气候概率分布理论及其应用新进展

随着全球变暖加剧,气候变化的研究不断深入,有关气候概率分布理论及其应用研究不但增加了许多新的内涵,而且有了长足的发展。文章从观测资料的分布拟合,气候概率分布的形成机制,气候变化的标志,即气候概率分布的变化、全球气候变化背景下的气候极值分布模式以及气候变量的空间域概率分布模式等方面简要综述了近年来气候概率分布理论及其应用领域的若干新进展。     

空间差值检验方法在地面气象资料质量控制中的应用

将差值稳定性原理引入气象资料质量控制中,形成了一种新的资料空间一致性检验方法——空间差值检验法,并利用2007年代表我国7个行政区的7个基本观测站的逐日平均气压、最高气压、最低气压、平均气温、最高气温、最低气温、平均水汽压、平均地表温度、最高地表温度和最低地表温度共10个要素的观测资料,检验该方法在气象资料质量检验中的适用性。结果表明空间差值检验方法能有效的检验出可疑数据,并且可以给出具有明确统计意义的误判率。通过对添加的随机人为误差的检验,可以证明该方法相对于目前广泛使用的空间回归法具有更好的检验效果,但是与一般空间检验方法相同,该方法的检验效果与观测站间待检要素的相关程度有关。     

陕西省日照时数和日照百分率时空分布演变特征

根据陕西省96站1971—2005年年日照时数、日照百分率资料,应用EOF和REOF等统计方法分析了陕西省年日照时数的时空演变特征,结果表明：陕西省年日照时数可分为全省一致、陕南地区为中心、延安地区为中心、榆林地区为中心等多种分布型。日照百分率与日照时数的分布十分相似。且各种分布型都具有明显的年代际变化特征,即近40a来日照时数、日照百分率,秦岭山区及以南地区、陕北长城沿线及渭北高原地区呈缓慢减少趋势,延安地区及关中西北部呈缓慢持续增加趋势。     

APPLICATION OF HYSPLIT MODEL IN DEFINITION OF THE ONSET OF SOUTH CHINA SEA SUMMER MONSOON

Using NCEP reanalysis data and an airflow trajectory model based on the Lagrangian method, the Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory (HYSPLIT) model, the daily backward trajectories on the height of 850 hPa above the South China Sea (SCS) area are simulated from April to June. The onset date of the SCS summer monsoon from 1948 to 2009 is determined according to the simulated source of airflow in the monitored area of the SCS. By analyzing the SCS monsoon onset dates over the 62 years, we found that the number of years in which the SCS monsoon onset is earlier accounts for 13%, and the later years 14%, the normal years 73%, of all the 62 years. Analyses with the Lagrangian method, done in comparison with the other two methods which combine wind and potential pseudo-equivalent temperature, were performed to determine the onset dates of the SCS summer monsoon. In some years, the source of the southwest airflow in the monitored area of the SCS is in the subtropical region before the onset of the SCS monsoon, so the airflow from the subtropics can be distinguished with the airflow from the tropics by using the Lagrangian method. The simulation by the trajectory model indicated that in some years, after the onset of SCS summer monsoon, the SCS will be controlled by the southeast wind instead of the southwesterly usually expected.     

广义线性统计降尺度方法模拟日降水量的应用研究

利用1960—2010年青藏高原23个台站和长江下游25个台站的日降水量观测资料及NCEP再分析资料,采用广义线性模型的统计降尺度方法模拟台站日降水量,并评估了广义线性模型对日降水量的模拟能力。在建模期(1960—2005年)广义线性模型对日降水量表现出良好的模拟能力,两区域模拟结果与观测值1月平均相关系数0.75左右,7月也均超过0.5。模拟结果大部分台站日降水偏大,但偏大的量值较小;模拟的无降水准确率较高,最高值在高原区域,1月平均达85.2%。检验期(2006—2010年)广义线性模型模拟的日降水与建模期具有较好的一致性。此外,对两区域代表站的分析显示,广义线性模型模拟降水极值和降水0值的效果较好,且较好地还原了主要降水过程。总之,广义线性模型对日降水量的降尺度效果良好,适合应用于气候领域的相关研究。     

