A comparison study of three statistical downscaling methods and their model-averaging ensemble for precipitation downscaling in China

This study evaluated the performance of three frequently applied statistical downscaling tools including SDSM, SVM, and LARS-WG, and their model-averaging ensembles under diverse moisture conditions with respect to the capability of reproducing the extremes as well as mean behaviors of precipitation. Daily observed precipitation and NCEP reanalysis data of 30 stations across China were collected for the period 1961–2000, and model parameters were calibrated for each season at individual site with 1961–1990 as the calibration period and 1991–2000 as the validation period. A flexible framework of multi-criteria model averaging was established in which model weights were optimized by the shuffled complex evolution algorithm. Model performance was compared for the optimal objective and nine more specific metrics. Results indicate that different downscaling methods can gain diverse usefulness and weakness in simulating various precipitation characteristics under different circumstances. SDSM showed more adaptability by acquiring better overall performance at a majority of the stations while LARS-WG revealed better accuracy in modeling most of the single metrics, especially extreme indices. SVM provided more usefulness under drier conditions, but it had less skill in capturing temporal patterns. Optimized model averaging, aiming at certain objective functions, can achieve a promising ensemble with increasing model complexity and computational cost. However, the variation of different methods' performances highlighted the tradeoff among different criteria, which compromised the ensemble forecast in terms of single metrics. As the superiority over single models cannot be guaranteed, model averaging technique should be used cautiously in precipitation downscaling.     

云南初夏罕见暴雨天气的中尺度特征

应用Barnus带通滤方法，对2001年5月30日－6月2日云南初夏罕见的暴雨天气过程进行了尺度分离，初步揭示了此次暴雨天气发生的流场、能量场和动力场的中尺度特征，对提高暴雨天气预报能力具有积极意义。     

定常条件下感热和地形影响的Rossby波

通过在非绝热准地转线性模式中引入波动形式解,并确定适当的定解条件,用正交模方法求得了感热波的波动解。结果表明由于感热加热集中于近地层附近,其波动解具有与山脉波类似的波动垂直结构,波动等位相线随高度向西倾斜,波动能量向上传播。对NCEP/NCAR资料的分析验证了理论推导结果的合理性。大尺度大气定常波随纬度和季节有明显变化。热带地区定常波主要受潜热加热影响,副热带地区大气波动常表现为地形、潜热和感热加热的综合效应,而中纬度地区大气定常波则主要由地形和感热加热决定。     

Propagation and mechanisms of the quasi-biweekly oscillation over the Asian summer monsoon region

The propagation and underlying mechanisms of the boreal summer quasi-biweekly oscillation (QBWO) over the entire Asian monsoon region are investigated, based on ECMWF Interim reanalysis (ERA-Interim) data, GPCP precipitation data, and an atmospheric general circulation model (AGCM). Statistical analyses indicate that the QBWO over the Asian monsoon region derives its main origin from the equatorial western Pacific and moves northwestward to the Bay of Bengal and northern India, and then northward to the Tibetan Plateau (TP) area, with a baroclinic vertical structure. Northward propagation of the QBWO is promoted by three main mechanisms: barotropic vorticity, boundary moisture advection, and surface sensible heating (SSH). It is dominated by the barotropic vorticity effect when the QBWO signals are situated to the south of 20°N. During the propagation taking place farther north toward the TP, the boundary moisture advection and SSH are the leading mechanisms. We use an AGCM to verify the importance of SSH on the northward propagation of the QBWO. Numerical simulations confirm the diagnostic conclusion that the equatorial western Pacific is the source of the QBWO. Importantly, the model can accurately simulate the propagation pathway of the QBWO signals over the Asian monsoon region. Simultaneously, sensitivity experiments demonstrate that the SSH over northern India and the southern slope of the TP greatly contributes to the northward propagation of the QBWO as far as the TP area.     

西北太平洋热带气旋强度变化的统计特征

应用 35a的资料 ,分析西北太平洋热带气旋 (TC)强度变化的基本统计特征 ,包括年代际、年际、月际、日变化和区域分布等。主要结果有 :(1)西北太平洋TC平均增强速率为 4.97hPa/6h ,标准差是 4.5 4hPa/6h。平均减弱速率为 5 .15hPa/6h ,标准差是 4.17hPa/6h ;(2 ) 2 0世纪 6 0年代中后期TC强度变幅小 ,进入 2 0世纪 70和 80年代后有所增大 ;(3) 11月TC平均增强速度最快 ,2月最慢 ,8月是TC强度变幅较小的月份 ;(4) 0 8时 (北京时 ,下同 )TC平均增强速度最快 ,14时最慢 ,平均减弱速度无明显日变化特征 ;(5 )TC发展较快的一个主要区域是 12 .5～ 2 0°N ,132 .5～ 15 0°E ,TC平均减弱速率的高值区在岛屿和大陆沿岸。在南海中部活动的TC平均强度变幅不大。依据平均值与标准差的数学涵义 ,给出了TC强度稳定、缓慢变化和迅速变化的标准。在对各级强度变化发生频率的年代际、年际、月际、日变化以及区域分布特征分别进行分析的基础上 ,重点给出了在大陆和岛屿附近迅速增强样本和在远离陆地的洋面上迅速减弱样本的一些统计特征。     

