海温异常对东亚夏季风影响机理的研究进展

从短期气候预测关注的外强迫信号角度出发,回顾了国内外在海温异常对东亚夏季风和我国汛期降水影响机理方面的主要研究进展,重点评述了热带太平洋ENSO循环、热带印度洋全区一致型海温模态、热带印度洋海温异常偶极子、南印度洋偶极子和北大西洋海温三极子模态的年际变化及其对东亚夏季风年际变率的影响。从研究成果在短期气候预测业务中应用的角度,重点关注海温异常和东亚夏季风年际变率以及我国汛期降水多雨带位置的关系,总结了海温异常作为外强迫信号对我国汛期降水预测的指示意义以及汛期降水预测的难度。最后指出气候预测业务对东亚夏季风影响的机理研究和动力气候模式发展方面的需求。     

中国区域月平均温度和降水的模式可预报性分析

基于中国台站降水和温度观测资料、中国气象局国家气候中心月动力延伸预报的回算和预测结果讨论了中国区域月平均温度和降水模式可预报性的时空变化特征。文中以持续性预报来表征中国区域月平均温度和降水受外强迫影响下的可预报性,持续性预报技巧存在明显的年际和年代际变化特征;春末夏初和秋季预报评分相对偏低;在中国区域气候变暖和平均降水强度极值增加的背景下,温度的持续性预报评分有明显提高,降水的持续性预报略有下降。月动力延伸预报对月降水和温度的预报能力也存在明显的年际和年代际变化特征;与持续性预报相比,月动力延伸温度预报总体优于持续性预报,降水预报在初春略差,温度预报在8月相对最低。近20余年,月动力延伸预报相对于持续性预报的温度和降水的均方根误差技巧均大于零,其年际变化表现为模式对降水的预测略有提高。两种预报评估结果的空间分布分析表明月动力延伸预报达到显著性水平的正相关区域总体上比持续性预报的范围大,并基本涵盖了持续性预报的高相关区。原因是可预测信息部分来源于外强迫异常的影响,部分来源于对大气内部动力过程的模拟。     

2012年汛期气候预测的先兆信号和应用

本文基于动力、统计预测方法提供的信息回顾了发布2012年汛期预测时考虑的先兆信号。2012年前期拉尼娜事件在冬季达到盛期、冬季北极海冰异常偏少、南极涛动强度是自1979年以来次强、青藏高原积雪偏多但气温偏高,这些特征对后期夏季风有明显影响。通过分析归纳,国家气候中心比较准确地预测了东亚夏季风偏强、我国夏季多雨带偏北、大部分地区气温偏高,6—8月热带气旋活跃的总体特征,以及南海夏季风爆发偏早、长江中下游梅雨偏少、华北雨季提前且雨量偏多的季节内过程演变趋势。最后讨论了汛期气候预测的可预报性和困难,提出今后需要深入研究的科学问题和业务应用问题。     

我国短期气候预测技术进展

经过近60年的发展,我国短期气候预测技术和方法也有了长足进步。近年来,一些新的预报技术和机理认识不断应用于短期气候预测业务。ARGO海洋观测资料的使用大大提高了业务模式的预测技巧,新一代气候预测模式系统已经投入准业务化运行,研发了多种模式降尺度释用技术,多模式气候预测产品解释应用集成系统(MODES)和动力-统计结合的季节预测系统(FODAS)逐渐应用于业务中,大气季节内振荡(MJO)逐步在延伸期预报中得到应用。近年来,对全球海洋、北极海冰、欧亚积雪、南半球环流系统对东亚季风影响的新认识也不断引入到短期气候预测业务中。这些新技术和新认识的应用极大提高了我国短期气候预测的业务能力。     

汛期我国主要雨季进程成因及预测应用进展

汛期内我国中东部地区的雨季是东亚夏季风推进过程中的重要产物,主要包括华南前汛期、梅雨、华北雨季和华西秋雨等,各地雨季决定了我国中东部地区汛期的旱涝布局和旱涝演变,是我国汛期预测和服务的重点。该文回顾了4个雨季特征及影响因子方面的研究进展,在此基础上梳理物理概念预测模型。研究显示:海温异常是影响各区域雨季的重要先兆信号,但不同雨季的年际和年代际变化特征不同,海温作为外强迫信号的影响程度和时空形式也有差异。利用热带太平洋东西海温差指标能更好地解释华南前汛期降水的年际变化。而与梅雨的年际变化分量相关联的海温关键区主要分布于热带,与年代际或多年代际变化分量相联系的海温关键区则来自中高纬度。华北雨季降水的强弱不仅与ENSO循环的位相有关,更多受到ENSO演变速率的影响。而影响华西秋雨的海温关键区随着年代际背景的变化发生了改变,需要重新诊断和建模。     

