基于最小二乘与径向基函数神经网络的海平面变化预测

在对海平面变化规律进行深入分析的基础上,应用最小二乘神经网络组合模型对海平面变化趋势进行预测;对卫星测高海平面异常序列中的周期项及线性趋势项利用最小二乘模型进行拟合,残差部分则采用径向基函数神经网络模型进行预测。对中国近海海域卫星测高海平面异常序列的预测表明,连续1个月的预测精度为0.52 cm, 3个月的预测精度为0.65 cm,证明了该组合模型在海平面变化短期预测方面的可靠性,其在海平面变化预测领域具有较高的应用价值。     

水团多元隶属函数的拟合与应用

探讨多元隶属函数的拟合,提出了变性水团三元隶属函数的三种拟合方法,其中模糊平面截割拟合方法可适用于更多要素的水团划分及分析。使用1987年5～6月的调查资料,对黄、东海邻接海域的水团建立了、S、O_2三元隶属函数,得出了一些有益的结论;尤其在划分该海区的三大水系及对东海次表层水团和黑潮次-中层混合水团的鉴别中,更显示了模糊分析的优越性。     

赤道中太平洋对流活动与西太平洋副高西伸的时延相关分析

采用交叉小波与相干小波变换方法,利用NCEP/NCAR再分析资料和 NOAA卫星观测的外逸长波辐射(OLR)资料,在多年平均资料分析的基础上,选择2005和2006年夏季西太平洋副高的西伸过程进行了诊断分析,重点讨论了赤道中太平洋地区的对流活动对西太平洋副高西伸与维持的影响与关联.结果表明,7月中旬到8月中旬间,赤道中太平洋地区的对流活动通常表现出半月左右的准周期振荡,与副高活动具有相似的时频结构和周期特征,且前者对后者存在着约一个周期的超前影响,两者的这种时延相关性表现出较好的预报意义;运用大气视热源和全型垂直涡度方程,讨论了赤道中太平洋地区对流活动引起的经向加热异常对副高西伸的影响,指出由于异常的非绝热加热在副高西伸区域产生异常的反气旋性涡度输送,进而影响和制约副高形态和位置的变异.     

2008年登陆我国热带气旋异常的成因分析

利用NCEP/NCAR再分析资料和美国NOAA向外长波辐射(OLR)等资料,对2008年登陆我国热带气旋活动具有初台登陆早、秋台集中、登陆热带气旋比例高等特点及其成因进行了初步分析.结果表明,南半球冷高压发展引发的越赤道气流增强,使得赤道西风加强并向东延伸,热带辐合带对流活跃,有利于热带气旋生成;并且,在中纬度地区冷空气活动不频繁、西南季风涌活跃、副高位置偏北偏西等背景条件配合下,登陆热带气旋多而集中.运用大气视热源和全型垂直涡度倾向方程,发现热带辐合带增强北推,使得热带气旋接连产生,强降水产生的非绝热加热异常,促使副高位置发生显著北抬和西伸.当一个时期生成的热带气旋多而集中,副高的这种异常状态就会维持,从而造成这一时期热带气旋西行,频繁登陆我国.     

高斯函数拟合参数选取标准的确定

在水深测量中由于水深数据的离散化特征,需要进行数据拟合,求得未知区域的海底地形。针对高斯函数与协方差函数之间的密切联系,对高斯函数移位的线性组合拟合的基本形式进行了较全面的分析。首先,利用协方差函数旋转面等概念分析了高斯函数的拟合条件及其参数的初步确定;其次,利用高斯函数衰减较快的特性,提出了比值函数准则确定参数的数学方法,并从理论上剖析了参数选择的数学本质,得到了参数选取的有效区间。最后通过大量的实际数据计算,得到了与理论相一致的结果,提高了高斯函数拟合的效率和精度。     

