＋－＋”、“＋－”、“－＋－”、“－“型。与黑龙江省降为第1种，即东北区及黄河下游多雨，江浪少雨， 长江中下游流域多雨；夏末雨带南退至长江以南，华南多雨，而中国中部为广大的少雨区。     

Quantile Trends in Temperature Extremes in China

A number of recent studies have examined trends in extreme temperature indices using a linear regression model based on ordinary least-squares. In this study, quantile regression was, for the first time, applied to examine the trends not only in the mean but also in all parts of the distribution of several extreme temperature indices in China for the period 1960-2008. For China as a whole, the slopes in almost all the quantiles of the distribution showed a notable increase in the numbers of warm days and warm nights, and a significant decrease in the number of cool nights. These changes became much fas- ter as the quantile increased. However, although the number of cool days exhibited a significant decrease in the mean trend estimated by classical linear regression, there was no obvious trend in the upper and lower quantiles. This finding suggests that examining the trends in different parts of the distribution of the time-series is of great importance. The spatial distribution of the trend in the 90th quantile indicated that there was a pronounced increase in the numbers of warm days and warm nights, and a decrease in the number of cool nights for most of China, but especially in the northern and western parts of China, while there was no significant change for the number of cool days at almost all the stations.     

Recent advances in monsoon studies in China

This review provides a synopsis of the major progress that has been made in monsoon studies in China and to further bridge the gap between the Chinese and international meteorological community. It consists of seven major sections. After the introduction, the second section begins with the global monsoon systems and their seasonal variation, based on some new methods proposed in recent years. Besides, some major intraseasonal features of East Asian monsoon, including the onset of South China Sea summer monsoon are discussed. In the third section, we review the interactions between ENSO and the East Asian monsoon, focusing in particular on the results of Chinese meteorologists that indicate the influence of ENSO on the East Asian summer monsoon(EASM) is obviously different from that on the tropical monsoon. Besides the tropical Pacific,other ocean basins, such as the Indian Ocean and the Atlantic Ocean, are also important to the East Asian monsoon, and this topic is discussed in the fourth section. In the fifth section, we address the role of land surface processes in East Asian monsoon. For example, we describe work that has shown more snow cover in spring on the Tibetan Plateau is followed by a weakened EASM and more summer rainfall in the Yangtze River valleys. The sixth section focuses on the influence of atmospheric circulation in the Southern Hemisphere(SH) on EASM, demonstrating how the signal from the SH is likely to provide new clues for the seasonal forecasting of summer rainfall in China. Finally, in the seventh section, we concentrate on the interdecadal variations of EASM. In particular, we look at a significant interdecadal variation that occurred at the end of the 1970 s, and how our understanding of this feature could affect forecasting ability.