短期气候预测的物理基础和诊断预测

介绍了在短期气候预测的物理基础上提出建立辽宁短期气候物理影响预测模型的方法，并对气候灾害年景进行了诊断预测。     

短期气候预测的物理基础和诊断预测

介绍了在短期气候预测的物理基础上提出建立辽宁短期气候物理影响预测模型的方法 ,并对气候灾害年景进行了诊断预测。     

金秀夏季降水量预测的周期叠加预测法

对金秀夏季降水量,由计算自相关R（τ）确定韵律的方法,利用选出最大R（τ）作为周期进行叠加外延预测。经10a实际预测检验,预测与实况同号率达60％,据中国气象局2010年实行的新的短期气候预测评分方法评定,平均达71分。颇有使用参考价值,为提高预测和气象服务水平提供一种快捷方法。     

预测冰雹的体会

1.看风向 下冰雹之前,常刮东风或东南风。正如群众常说的·“不刮东风不天潮,不刮南风不下雹。”因为暖湿空气多从东南方向吹来,它是形成冰雹的有利条件。当风向转成西北或北风,风力加大,冰雹即随之而来。     

霜冻的灰色预测

灰色预测是对系统过去及目前表现出来的一些不完全的信息进行分析,处理、建立模型并使模型达到最优的预测。灰色系统理论认为:任何系统,尽管信息不够充分,但必然是有特定功能和有序的,有某种外露或内在的规律的。灰色预测正是基于这一思想上,把随机变量看成是在一定范围内变化的灰色量,通过对原始数据的处理,将灰色数变换为生成数,从生成数进而得到规律性较强的生成函数。从而将信息不全的离散数据转换成信息完全、时间连续的动态模型。从     

干旱预测

干旱预测是个古老的问题,但最近萨赫勒干旱的严重性使人们清楚地认识到需要改进预测干旱方法,使之具有一定程度的准确性。根据现有的科学水平,干旱预测即使可能,但仍很困难。在探索适当的技术方面,两个主要途径看来是重要的:这些包括遥相关的应用和数值模式的研制。实质上,有时滞的遥相关取决于这样的假设:在全球范围内,任一地区诱发的变化,可能在另一地方产生相应的有时滞差的变化。1972～1973年南美洲的西海岸的厄尔尼诺是一个很好的事例。数值模式的研制不仅考虑到气候因素,而且也考虑到人对自然环境的影响;大气环流模式(GCMs)的研制提供一些线索,可能有助于改进干旱预测的技术。     

区域性气候变化的预测

从三个方面阐述了区域气候变化预测及其预测可信度。第一部分为现代气候变化，简要介绍了现代气候变化研究的历史及预测未来气候变化的几种方法。第二部分分别说明了大气温度和降水的区域变化和预测情况，通过分析认为冬季温度的区域变化预测精度比夏季温度的情况要好，区域降水的预测在近期（廿一世纪初期）有较高的可信度，但时间较长时（60－70年以后）则可信度降低。最后，该文讨论了温室气体浓度对气候变化及其预测的影响。     

风暴潮的拓扑预测

风暴潮是指在台风、寒潮、气旋等风暴天气系统影响下,引起局部海面异常升高的现象。是莱州湾的一种多发性自然灾害,它的发生与天文、气象等因素密切相关,可认为是一个灰色系统。GM(1,1)模型是灰色预测中常用的基本模型之一。拓扑预测是利用GM(1,1)模型群的预测方法。本文将对羊角沟逐年最高风暴潮位的长期趋势进行拓扑预测。     

我国短期气候预测的物理基础及其预测思路

短期气候预测依据大气科学原理,运用气候动力学、统计学等手段,在研究气候异常成因的基础上对未来气候趋势进行预测。虽然目前我国短期气候预测的水平还不高,但短期气候预测是国家经济发展和防灾减灾的迫切需求,提高预测准确率是气象科研和业务人员的重要任务。该文从海洋、积雪等外强迫信号及大气环流大尺度变动等大气内部特性等角度概述了短期气候预测的物理基础,简要回顾了近60年来我国短期气候预测的发展历程,并介绍了作者近十几年来研制短期气候预测客观统计学及统计与动力学相结合预测模型的主要思路。     