变性水团隶属函数的椭圆拟合法

应用模糊子集的概念描述浅海区变性水团。讨论了变性水团的隶属函数在θ—s图解上“落影”的形式。文中给出用椭圆拟合法建立隶属函数的实例。     

基于海洋调查实测资料的中尺度涡旋识别结果的验证及边界拟合技术

结合卫星高度计资料,本文在海洋中尺度涡旋综合识别法(综合法)的基础上,利用实测资料对识别的涡旋边界和中心点进行比对验证,得出以下结论：(1)通过诊断涡旋识别的边界切线与实测海流矢量的夹角,结果表明综合法识别的涡旋边界形态基本可以反映实测涡旋的水平形态;(2)利用实测海流和温度资料反演涡旋中心,通过与综合法识别的涡旋中心进行比对,结果显示涡旋识别的中心位置与反演的涡旋中心位置基本吻合。此外,通过比对圆与椭圆对识别涡旋的边界拟合效果,结果显示椭圆拟合准确率高于圆拟合准确率。     

南海海区热带气旋移速突变的分析

应用天气学与动力学相结合的方法,分析发现:鞍型场、西风槽和双热带气旋形势是热带气旋移速突变的环流背景。在上述环流背景的条件下,涡度、涡度平流、流函数、850—200hPa垂直切变以及不对称配置的演变与热带气旋移速突变有超前相关;概括出的一些判据可供业务实践参考。     

基于传输函数的中尺度涡旋时空连续可视化

本文结合二维流线可视化技术和中尺度涡旋识别技术,提出了3种中尺度涡旋时空连续可视化的方法：基于OW参数的涡旋可视化方法、基于栅格模板的涡旋可视化方法和基于矢量模板的涡旋可视化方法,这3种方法分别基于Okubo-Weiss算法、Faghmous的算法和Liu的算法来进行涡旋识别,同时将流场可视化的结果填充到涡旋内部,以获得更好的可视化效果。在可视化过程中本文引入了传输函数来对涡旋中的流线颜色和透明度进行实时交互,能够在控制界面上通过设置Key值点的颜色和位置来控制速度、涡度和OW参数等信息的显示效果。本文在性能和显示效果方面比较了3种方法的优劣。从性能上来讲,性能由高到低依次为：基于OW参数的涡旋可视化方法、基于栅格模板的涡旋可视化方法和基于矢量模板的涡旋可视化方法。从显示效果上来讲,基于OW参数的涡旋可视化方法在三者中最差,效果中有较多的杂乱的短线,同时涡旋边界较小,局限于涡旋核心区;基于栅格模板的涡旋可视化方法较第一种方法的显示效果有所提升,杂乱的短线较少,涡旋相对完整,但由于数据分辨率不够高的原因,在放大多倍后涡旋边界呈现锯齿状;基于矢量模板的涡旋可视化方法显示效果最好,涡旋完整、饱满。同时,因为首先进行了涡旋边界的重构,将涡旋边界矢量化,涡旋边界更加平滑。相对于传统长时间序列的涡旋可视化的方法而言,这3种方法提供了一个美观、动态和更富信息性的可视化方法,同时由于传输函数的加入,其可以成为科研人员研究涡旋的一个实用的工具。     

2018年8月西北太平洋热带气旋频数异常的成因分析

基于中国气象局"CMA-STI热带气旋最佳路径数据集"、欧洲中期天气预报中心ERA_Interim逐月再分析资料,利用1979—2018年热带气旋生成指数中与西北太平洋海域(包括南海海域)8月TC生成频数相关性较好因子,定量分析了2018年8月环境场因子异常的情况与可能原因,并讨论其影响该月台风数量异常偏多的物理机制。结果表明:850 hPa相对涡度和600 hPa相对湿度与西北太平洋海域8月TC生成频数的相关关系最好。2018年8月,相关较高区域的850 hPa相对涡度与多年平均值最大正距平达0.25×10^-4/s,600 hPa相对湿度高于多年平均值8%～10%。2018年8月,西北太平洋副热带高压(副高)位置偏西偏北、北印度洋至我国南海大范围海域西风正异常、南海海域经向风正异常、水汽通量正异常,以及季风槽的位置决定了850 hPa相对涡度因子和600 hPa相对湿度因子正异常的出现,触发对流活动的增强,并通过风驱动海面热量交换机制为TC中潜热释放提供所需的能量供应,最终导致TC生成频数偏多。     

