Numerical Experiment on Impact of Anomalous SST Warming in Kuroshio Extension in Previous Winter on East Asian Summer Monsoon

The impact of anomalous sea surface temperature (SST) warming in the Kuroshio Extension in the previous winter on the East Asian summer monsoon (EASM) was investigated by performing simulation tests using NCAR CAM3.The results show that anomalous SST warming in the Kuroshio Extension in winter causes the enhancement and northward movement of the EASM.The monsoon indexes for East Asian summer monsoon and land-sea thermal difference,which characterize the intensity of the EASM,show an obvious increase during the onset period of the EASM.Moreover,the land-sea thermal difference is more sensitive to warmer SST.Low-level southwesterly monsoon is clearly strengthened meanwhile westerly flows north (south) of the subtropical westerly jet axis are strengthened (weakened) in northern China,South China Sea,and the Western Pacific Ocean to the east of the Philippines.While there is an obvious decrease in precipitation over the Japanese archipelago and adjacent oceans and over the area from the south of the Yangtze River in eastern China to the Qinling Mountains in southern China,precipitation increases notably in northern China,the South China Sea,the East China Sea,the Yellow Sea,and the Western Pacific to the east of the Philippines.North China is the key area where the response of the EASM to the SST anomalous warming in the Kuroshio Extension is prominent.The surface air temperature shows a warming trend.The warming in the entire troposphere between 30oN and 50oN increases the land-sea thermal contrast,which plays an important role in the enhancement of the EASM.Atmospheric circulation and precipitation anomalies in China and its adjacent regions have a close relationship with the enhancement of the Western Pacific subtropical high and its northward extension.     

区域气候模式中侧边界地形缓冲区作用的数值试验

利用区域环境系统集成模式以1998年夏季为例,通过数值试验研究了侧边界地形缓冲区对区域气候模拟结果的影响。结果表明,设置侧边界地形缓冲区使模拟场和观测的均方根误差都有所减小,区域平均中尺度动能也减小,从而有利于维持区域模式长期积分的稳定性。设置地形缓冲区并不改变模拟降水分布格局,但对主要降水区各降水时段降水强度的模拟有不同程度的改进。     

WRF模式对中国夏季降水的动力降尺度模拟研究

采用NCEP的FNL再分析资料驱动WRF模式,对中国10 a(2000—2009年)夏季降水进行双重动力降尺度(双重嵌套)模拟,将子、母区域模拟结果和观测进行对比,以检验双重动力降尺度对中国夏季降水模拟的"增值"能力。结果表明:单重动力降尺度(单重嵌套)方法能较好模拟出中国10 a夏季平均降水的空间分布,对季风雨带"北跳"特征模拟较好,但模拟降水具有系统性正偏差。在母区域的强迫下,双重动力降尺度模拟的降水分布与单重动力降尺度相比,没有发生根本性变化。但由于子区域的分辨率要高于母区域,双重动力降尺度比单重动力降尺度能提供更多有价值的降水细节。双重动力降尺度的这种"增值"能力存在地域依赖性,在华南地区和江淮地区,双重动力降尺度模拟出的降水分布、量值和逐日演变都要好于单重动力降尺度。但在华北地区,双重动力降尺度没有表现出明显的"增值"。     

基于ConvLSTM的西北太平洋海表温度中短期预报

尽管海表温度(Sea Surface Temperature,SST)短期变化较小,但这种变化对海洋涡旋、海洋锋以及热带气旋的发生发展仍有着重要的影响,因此短期SST预报意义重大,且对预报精度的要求较高。本文基于ConvLSTM的深度学习模型,利用SST和温度平流双预报因子对西北太平洋划定区域内SST进行7 d的连续预报,将其结果与仅使用SST预报因子ConvLSTM以及混合坐标海洋模型(HYbrid Coordinate Ocean Model,HYCOM)的预报结果分别进行了对比。结果表明,在7 d的预报时效内,温度平流预报因子的加入可使得ConvLSTM模型预报技巧大幅提升,明显优于HYCOM模式。此外,本文将预报时效进一步延长至30 d,对模型在不同季节的预报能力进行了分析,发现ConvLSTM模型在春、秋季(夏、冬季)的预报效果相对较好(差)。     