A New Prediction Model for Tropical Storm Frequency over the Western North Pacific Using Observed Winter-Spring Precipitation and Geopotential Height at 500 hPa

A new seasonal prediction model for annual tropical storm numbers(ATSNs)over the western North Pacific was developed using the preceding January-February(JF)and April-May(AM)grid-point data at a resolution of 2.5°×2.5°.The JF and AM mean precipitation and the AM mean 500-hPa geopotential height in the Northern Hemisphere,together with the JF mean 500-hPa geopotential height in the Southern Hemisphere,were employed to compose the ATSN forecast model via the stepwise multiple linear regression technique.All JF and AM mean data were confined to the Eastern Hemisphere.We established two empirical prediction models for ATSN using the ERA40 reanalysis and NCEP reanalysis datasets,respectively,together with the observed precipitation.The performance of the models was verified by cross-validation.Anomaly correlation coefficients(ACC)at 0.78 and 0.74 were obtained via comparison of the retrospective predictions of the two models and the observed ATSNs from 1979 to 2002.The multi-year mean absolute prediction errors were 3.0 and 3.2 for the two models respectively,or roughly 10% of the average ATSN.In practice,the final prediction was made by averaging the ATSN predictions of the two models.This resulted in a higher score,with ACC being further increased to 0.88,and the mean absolute error reduced to 1.92,or 6.13% of the average ATSN.     

基于前期观测降水和500 hPa高度场的西北太平洋热带风暴生成频数的新预测方案

利用前期1—2月和4—5月平均的东半球格点降水与500hPa高度场资料,通过多元线性逐步回归,建立了预测西北太平洋年热带风暴生成频数的预测方案。由于分别使用了欧洲中期数值预报中心和美国国家环境预测中心的大气再分析资料,建立了两个预测模型,对1979—2002年的预测交叉检验的距平相关系数分别为0.78和0.74。预测的多年平均绝对误差是3.0和3.2,即多年平均西北太平洋年热带风暴生成频数的10%左右。进一步指出:实际预测中可以把两个模型的预测结果平均作为最后预测结果,这样的话,多年交叉检验的距平相关系数是0.88,多年平均的预测绝对误差是1.92个。这样就可能得到更加准确的预测。本文结果还只是该方案的交叉检验结果,尚需在实际预测中进一步检验其能力。     

热带大气ISO在几种再分析资料中的对比分析

利用NCEP/NCAR, NCEP/DOE和ERA40 3套再分析资料的逐日200 hPa纬向风数据,选取1961—1990年、1971—2000年和1981—2010年3种不同气候态,对比分析了3种气候态下热带大气季节内振荡 (ISO) 的基本气候特征及其在不同再分析资料中的异同。研究表明:1981—2010年气候态下,热带大气ISO冬春强、夏秋弱的年循环特征更加明显,东传短波能量增强,起始北传时间偏晚。NCEP/NCAR与NCEP/DOE资料所表征的热带大气ISO在空间分布、强度和能量传播方面的一致性较好。NCEP/NCAR资料反映的热带大气ISO强度在热带印度洋和热带西太平洋地区较ERA40资料偏弱,在赤道东太平洋地区较ERA40资料偏强;ERA40资料反映的热带大气ISO强度在12月—次年3月中旬较NCEP/NCAR资料偏强,而在3月中旬—11月偏弱;ERA40资料反映的热带大气ISO振荡位相较NCEP/NCAR资料超前10 d左右;NCEP/NCAR资料反映的东传谱能量弱于ERA40资料,西传能量强于ERA40资料;7月中旬,NCEP/NCAR资料反映的东亚地区大气ISO经向北传较ERA40资料偏晚。     