夏季副高位置的变化规律及其与福建干旱的关系分析

本文应用子波分析和功率谱等方法揭示夏季副高脊线位置的变化规律，进而分析脊线位置与福建夏季干旱的关系。主要结论有：（1）夏季副高脊线位置在20世纪80年代是异常偏南的频发时段，20世纪60年代和90年代是异常偏北的频发时段；且存在较为明显的准3～5、7、9a和13a周期振动，特别是准9a的周期振动相当显著（2）夏季副高脊线位置处于偏南（北）状态时，福建夏季易于（不易于）出现干旱；（3）夏季副高南界位置处于偏南（北）状态时，将影响到福建夏季降水；2003年夏季副高南界位置偏南与福建夏季严重干旱有着密切的联系，其振动对中低纬度地区值得注意。     

北太平洋副热带海洋环流强度异常对长江中下游夏季降水的影响

利用SODA资料和ECCO资料计算得到的北太平洋副热带海洋环流强度,和国家气候中心整编的中国160站逐月降水资料,结合NCEP/NCAR再分析资料和Hadley中心海表面温度资料,分析了1970－2007年海洋环流强度异常同期的大尺度大气环流异常特征及对中国东部夏季降水的影响。结果表明:海洋环流强度变化与长江中下游地区降水存在密切的反相关。环流强度异常可以通过影响西太平洋副热带高压的南北位置异常进而影响长江中下游降水。海洋环流偏弱时,副高位置偏南,长江中下游地区受气旋性环流异常影响,来自副高西北侧的强西南水汽输送至此,在该地区形成强水汽辐合中心,同时伴随上升运动加强和对流的加强,进一步导致该地区降水偏多;当海洋环流偏强时,西太平洋副高位置偏北,长江中下游地区受反气旋性环流异常影响,伴随辐散下沉及水汽辐散,导致该地区降水偏少;海洋环流强度异常导致的中纬度海区海表面温度异常,可能是导致副高南北位置异常的主要原因。     

一次副热带高压边缘切变线暖区暴雨特征分析

利用常规气象观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料以及卫星和雷达资料,对2018年6月25—26日副热带高压(简称"副高")边缘切变线暖区暴雨的大尺度环流背景、雨带的移动与传播、中尺度特征以及温湿特征等方面进行分析。结果表明:此次暖区暴雨过程是在副高稳定维持,500 hPa西风槽东移,并有低空急流配合,低空暖切变线触发不稳定能量释放的有利背景下产生的;暴雨落区位于700 hPa暖切变线和925 hPa暖切变线之间;暴雨期间,小尺度对流单体在鲁南地区触发,云顶亮温t_(bb)≤-60℃,并沿引导气流向东北方向移动;强降水区域有多个强回波中心持续影响,有明显的"列车效应",强回波持续时间长;红外云图能很好地反映天气系统的发生、发展和消亡,而水汽图像上色调暗区不明显,冷空气活动较弱;低层暖湿气流强烈发展,是造成此次暖区暴雨过程层结不稳定的主要原因;暴雨的水汽源地是孟加拉湾和南海,且强降水期间,随着西南暖湿气流的增强,水汽通量有一个跃增现象;云顶t_(bb)≤-70℃覆盖的区域、水汽通量散度负值中心可以作为暖区暴雨落区预报的参考点。     

渤海、北黄海冰情与太平洋副热带高压的统计关系

对1975—2006年逐月太平洋副热带高压面积和强度指数序列与渤海、北黄海冰情等级序列进行了统计分析,计算结果表明,8月和12月太平洋副热带高压面积和强度指数与冰情等级具有良好的相关关系。利用回归方法得到它们之间的统计关系,回归结果表明,太平洋副热带高压面积和强度指数越大,当年冬季冰情越轻,该统计关系对中国冰情预报具有一定的参考意义。     

2018年盛夏副热带高压极端偏北的原因分析

2018年盛夏辽宁的阶段性高温与副热带高压(简称"副高")的极端偏北有关,利用1981-2018年NCEP/NCAR再分析资料、ECMWF再分析资料和中国地面气候资料日值数据集(V3.0),主要以候的时间尺度,从大气环流异常的形成及其原因进行分析,解释了 2018年盛夏副高极端偏北的原因及影响机制.结果表明:影响副高位...     