四川省气象服务信息系统的设计与实现

四川省气象服务信息系统采用WebGIS开发模式,结合地网GeoBeans开发平台实现了地图浏览、天气信息查询、城市查询、降水量和温度曲线图显示等功能。该系统以B/S模式开发,并利用JavaScrip和ASP技术实现了局部刷新,刷新速度较快,结果比较稳定。应用实践表明,地理信息系统可以和气象数据进行完美的结合,使气象数据更有实用性,其应用范围也得到很大的拓展。     

基于前期降水指数的气象干旱指标及其应用

从气象干旱定义出发,考虑干旱累积效应,借鉴前期降水指数（API）和标准化降水指数（SPI）,建立基于标准化前期降水指数（SAPI）的逐日气象干旱指标,并利用1961-2010年全国632个台站的气象资料分析SAPI的适用性特征。结果表明：逐日SAPI曲线呈典型“锯齿型”特征,在降水持续偏少时段平稳下降,克服了基于“等权累加”建立的综合气象干旱指数由于前期降水移出计算窗口而导致的“不合理旱情加剧”问题,能够精细刻画干旱发生、发展和结束过程。SAPI敏感性分析表明,加剧一个干旱等级需要的无雨日数在降水越少的季节（地区）越多, 减缓一个干旱等级需要的日降水量在降水越少的季节（地区）越少。各等级旱日频率总体上与理论频率一致。降水量较少的季节（地区）,轻旱、中旱及总旱频率略高于降水量较多的季节（地区）,而重旱、特旱频率时空特征相反。1961-2010年全国平均各等级旱日频率均呈下降趋势,其中特旱较为明显,但具有复杂的时空特征：9-11月各等级旱日频率显著增加,其余月份以减少为主;各等级旱日频率总体上呈“西减东增”趋势。     

云南省不同地质地貌条件下滑坡泥石流与降水的关系

利用2001—2005年5—10月逐日降水量资料、滑坡泥石流样本和地质地貌特征等级,分析研究了不同地质地貌条件下滑坡泥石流与降水的关系。结果表明:滑坡泥石流发生与短时强降水和前期累积降水量关系密切,8天累积降水量40～50mm、9天累积降水量70～80mm、10天累积降水量100～110mm和1～2天30～40mm等降水条件最为敏感。在现有降水量观测空间密度不足的情况下,用前期累积降水量来分析与滑坡泥石流之间的关系十分重要;不同地质和地貌条件下滑坡泥石流发生对降水量大小的响应有比较大的差异,在预测预报时,若能综合考虑各类地质地貌特征,将有助于减少空报率。     

Predicting climate anomalies:A real challenge

过去几十年,气候变化和极端气候事件造成的经济损失和灾害显著增加.虽然全球的科学家在理解和预测气候变异方面做出了巨大的努力,但当前在气候预测领域仍然存在几个重大难题.2020年,依托于国家自然科学基金基础科学中心项目的气候系统预测研究中心(CCSP)成立了,该中心旨在应对和处理气候预测领域的三大科学难题:厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)预测,延伸期天气预报,年际-年代际气候预测,并为更加准确的气候预测和更加有效的灾害防御提供科学依据.因此,本文介绍了CCSP的主要目标和面对的科学挑战,回顾了CCSP在季风动力过程,陆-气相互作用和模式开发,ENSO变率,季节内振荡,气候预测等方面已取得的重要研究成果.未来CCSP将继续致力于解决上述领域的关键科学问题.     

2005年6月广东特大暴雨垂直螺旋度分析

利用NCEP1°×1°格点资料和常规观测资料对2005年6月广东发生的连续性特大暴雨过程进行垂直螺旋度诊断分析,结果表明：广东特大暴雨范围、强度与该地区上空中低层正、高层负垂直螺旋度中心迅速增大、减小密切相关,并和中心增大、减小区域也有很好的对应关系。当中低层正螺旋度迅速增大,高层负螺旋度迅速减小或中低层正、高层负螺旋度中心增大、减小区重叠在同一经度或纬度线附近时,对应地面雨强最强和强降水范围最大。过程中龙门连续两天特大暴雨和广东最多暴雨日出现期间,其上空垂直螺旋度对应有中低层正、高层负螺旋度闭合中心向低层明显传送的特征。