Characteristics of Atmospheric Heat Sources over Asia in Summer: Comparison of Results Calculated Using Multiple Reanalysis Datasets

Using 1979-2000 daily NCEP/NCAR (National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research) reanalysis data (version 1, hereafter referred to as NCEP1; version 2, hereafter referred to as NCEP2), ECMWF (European Center for Medium-range Weather Forecasts) reanalysis data(ERA),and the Global Asian Monsoon Experiment (GAME) reanalysis data in summer 1998, the vertically integrated heat source hQ1i in summer is calculated, and results obtained using different datasets are compared. The distributions of hQ1i calculated by using NCEP1 are in good agreement with rainfall observations over the Arabian Sea/Indian Peninsula, the Bay of Bengal (BOB), and East China. The distributions of hQ1i revealed by using NCEP2 are unrealistic in the southern Indian Peninsula, the BOB, and the South China Sea. Using ERA, the heat sources over the tropical Asia are in accordance with the summer precipitation,however, the distributions of hQ1i in East China are unreasonable. In the tropical region, the distributions of the summer heat source given by NCEP1 and ERA seem to be more accurate than those revealed by NCEP2. The NCEP1 and NCEP2 data are better for calculating heat sources over the subtropical and eastern regions of mainland China.     

低温雨雪过程的粒子群-神经网络预报模型

利用逐日气温和降水量数据、NCEP/NCAR再分析资料以及预报场资料,通过分析提取我国南方区域持续性低温雨雪过程及其预报因子,使用粒子群-神经网络方法建立非线性的统计集合预报模型 (PSONN-EPM),对我国南方区域持续性低温雨雪过程进行预报试验。结果表明:以过程的冷湿程度及影响范围为标准,将低温雨雪过程分为一般过程和严重过程,并建立不同的预报模型效果较好。通过10 d独立样本预报试验看,基于粒子群-神经网络方法建立的集合预报模型比基于逐步回归方法建立的预报模型的预报平均相对误差小,对严重过程预报能力高于对一般过程预报,且这种非线性统计集合建模方法在建模过程中不需要调整神经网络参数,在实际预报业务中值得尝试。     

A comparison of reanalyses in the tropical stratosphere. Part 1: thermal structure and the annual cycle

 An intercomparison of the thermal structure and the annual cycle in the tropical lower stratosphere of two reanalysis datasets is presented. These are from the National Centers for Environmental Prediction (NCEP)/National Center for Atmospheric Research (NCAR) and the European Centre for Medium Range Weather Forecasts (ECMWF Re-Analysis: ERA). Generally, the ERA data are coldest and in better agreement with radiosonde observations; this is particularly apparent at 100 hPa where there is also a strong geographic bias, the maximum differences (more than 4 K) occurring over the southern Pacific and the Indian Ocean, with much smaller (sometimes reversed) differences over land. The NCEP temperatures are biased towards satellite-derived values, while the ERA data resolve the low tropopause temperatures much better. The lower ERA temperatures have important implications for the cross-tropopause exchange of water vapor. The meridional-height structure of the annual cycles agree quite well, but the amplitude in the ERA data is about 50% stronger than in NCEP at 70 hPa (in better agreement with previous studies) and weaker at lower pressures. As in previous studies, an anticorrelation is found between the tropical and extratropical temperatures of the reanalyses. The mean meridional flow at the equator is northward all year at all stratospheric levels in the NCEP data, implying a mass transport from the Southern to the Northern Hemisphere; in the ERA data the expected annual cycle (flow from summer to winter) is reproduced with very small annual mean exchange. Received: 17 June 1997/Accepted: 17 December 1997     

ANALYSES OF THE ANNUAL FREQUENCY ANOMALIES OF TYPHOONS AND HURRICANES IN 1998

In 1998, the annual frequency of typhoon (including tropical storms) genesis created a minimum value — 14, far lower than the minimum of 20 in 1950 over North-West Pacific, while in the Atlantic Ocean, the annual frequency of hurricanes (including the …     

