一种新的模式倾向误差估计算法及其在ENSO模拟中的应用

气候模式是我们理解、模拟和预报气候演变的重要工具。然而即使是目前最先进的耦合模式,其模拟和预报与大气/海洋的真实状态相比,仍存在较大偏差,这是由于在模式的倾向方程中不可避免地存在系统性的误差(倾向误差)。因此,减小模式倾向误差对改进模式的模拟和预报效果具有重要意义。该研究首先发展了一种新的计算模式倾向误差的估计算法——基于局地集合变换卡尔曼滤波器(local ensemble transform kalman filter, LETKF)同化技术的倾向误差估计算法。在此基础上,将新发展的算法应用到Zebiak-Cane (ZC)模式,通过同化海表面温度异常(sea surface temperature anomaly, SSTA)数据,估计随时空变化的倾向误差,并使用计算得到的倾向误差订正模式,进行积分模拟。结果表明: (1)倾向误差和ZC模式的模拟偏差具有高度相关性; (2)订正后的模式改善了对厄尔尼诺-南方涛动(El Niño-Southern Oscillation, ENSO)的一些重要特征的模拟。这说明新发展的模式倾向误差估计算法十分有效且在ENSO模拟中具有较好的应用价值,此外,这种新的模式倾向误差估计算法,计算高效简便,可便捷地应用于各模式中,利于推广。     

太平洋海温与我国气温的关联

本文首先利用交叉相关系数经验自然正交展开,分析了太平洋海温场与我国气温场的遥相关,得出了相关关联区;在此基础上,通过复经验自然正交展开(CEOF),对关联区的海温和气温时空变化及相互联系作了讨论。     

RESEARCH ON DROUGHT / FLOOD INFLUENCE FACTORS IN CHINA

In the fifth paper listed in the references, East China was divided into eight drought/ flood regions. But we, taking earth rotation velocity, sunspots, southern oscillation, etc. as the influence factors, through step-wise regression analysis and typical analysis, discussed drought/ flood influence factors of the eight regions. On the basis of them, applying spectrum analysis, we calculated the cycles of every influence factor variation and cycles of drought/ flood variations of every region as well as cycles of vibration between them. The results indicate that the drought/ flood influence factors of East China are southern oscillation, earth rotation velocity, etc. Specially, the influence of EL-Nino is more evident to drought/ flood in most regions than that of others. Generally, there are good correlations between the year of EL-Nino and the year of drought/ flood in most regions. The ways of these factors influencing drought/ flood are shown in lag correlation, by 2-5-year high-frequency vibration     

南亚夏季风期间500hPa环流和系统的变化

应用１９８５年５～９月南亚地区ＯＬＲ格点资料和同期该范围５００ｈＰａ位势高度格点资料，通过自然正交函数（ＥＯＦ）展开和功率谱、交叉谱分析，研究了南亚地区夏季风期间对流发展空间分布的两种主要类型及其和天气系统活动的关系、时间演变特征等。     

利用沃尔什系数讨论我国旱涝型影响因子

以太阳黑子数、南方涛动指数和地球自转速度等因子，利用沃尔什函数理论和多元统计分析，探讨了我国东部蜡涝型影响因子，分析了它们的影响方式。结果表明：我国旱涝型的主要影响因子是南方涛动和地球自转速度等，其影响方式均以后延相关，辱劝形式表出来。     

太平洋海温的季节演变与长江中下游及其以南地区夏季降水的关系

本文首先利用交叉相关场的EOF分解,考查了我国长江中下游及以南地区夏季降水和太平洋海温遥相关关键区的季节演变。然后分别就长江中下游及以南地区旱、涝年份对应的前期和同期季节海温进行复自然正交函数(CEOF)的合成分析,得到了长江中下游及以南地区旱、涝时太平洋海温振幅分布和传播结构的季节演变。并根据这些异常特征,讨论了长江中下游及以南地区夏季降水的长期预报。最后,利用非参数跃变检验诊断了长江中下游及以南地区夏季降水的跃变,并讨论了与太平洋海温季节跃变的联系。     

两类E1 Nino事件太平洋海温异常时空结构的分析

用聚类法对１９５１─１９８６年发生的１０次厄尔尼诺事件进行分析，归纳出两类厄尔尼诺事件。第Ⅰ类在赤道中太平洋偏西先开始增温，第Ⅱ类在赤道东太平洋先开始增温；用距平合成和复自然正交经验展开研究了两类事件从产生到消亡各阶段所对应的太平洋海温异常的时空结构和特征。爆发和发展阶段，第Ⅰ类海温场扰动由西向东传，第Ⅱ类相反。距平分布也呈明显相反的特征。成熟阶段，赤道地区第Ⅰ类逆转为由东向西传播；第Ⅱ类则出现经向北传、纬向准静止；中高纬地区两类仍相反，而距平分布的相反特征则已经消失。消亡阶段，海温场的扰动传播第Ⅱ类与成熟阶段变化不大，而第Ⅰ类就变成与第Ⅱ类一致；距平分布也差别不大。     

海气耦合非线性随机模式求解探讨

本文首先对一个假定随机强迫为高斯白噪声的四次方非线性海气耦合随机模式进行了ε一阶近似的摄动处理，将非线性随机模式化为显含随机项的线性系统和隐含随机项的非线性系统，通过对输出响应的分析表明:该模式结构和随机项的特性使得随机强迫输出的响应只能通过模式的线性区；非线性项仅对气候系统的方差及其对应的频谱有一定量的偏差作用，而对一般输出特性没有贡献。在这基础上，求出了模式输出谱，并给出了计算。     

2个耦合模式中MJO的预报技巧

本文使用加拿大气候模拟与分析中心(Canadian Center for Climate Modeling and Analysis,CCCma)的耦合模式预报产品,应用以信息论为基础的可预报性理论框架,诊断、分析了耦合模式中Madden-Julian Oscillation(MJO)的预报率,包括实际预报技巧和潜在预报率,以及热带季节内尺度变率(Intraseasonal Variability,ISV)最可预报模态的空间分布。并在此基础上讨论了不同时间尺度平均对MJO预报技巧的影响。结果表明:本文使用的2个耦合模式中,MJO的预报技巧与目前全球主要使用的预报模式相近,约为10 d。潜在可预报技巧可以达到30 d以上。随着时间尺度从日平均增加到10 d平均,MJO的实际预报技巧与潜在可预报技巧都相应提高,尤其是潜在可预报技巧的提高更加显著。进一步分析发现,影响实际预报技巧的一个重要因素是初始条件MJO信号的强弱,当MJO信号很强时,预报技巧较高,反之则较低。本文最后分析了模式中ISV最可预报模态的空间分布,并讨论了如何利用这种最可预报空间分布提高ISV的实际预报技巧。