春季陆面植被对长江流域夏季降水可预报性的影响分析

利用美国全球监测与模型研究中心(GIMMS)1982—2006年逐月归一化植被指数(NDVI)、美国国家海洋和大气局(NOAA)1854—2008年海温资料以及中国国家气候中心(NCC)1951—2006年160站月降水资料,通过旋转经验正交函数分解(REOF)和相关分析获得了长江流域夏季降水预报序列和植被、海温预报因子集。基于最优子集回归方法(OSR),并借助交叉验证(CV)以及空间重建等手段,构建了单独以前期春季海温为预报因子和同时引入前期春季海温与归一化植被指数为因子的两类预报模型,对比分析引入陆面植被因子前后长江流域夏季降水预报效果改善状况,评估春季陆面植被对长江流域夏季降水可预报性的影响及预报效果的稳健性。结果表明:(1)相对于海温因子,春季陆面植被因子对长江流域夏季降水预报具有同样重要性,引入春季归一化植被指数后,长江流域夏季降水预报得到明显改善,相关系数平均由0.49提升到0.66,提高0.17左右,模型解释方差提升平均60%左右,其中单纯海温因子预报效果较差的汉江—淮河地区和淮河流域地区,相关系数更是提高了0.20—0.30,模型解释方差提升1倍左右;(2)交叉验证预报表明,相对于仅考虑海温因子模拟情形,交叉预报相关系数下降较多,模型稳健性较低,引入归一化植被指数后,长江流域夏季降水预报稳健性得到明显提升,长江中下游及其以南的长江三角洲地区、洞庭湖—鄱阳湖地区改善尤为明显;(3)长江流域降水可预报性存在明显的区域差异,嘉陵江流域地区、汉江—洞庭湖地区预报效果最好,汉江—淮河地区、淮河流域地区、长江三角洲地区预报效果最差,但引入归一化植被指数后预报效果提高最明显,而洞庭湖—鄱阳湖地区虽然模拟效果较好,但预报稳健性较低,交叉验证相关系数降幅达到0.27,这也从侧面说明了长江流域夏季降水分区预报的重要性。     

风电场风速数值预报的误差分析及订正

使用WRF模式对内蒙古某风电场区域内的2011年1-6月,50m高度的风速进行了模拟,并结合实测风速对模拟结果进行了评估。在此基础上再利用自回归模型(AR模型)和持续法对WRF模式模拟结果进行了订正预报,订正结果表明:AR模型和持续法都能有效地减小WRF模式风速的模拟误差,AR模型订正效果优于持续法。为能对订正预报时效进行延长,提出了"假设观测值"概念。在AR模型的基础上建立一种新的订正模型称之为New AR模型。其订正预报结果表明:新模型能在12h时效内,改善WRF模式风速模拟精度,其中6h的改进效果较好。     

我国近百年气温变化的奇异谱分析

用奇异谱方法分析我国近百年平均气温的准周期性,结果表明：我国平均气温的年际变化以２～３ａ周期振荡为主,同时１ａ左右的准同期振荡也较强,和同期北半球平均气温的准周期性有差异,不过它们的准１ａ周期振荡随时间的阶段性变化特征非常相似。将我国大致分成７个区域,对７个区域代表站气温进行奇异谱分析,结果表明：各区气温的准周期振荡及其随时间的变化互不相同。华北、东北、西北、和青藏高原４区气温以１ａ周期振荡最为显     

近十年长江三角洲城市热岛变化及其与城市群发展的关系

利用MODIS(MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer,中分辨率成像光谱仪)白天地表温度、地表类型产品和DMSP/OLS夜间灯光数据,分析了长江三角洲(简称长三角)地区城市群温度场及其变化的分布特征。结果表明:长三角城市群热岛在春夏季最强,秋季次之,冬季最弱;2001年以来,长三角地区夏季热岛区面积不断变大,其中强热岛区的增长速度最大,导致温度过渡区面积大幅减小;各城市群中,以苏锡常城市群的强热岛区增长最快,呈现与上海热岛连成一体成为大城市群热岛区,并沿海岸线有向杭州湾发展成为更大城市群热岛区的趋势;城郊地区的地表温度增温幅度最大,夜间灯光灰度值的加强趋势也最高,城市地区几乎没有增温,夜间灯光灰度值的加强趋势也最小,且地表温度和夜间灯光灰度值的空间相关性较好,表明长三角近十年地表温度的精细变化与城市化进程密切相关。     

南北半球平均温度年代际振荡的非均衡性及其对变暖显著性的影响

利用先进的信号检测技术——多窗谱方法(MTM),对1856-1998年的南、北半球月平均温度序列进行多种信号的检测、重构,系统对比了年代际振荡信号在南北半球、海陆表面及不同季节的差异,进而研究其对变暖显著性的影响。结果表明近150年来,南北半球平均温度变率中,变暖趋势占主导地位。但北半球年平均温度的变暖背景上还叠加着显著的40年、60-70年的准周期振荡,导致其线性增暖的显著性、稳定性都较南半球低,夏季尤为明显。海陆对比,海洋上年代际振荡信号较陆地明显,线性增温率略低于陆地,但稳定性较高。值得注意的是,年代际振荡信号已在20世纪90年代中达到峰值,近期已开始下降,这有可能影响北半球未来气候增暖的速率。同时通过对海气耦合模式数值模拟结果的初步分析,表明观测到的增暖趋势与海气系统内部的自然变率无关,年代际振荡可能是海气系统的固有振荡。