武汉异常强降水水汽来源、输送路径分析

采用百分位法挑选出武汉站63次强降水事件,使用Hysplit模型模拟强降水事件不同高度上后向168 h的运动轨迹并进行空间聚类分析,结果发现:武汉强降水发生时底层暖湿气流主要来自南海,自南方路径输送;中层水汽主要来源于孟加拉湾,以西南路径输送,其中青藏高原东南侧和南海充当水汽输送通道;较高层水汽输送路径以偏西路径为主,源地位于青藏高原。此外,稳定、持续的大尺度环流配置有利于强降水的发生,如副高南侧的暖湿气流沿着南支槽前向北影响长江中游。850 hPa上,马斯克林高压西侧的西南气流,汇入亚洲地区低涡南侧的偏西气流中,越过印度半岛、孟加拉湾和中南半岛,与来自澳大利亚越赤道后转向的偏南气流自我国南端北上抵达长江中游。     

影响2018年汛期气候的先兆信号及预测效果评估

准确预测了2018年我国汛期降水"南北多,中间少,旱涝并重"的总体布局,尤其是准确预测了黄河流域降水异常偏多,而长江流域降水异常偏少的特征;对2018年东部地区季节内雨季进程前晚后早和夏季全国大部气温正常到偏高的预测也与实况一致;对西北太平洋和南海热带气旋生成和登陆我国的数量偏多、西北行和北上为主的移动路径、活跃程度前强后弱的预测与实况吻合。2018年汛期气候预测重点分析了冬季达到盛期的拉尼娜事件及其衰减后热带印度洋海温偏低有利于东亚夏季风偏强的机理,还参考了国内外动力气候模式预测西太平洋副热带高压脊线偏北、菲律宾为气旋式异常环流的结果。对先兆信号影响的诊断分析以及动力模式的结果均预测东亚夏季风明显偏强,西太平洋副热带高压偏北,因此拉尼娜事件和印度洋海温对其滞后响应的偏冷特征是有利于预测汛期长江中下游地区降水明显偏少、北方地区降水偏多的重要先兆信号。     

广西夏季降水的多时间尺度特征及影响因子

利用1951—2011年广西夏季降水站点资料和NCEP/NACR等多种再分析资料,通过相关分析、经验模态分解、统计检验分析了广西夏季降水的多时间尺度特征及其影响因子,利用多元线性回归方法对夏季降水进行拟合和预测试验。结果显示:广西夏季降水具有多时间尺度特征,不同时间尺度对应着环流因子不同时间尺度的分量;在准2年尺度上,主要影响因子为季风槽、低空急流、高空急流、贝加尔湖高度场、南印度洋东部海温。利用对广西夏季降水影响显著的环流因子本征模态函数分量和多元线性回归方法拟合夏季降水,相关系数为0.73,表明广西夏季降水是环流因子多时间尺度共同作用的结果。利用前期冬季南印度洋东部海温异常本征模态函数作为前兆因子预报广西夏季降水,6个独立样本检验显示预测与实况趋势一致,该工作可供利用多时间尺度信息进行区域气候预测参考。     

2004年北半球大气环流及对中国气候异常的影响

20 0 4年上半年,赤道中、东太平洋大气、海洋状况总体上处于正常状态。7月以来,赤道中、东太平洋海表温度明显增暖;2 0 0 4年西太平洋副热带高压持续偏强,夏季西伸脊点位置偏东、脊线位置偏北;6月上中旬贝加尔湖以西地区50 0hPa高度场偏高,7月中旬和8月中旬贝加尔湖地区高度场偏高;2 0 0 4年南海季风爆发时间接近常年,南亚夏季风偏强;青藏高原50 0hPa高度场偏高,冬季积雪较常年稍偏多;2 0 0 4年上半年,赤道太平洋对流活动普遍受到抑制,7月后期开始,1 6 0°W以西海域上空对流活动较常年明显增强。2 0 0 4年中国气候异常可能是下垫面热力异常和大气环流异常共同作用的结果。     

机器学习算法在发震构造形态特征及地震迁移规律研究中的应用前景

对发震构造形态特征和地震迁移规律的研究,有利于震情形势研判和震源物理的研究,也可为后期三维地壳介质结构建模提供数据支持.本研究结合大量中小地震的分布特征规律,利用机器学习的相关算法,提取断层形态特征和地震迁移规律.