TRAMS_RUC_1 km模式初始场和侧边界方案的改进研究

本文从垂直分辨率、时间更新频率和要素完整性三个方面，对水平网格距为1 km的华南区域短时临近预报模式（TRAMS_RUC_1 km: Tropical Region Assimilation Model for South China Sea_The Rapid Update Cycle_1 km）中的初始场和侧边界方案进行改进研究。首先选择一次华南飑线个例进行敏感性试验，研究结果表明:（1）提高初始场和侧边界的垂直分辨率以后，模式对飑线内部中小尺度对流系统引起的强降水中心的模拟结果明显更加接近实况，而增加中低层的垂直分辨率对预报的改进起到了主要作用。（2）将模式侧边界时间更新频率从6 h一次提高到1 h一次以后，模式侧边界要素场的逐小时剧烈变化信息可以比较完整的保留下来。在使用高时间分辨率的侧边界条件进行模拟时，粤西沿海地区的水汽辐合明显加强，这对原来模式预报飑线移速偏慢现象会有改善作用。（3）当模式侧边界条件具有较高的时空分辨率时，进一步补充垂直速度和云微物理变量的侧边界条件对于飑线模拟结果的影响并不明显。总的来说，提高初始场和侧边界的垂直分辨率以及增加侧边界更新的时间分辨率，对于区域高分辨率模式对这次华南飑线预报效果的改进具有重要意义，而忽略垂直速度和云微物理量的侧边界条件则是一种可以接受的简化。在个例研究的基础上，利用改进后的初、边界条件进行为期一个月（2019年4月份）的批量试验，评估结果表明新方案对于逐小时降水空间分布和日变化特征的模拟均有明显改善。     

全球月平均高度距平场正斜压性的分析（Ⅱ）—与遥相关型的联系

利用欧洲中心全球客观分析的７层月平均位势高度距平资料，计算了几种大气环流遥相关型指数与各层位势高度距平的相关系数分布。发现：大气环流异常的正压，斜压性的地理差异与遥相关型的垂直结构关系密切。综合经验正交函数分析，结果亦然。     

祁连山树木年轮指数的奇异谱分析

本文采用奇异谱分析（ＳｉｎｙｕｌａｔＳｐｅｃｔｒａＡｎａｌｙｓｅｓ）方法对祁连山地区三棵同种国柏（ＳａｂｉｎａＰｒｚｅｗａｌｓｋｉｉｋｏｍ．）的年轮指数进行了分析，计算结果表明：样本序列长度为９３５年的年轮平均指数在统计上存在着十分显著的振荡周期。在给定信度α＝０．０５的红噪声检验标准下，得到了３１０、２０６．７、１５５、１２４、１０３．３、８８．６、７７．５、６８．９、５６．４、４１．８、３２．６、２５．８、２２．１、２０．７、１３．２、１１．５、９．３年等显著周期。比较用奇异谱分析（ＳＳＡ）方法与用一般功率谱分析方法计算年轮指数所得到的谱图可以发现，奇异谱谱值较一般功率谱谱值的峰值具有单一和集中的特点，并且较容易通过显著性检验。因而，奇异谱分析（ＳＳＡ）方法更能识别在统计上显著的周期。     

大气环流的季节变化和季风

利用多年平均气候资料计算了全球各地和各等压面上的大气环流季节变率（即冬季和夏季环流之差或者1月和7月环流之差再除以年平均）,发现在对流层低层环流有5个很突出的季节变率极大值的区域,分别位于热带和南北两半球的副热带和中-高纬度带（温-寒带）,它们分别对应于经典所谓的热带季风区,太平洋、印度洋和大西洋的副热带高 压季节性移动区域,以及温-寒带气旋的风暴轴线区域。这5个区域也可分别称为热带季风区、副热带季风区和温-寒带季风区。季节变率带有鲜明的斜压性:在对流层低层热带季风和副热带季风虽相互连接然而仍然明显可分,但越往上,副热带季风一支就越往低纬移动,结果在200 hPa处与热带季风混合为一,形成为斜交赤道的带,和所谓的行星季风区相对应;再往上,在平流层上层,则南北两半球各在中纬度带有一完好的非常鲜明的季节变率极大值带,它们与黑夜急流的维持和崩溃有关。此外,文中还探索了各季节来临的时空分布以及年际变化等问题。     

