Estimation of the monthly precipitation predictability limit in China using the nonlinear local Lyapunov exponent

By using the nonlinear local Lyapunov exponent and nonlinear error growth dynamics, the predictability limit of monthly precipitation is quantitatively estimated based on daily observations collected from approximately 500 stations in China for the period 1960–2012. As daily precipitation data are not continuous in space and time, a transformation is first applied and a monthly standardized precipitation index (SPI) with Gaussian distribution is constructed. The monthly SPI predictability limit (MSPL) is quantitatively calculated for SPI dry, wet, and neutral phases. The results show that the annual mean MSPL varies regionally for both wet and dry phases: the MSPL in the wet (dry) phase is relatively higher (lower) in southern China than in other regions. Further, the pattern of the MSPL for the wet phase is almost opposite to that for the dry phase in both autumn and winter. The MSPL in the dry phase is higher in winter and lower in spring and autumn in southern China, while the MSPL values in the wet phase are higher in summer and winter than those in spring and autumn in southern China. The spatial distribution of the MSPL resembles that of the prediction skill of monthly precipitation from a dynamic extended-range forecast system.     

华南前汛期夏季风降水开始日期的确定

华南前汛期降水包含锋面降水和夏季风降水,提高对这2种不同性质降水的认识及如何区分是非常重要的。本文利用NCEP/NCAR再分析资料,分析了华南不同性质降水期间大气特性的差异,并采用集合经验模态分解(EEMD)方法,自适应地提取假相当位温θse的调制年循环变量(MAC),得到华南前汛期夏季风降水开始日期的划分标准。结果表明,当某年θse的MACδ标准差时,南海夏季风推进至华南地区,夏季风降水开始。利用该标准划分的华南前汛期夏季风降水开始日期平均为5月第6候,且具有2~3 a、13~15 a的年际、年代际变化周期。进一步对比分析表明,此标准划分的结果基本合理。     

副热带高压脊线移动的三维结构特征

文中定义了东西风交界面作为表征副热带高压脊线位置的动力学参量 ,并利用 NCEP/NCAR再分析月平均资料在三维空间中考察了东西风交界面的空间、时间变化特征。分析结果表明 :副热带高压位置移动以季节变化为主 ,季节变化由南北移动和斜率变化两类运动组成 ;副热带高压位置移动的年际变化和 ENSO事件关系密切 ;南半球副热带高压具有纬向对称的垂直结构 ,北半球副热带高压垂直结构较为复杂 ,尤其是西太平洋副热带高压表现出在全球副热带高压系统中的独特性。     

降尺度技术在月降水预报中的应用

着重介绍月动力延伸数值预报模拟技巧较高的大气环流在局域降水方面的降尺度（downscaling）应用。克服动力降尺度和统计降尺度技术的缺点，从动力与统计相结合的角度，给出月尺度大气环流与局地降水之间的关系，该联系有清楚的动力学背景和天气学意义。120个月的历史实况资料回报试验证明了该关系的合理性。T63/NCC月动力延伸形势场集合预报进行中国降水的降尺度应用亦取得了较好的结果。     

中国西北东部地区春季降水及其水汽输送特征

文中使用 1 96 2～ 2 0 0 2年逐日降水资料和NCEP/NCAR再分析资料 ,考察了中国西北东部地区春季降水及其水汽输送的气候特征和异常变化。分析表明 ,该地区春季降水时段集中、变率较大 ,具有明显的年际和年代际变化特征 ;水汽主要来源于南部季风区 ,输送路径集中于青藏高原和偏南方向 ,偏东方向输送相对较弱 ,而且西太平洋副高和高原对输送路径具有显著影响 ;多雨年的异常水汽输送主要来源于偏东方向海洋上的异常向西输送和前期由菲律宾及其北部海区的向北输送 ;对异常水汽通量进行分解后发现 :由环流异常引起的平均水汽输送在多数年份的降水正异常过程中起主导作用 ,而平均环流对异常水汽的前期输送对于局地降水异常也有一定贡献 ;多雨年的环流异常集中表现为高度场上位于中国东北地区的正异常中心 ,这有利于偏东、偏南的异常水汽输送到西北东部。结果初步认为西北东部地区的空中水汽资源具有一定的补偿能力和利用潜力 ,该地区是维系西北内陆地区空中水资源乃至水分循环过程的水汽输送关键区     

1999年夏季长江及以南地区洪涝的大尺度环流成因初探

通过对比分析，探讨了1999年夏季长江及以南地区洪涝灾害的环流成因，指出1999年处在La Nina年，西太平洋副热带高压偏弱，偏北且异常偏东；南海夏季风前期偏强，后期偏弱；带对流层上部南亚高压脊和洋中槽位置偏南；对流层下部长江下游至江南受气旋性异常环流影响，形成异常加强的水输送圈；夏季亚洲中纬度大陆高压维持，中低纬度环流系统的共同作用造成长江中下游及以南地区的洪涝灾害。     

一个全球海气耦合模式跨季度汛期预测能力的初步检验和评估

文中利用一个全球大气 海洋耦合模式 ,对中国汛期气候异常进行了 1991～ 2 0 0 1年共 11a的跨季度回报试验和检验研究。采用一套多指标的评估方法 ,对该模式的预报性能进行系统的定量评估。结果表明 ,该模式对中国汛期降水和温度及夏季北半球大尺度环流场等都有一定的跨季度预报能力。模式对中国不同区域夏季降水的预测能力有所不同。总的来说 ,模式对中国东部和西部的降水趋势回报较好 ,模式预报好于气候预报和持续性预报。从相关系数指标来看 ,模式跨季度预测夏季温度的技巧在中国西部比中国东部高。     

松嫩辽流域夏季面雨量预测因子探讨

利用松花江、嫩江、辽河流域50余年45站降水资料和NCEP/NCAR再分析资料, 分析了松嫩辽流域夏季面雨量的气候特征和影响夏季面雨量异常的前期因子, 提出了一种利用前期11～12月北半球环流异常特征对该流域夏季旱涝趋势定性预测的方案, 方案中定义了两个反映中高纬环流异常的指数, 可以较好地分辨和预测松嫩辽流域面雨量异常。     

论动力相似预报的物理基础问题

为了更好地发展动力相似预报的策略和方法,基于非线性动力学成果,综合探讨了动力相似预报的物理基础问题。分析表明,“相似预报—低频流型—可预报性”在物理上存在密切联系,这在统计相似预报和动力相似预报问题中均适用。通过类比集合预报,并对实际大气不同尺度模式预报的个例分析,初步证实了相似初值对应的动力预报结果及其预报误差行为具有相似性。在此基础上,进一步提出三类相似性问题,并归纳了动力相似预报的物理基础：在初始状态相似性持续的情况下,动力预报结果以及预报误差行为具有相似性。