2007年夏季降水异常的成因及预测

采用NCEP/NCAR再分析资料、NOAA再分析全球海温和中国国家气候中心整理的160站降水量资料,在回顾2007年夏季中国降水分布及其趋势预测的基础上,探讨了2007年夏季降水异常的可能原因。2007年前期对热带太平洋海温、东亚季风、西太平洋副热带高压等主要物理因子冬夏演变的分析接近实况,但主要多雨带位置仍比预测的偏南。夏季亚洲中纬度大陆高压异常维持可能是造成2007年夏季主要多雨带比预期偏南的主要原因。     

长江流域水分收支以及再分析资料可用性分析

首先利用实测资料定量计算了长江流域水分收支的各分量,包括降水、径流、蒸发、水汽辐合等,分析其季节循环、年际变化以及线性趋势变化。结果表明,多年平均该流域是水汽汇区,主要来自平均流输送造成的水汽辐合,而与天气过程密切相关的瞬变波则主要造成流域的水汽辐散。蒸发所占比例接近于径流,对流域水分循环十分重要。大部分要素的季节变化和年际变化都很大,只有蒸发和大气含水量的年际变化较小。降水和平均流输送造成的水汽辐合一般在6月达到年内最大,12月达到年内最小,而径流和大气含水量则一般滞后1个月于7月达到年内最大,1月降为年内最小。1958—1983年,夏半年降水略微增加,冬半年略微减少,各月实测径流为弱的增长趋势,但均不显著,年平均蒸发亦无显著的趋势变化。然后将实测资料同ECMWF及NCEP/NCAR再分析资料作进一步对比分析,以检验两套再分析资料对长江流域水分循环的描述能力。在量值上,NCEP/NCAR再分析资料中的降水、蒸发、径流均比实测偏大很多,大气含水量及由平均流输送所造成的水汽辐合则偏小很多;ECMWF再分析资料中的降水量、径流量基本上与实测接近,蒸发量偏大,大气含水量及由平均流输送所造成的水汽辐合偏小,但比NCEP/NCAR再分析资料要接近实测。另外,该两套再分析资料均可以较好地描述长江流域水分收支的季节循环和年际变化,而且同样是ECMWF再分析资料与实测资料的一致性更好。但是两套再分析资料在1958—1983年均存在十分夸张的线性趋势变化,尤其是ECMWF再分析资料。     

冬季北半球风暴轴的多尺度能量变化特征及其可能机制

基于1971—2016年NCEP/NCAR(美国环境预报中心和国家大气研究中心)的逐日再分析资料及NCPC(美国国家海洋和大气管理局气候预报中心)的海温、大气环流及海洋指数等资料通过多尺度能量分析(MS-EVA)等方法,把冬季北半球风暴轴看做一整体,分析了风暴轴区域多尺度的能量变化特征及其可能机制。主要结论概括如下:(1)多年气候平均状态下,风暴轴的动能来源主要表现为在风暴轴中上游先由低频尺度向天气尺度输送有效位能,随后在风暴轴主体区再由天气尺度有效位能转换为天气尺度动能,其中风暴轴西端可直接由低频尺度向天气尺度输送动能。(2)北半球三大风暴轴联合EOF结果表明:第一模态下,主要体现了北西伯利亚风暴轴与北太平洋风暴轴强度的减弱(增强),同时伴随着北大西洋风暴轴位置北抬(南压);第二模态下,主要体现了北西伯利亚风暴轴强度减弱(增强),同时北太平洋风暴轴位置北抬(南压)中东部强度增强(减弱),而北大西洋风暴轴位置南压(北抬)。(3)回归分析表明:北半球风暴轴异常在不同模态下与低频尺度环流联系密切。低频尺度波动可通过海温及西风急流等异常变化先影响风暴轴区域多尺度间的能量转换,进而影响风暴轴整体的异常变化。