全球月平均高度距平场正斜压性的分析(I)——相关系数分布

利用欧洲中心全球客观分析的7层月平均位势高度距平资料,分别计算了相同格点上12—2月和6—8月各层高度距平之间的同时相关分布。结果表明:全球月平均位势高度距平场的正压、斜压性随地理区域变化很大,并有较明显的季节变化。其中12—2月对流层下部大气环流距平场在海洋上空有较好的相当正压性,在大陆上空正压性较差;对流层上部大气环流异常的正、斜压性分布与下部不同,赤道附近地区是相关系数的高值区,副热带地区主要是低值区;在对流层下部与上部大气环流距平场的相关系数分布图上,海洋上空并不总是高值区,在热带东太平洋区域就出现最强的负相关中心。与6—8月的相关系数分布型比较发现:特别明显的季节变化在非洲大陆和热带印度洋区域,12—2月为强正压区,6—8月为强斜压区。     

论大气环流的季节划分和季节突变 II. 个别年份的分析

根据本文第一部分提出的概念、理论和方法,利用ECMWF客观分析的几个特定等压面上的位势高度场和东西风场资料,计算和分析了个别年份（1981年）北半球大气环流的季节变化,尤其是对亚洲西太平洋地区季节突变进行了详细的研究。（1）首先给出了1981年大气环流各季的一些基本特征。减去年平均后,发现冬季和夏季环流型相反,而春、秋季环流型则与冬季环流型几乎正交。（2）计算了各候平均场偏差和典型的冬季偏差场F'w的相似性系数Rw(t),分析它们的特征并加以比较,结果是半球尺度的大气环流过渡季节（春、秋）虽然短些,但突变性不很明显。（3）为了研究与行星尺度相联系的南北向季节推移,本文给出了纬圈平均偏差场的Rw(t)分布,发现在大多数纬度中,对流层大气环流的季节变化都有突变性,纬度越低,春季来临越早,秋季来临越迟。（4）为了研究大气中行星波,东西向环流结构的季节变化及调整,本文给出了按经圈平均偏差场的Rw(t)分布,发现在低空和对流层高层及平流层低层季风区内季节突变十分显著,鲜明地反映了季风环流和季节变化的关系。（5）最后,本文计算了北半球各个20o×10o经纬距分区域中的Rw(t)分布,发现在许多分区域中,季节突变都很明显,尤其是在亚洲和西太平洋季风区里,但突变的早晚随高度和区域而变,即有时空四维结构。总之,本文第一部分所提出的参数Rw(t)及其他一些概念和方法确能很好地描述大气环流的季节变化及其突变性。     

论大气环流的季节划分和季节突变：Ⅱ.个别年份的分析

根据本文第一部分提出的概念,理论和方法,利用ＥＣＭＷＦ客观分析的几个特定等压面上的位势高度场和东西风场资料,计算和分析了个别年份北半球大气环流的季节变化,尤其是对亚洲西太平洋地区季节突变进行了详细的研究。（１）首先给出了１９８１年大气环流各季的一些基本特征。减去年平均后,发现冬季和夏季环流型相反,而春,秋季环流型则与冬季环流型几乎正交。（２）计算了各候平均场偏差和典型的冬季偏差场ＦＷ的相似性系数Ｒ     

长期天气预报的一种客观方案

本文叙述了用天气-统计学方法制作中长期亚洲范围内大气环流型预报的一种客观方案。本方案是以统计学方法划分自然天气季节和对每个自然天气季节内的候平均环流型进行分类为基础的,着重点在于强调以认识大气中的物理过程为基础来选择预报因子。本文的结果指出,用经验方法制作长期天气预报是可行的。     

长江下游地区近五百年旱涝演变及其与淮河以南冬季冷暖的关系

本文依据近五百年旱涝等级和冬季冷暖资料,在时域和频域上分析了长江下游地区的旱涝演变,并进而考察了它与淮河以南冬季冷暖的关系。结果表明:长江下游地区的旱涝变化存在2—3年、5—6年、7—14年、17—20年和27—32年的显著周期;;旱涝与冷暖的变化有2—5年、7年、12年和42年等显著的共同周期,在低频变化部分,冬季冷暖变化超前于夏季旱涝变化,而在中高频部分,两者则有同位相关系。