西太平洋副热带高压对黄海夏季海雾年际变化的影响

基于2004—2018年的地面观测数据和大气再分析数据,探究了西太平洋副热带高压(简称西太副高)对黄海夏季海雾年际变化的影响.结果表明:1)黄海夏季海雾雾日数存在明显的年际变化;多雾年偏南水汽通量输入可以达到少雾年的2.54倍,水汽通量净收支约是少雾年的2.76倍.2)在对流层中低层,多雾年的水汽输送存在2个通道,分别...     

黑潮冬季海温对我国东北地区夏季降水预测信号的增强

统计分析结果表明,黑潮冬季海温和东北夏季降水的关系有非常明显的年代际变化,表现为从20世纪50-60年代弱的正相关逐步转变为现阶段很强的负相关。尤其是在东北夏季降水异常年份,黑潮海温呈明显的反位相变化,因此可被视为一个非常有效的前兆预测信号。分析了可能的影响机制,即当前期黑潮海温偏低时,海洋热力异常的持续性会导致其夏季低层出现反气旋式风场距平环流,在西太平洋副热带高压(副高)西北侧出现东北风距平及在东北冷涡东南侧出现西南风距平,导致在副高区和东北冷涡区均形成气旋式距平环流系统,从而减弱了副高并增强了东北冷涡。反之,黑潮海温偏高时,其上空气旋式距平环流系统将减弱东北冷涡强度和增强副高强度。这是黑潮海温影响东北夏季降水异常的主要原因。     

西太平洋副热带高压变化与赤道太平洋海温场的联系

通过对西太平洋副热带高压变化的多年统计分析,发现其具有明显的年际和年代际变化特征,副高面积和强度均存在3~4 a和11~14 a显著周期,副高西伸脊点存在3~5 a和准13 a显著周期。副高面积和强度变化基本一致,与赤道中东太平洋海表温度（SST）存在显著的正相关关系,西伸脊点与中东太平洋海表温度变化则存在负的相关关系。赤道太平洋不同经度的SST与副高变化存在明显的差异,赤道中太平洋SST异常与副高变化的关系最为密切,东太平洋相对偏弱,而西太平洋呈现相反的相关关系。由此可以认为,赤道中太平洋异常SST变化是影响副高变化的关键区域。根据它们之间存在的密切关系,通过回归分析,建立了它们二者之间的回归方程,对2013年春夏季副高的强度和西伸脊点位置变化进行了预测,为2013年我国汛期降水预测提供一定的参考。     

西太平洋暖池海温异常年夏季东亚大气环流特征

利用NCEP/NCAR逐月再分析资料对西太平洋暖池区海表水温冷、暖异常年夏季东亚大气环流作了合成分析,与气候平均比较后发现:夏季暖池区暖异常时,在西太平洋上空的对流层低层产生一个强的反气旋偏差环流,因而不利于南海南部和赤道太平洋地区的西风发展,使热带夏季风强度减弱;在南海西部和中南半岛东部有偏差气流转向大陆,因而增强了偏南风,使副热带夏季风强度增强;在对流层中、下层副高脊线位置偏南,大约以400hPa为分界线,低层副高强度增强,高层副高强度减弱。西太平洋暖池冷异常年夏季东亚大气环流特征大致与上述情况相反,且强度或变化幅度小于暖异常年夏季。另外,与气候平均比较,暖异常年纬向Walker环流上升支大幅西移,而冷异常年该环流上升支则东移。