1998年夏季长江中下游地区大气多尺度振荡的区域气候模拟

利用区域气候模式RegCM3对1998年夏季东亚区域气候进行了季节尺度模拟,并通过小波分解方法对长江中下游地区观测和模拟的气象要素进行多尺度分析,旨在研究区域气候模式对长江中下游地区夏季大气多尺度振荡的模拟能力。结果表明：模式对降水低频振荡的模拟要优于对其它振荡周期的模拟,而对降水高频振荡和天气尺度周期振荡的描述能力相对较弱。模式对整个对流层温度模拟偏低,且主要表现在对低频温度模拟偏低。对流层下层温度模拟误差主要是由对高频温度振荡的模拟误差造成的,对流层上层温度模拟误差主要是低频温度振荡的模拟误差造成的。由于高频温度所占方差贡献很小,因此,提高模式对整层大气低频温度变化的模拟能力显得更为重要,但总体上各种时间尺度温度振荡和梅雨期降水振荡之间并不存在对应关系。除涡度的8天周期振荡外,涡度的其它周期振荡和降水振荡之间具有较好的对应关系,梅雨降水集中期主要与16天以上涡度低频振荡和4天以下涡度高频振荡相对应,涡度天气尺度周期振荡对梅雨期降水的贡献不大。涡度振荡分量周期越长,其模拟与观测之间相关系数的垂直变化就越大,且不论周期长短,涡度各周期分量方差贡献的大小都基本相同。     

东亚地区加热场对西太平洋副高东西进退影响的数值试验

用混合坐标系五层原始方程模式模拟了热带辐合带异常加热及江淮流域季风雨带异常加热激发的异常环流特征,进而分析了两个加热带对西太平洋副热带高压东西进退的影响。试验表明,两个加热带独立存在或共同作用都有利于引导西太平洋副热带高压西进,而上述两个地区异常冷却则促使西太平洋副热带高压退出东亚大陆。      

背景流场对台风风暴潮数值预报的影响研究

选取了3个穿过台湾海峡的台风引起的台风风暴潮为算例,分别用SODA月平均流速资料做垂向平均后构建了台湾周边海域的大尺度背景环流场,利用国家海洋环境预报中心业务化的台风风暴潮模式对经过该海域的台风个例进行风暴潮数值模拟。将结果与验潮站潮位实测资料进行对比发现,在加入了背景流场后,能更好地模拟整个风暴潮过程,模拟结果更接近真实值,特别是对于原模式风暴增水峰值容易偏大的问题得到了改善,而且整体相对误差更小,提高了风暴潮模式的业务稳定性。     

陆面参数化方案对两例不同类型暴雨可预报性的影响

以2003年7月3～4日淮河流域平流型暴雨和2003年8月2～3日江西蒸发型暴雨个例为例, 采用模式试验方法, 研究了陆面参数化方案对两种不同类型暴雨的模式可预报性的影响。关闭陆气通量的试验表明, 陆气通量对淮河流域暴雨的贡献很小, 模式预报结果之间的差异较小, 平流型暴雨具有较高的模式可预报性; 而陆气通量对热对流暴雨的贡献很大, 其误差对暴雨的分布和强度影响也较大, 蒸发型暴雨的模式可预报性相对较低。不同陆面过程参数化方案的比较试验表明, 陆气通量误差引起的能量误差仅在特定区域发展。当陆气通量误差超过一定的临界值, 能量误差将在降水区和风速大值区 (急流区) 迅速发展, 能量误差和不稳定能量同源且同时增长。从陆气通量影响天气过程的角度来讲, 模式预报启动时间选择在夜间, 能量误差发展相对缓慢, 可以延长预报时效。     

TOGA型海-气耦合模式直接模拟的SST误差分析

本文对一个TOGA(热带太平洋和全球大气)型耦合环流模式直接耦合30 a(1980—2009年)的模拟结果进行分析,发现模拟的热带太平洋海表温度存在严重的"气候漂移"现象。通过对模式海表温度控制方程中加热和冷却项的分析,特别是对海表热通量和风应力的分析,指出了两者的误差在热带太平洋海表温度的"气候漂移"现象中扮演的角色。为了进一步证实分析的结果,通过4个敏感性试验分析热通量和风应力对热带太平洋海表温度分布的作用,特别是热通量对西太平洋暖池的形成,而风应力对东太平洋冷舌的形成均有重要的作用以及纬向风应力和经向风应力对冷舌形成的相对贡献。     

三北防护林体系建设前后华北春季生态环境对比

利用三北防护林体系建设前后华北地区长期定点观测资料，对该地区春季生态环境的变化进行了对比分析。分析表明，防护林体系建设以后，除日照有所减少、温度日较差减不春季农作物生长有一些不利影响外，其它生态环境因子都是向着有利于作物生长和改善生存环境方向变化的。