黄山地区汛期(5-9月)降水时空特征

用谱分析、连续小波变换和经验正交(EOF)分解分析了黄山地区近45年来汛期(5—9月)降水序列时空分布特征。结果表明:黄山地区整体上都有3～4年和16～20年旱涝显著周期,另外其西北部还有10年左右旱涝周期,目前黄山地区正处于45年来第三个干旱期中。从EOF分解的空间第一模态看出,黄山地区降水空间分布与黄山山脉走向紧密相连,并可分为中西部型、南部型、东北部型三个主要类型。     

1961~2005年中国大雾天气气候特征

利用1961～2005年中国541个地面台站观测的能见度和相对湿度资料,分析了中国大雾时空分布特征和趋势变化特征.结果表明:中国大部分地区冬半年大雾日数明显偏多.夏半年明显偏少.其中11月最多,6月最少.在空间分布上,中国东部降水量较多的平原和丘陵年均大雾日数较多,而内蒙古大部和中国西部大部分地区年均大雾日数较少,多在1天以下.长江中下游和黄淮地区一些省市,是大雾天气多发的地区,并且具有明显正变化趋势,年大雾天气日数呈波动增多的趋势,波动的周期大约为1.5年.1982、1987、1989～2000年和2002年是大雾日数较多的年份,而1967年则是大雾日数明显偏少的年份.     

石家庄高温闷热天气气候特征与预报方法

针对近年来频繁发生的高温闷热天气,应用石家庄地区17个站近29年的气温、相对湿度和市区8个自动站气温观测资料,采用EOF方法,分析了高温、闷热日数分布特征。结果表明：石家庄地区高温、闷热分布可由气候平均场和第一、第二特征场合成而得,前两个特征场累积方差达80％以上。纬度、海拔高度、地形与高温闷热分布密切相关,城市热岛效应对高温分布的影响可以通过第一特征场反映出来。高温、闷热的第一、第二特征向量场时间系数是日际变化量,它与石家庄市单站风、气温、本区南北向和东西向气压差密切相关,可根据单站要素预报,用回归方程计算得到,据此构成高温、闷热分布预报的EOF方法。经统计检验、拟合检验及预报检验。该方法取得了较为满意的效果,并可投入业务化。     

1961—2019年黑龙江省冬季气温季节内变化及环流异常特征

利用1961—2019年黑龙江省冬季气温、NCEP再分析资料和环流指数资料,采用多变量经验正交函数分解、合成分析、相关分析等方法,分析黑龙江省冬季气温季节内变化及其环流异常特征,并进一步对比了主要环流因子在冬季气温季节内演变不同模态中的相对贡献。结果表明：季节内变化是黑龙江省冬季气温变化的基本特征。黑龙江省冬季气温存在季节内一致变化、12月和翌年1—2月反位相变化、12月至翌年1月和2月反位相变化三个主要模态。当冬季气温处于第一模态分布一致偏暖(冷)时,环流呈现北极涛动(AO)正(负)位相的分布特征,东亚冬季风(EAWM)偏弱(强)。当冬季气温发生季节内冷暖转换时,季内极涡、高空急流、西伯利亚高压(SH)和EAWM强度、中高纬环流经向度等均有明显调整。第二模态1月和第三模态2月环流场分别呈现类似极地欧亚型(PEA)和东大西洋型(EA)遥相关的分布特征。AO、SH、EAWM、PEA和EA是冬季气温季节内演变的重要影响因子。     

近51年我国对流层顶高度的变化特征

利用NCEP/NCAR的对流层顶气压多年月平均和逐月平均再分析资料,运用EOF和REOF方法对近51年中国对流层顶高度的空间分布和时间演变特征进行了详细分析。结果表明,中国地区热带对流层顶(第二对流层顶)和极地对流层顶(第一对流层顶)的边界线,2月最南,8月最北,较高的热带对流层顶从2月开始,逐渐北进,8月到达最北界(44°N附近),然后开始南退,2月其北界处于最南端,在29°～30°N附近;我国29°～44°N之间的中纬度地区,对流层顶高度的年变化幅度较大;对流层顶高度场有三种主要的模态:第一种为全区一致的偏高(偏低)型;第二种为南高(低)北低(高)的南北相反分布型;第三种为南北地区-中部地区相反分布型。对对流层顶高度场进行REOF分解可将中国地区分为6个气候分区,即华南区、新疆区、东北区、华北区、长江流域区和青藏高原区,各区对流层顶高度最大值一般都出现在夏季,最小值出现在冬季,只有华南区的最大值出现在春季,最小值出现在夏季。中国地区对流层顶高度的年际变化和长期趋势具有十分明显的区域性。     

西北干旱区地气温差的时空特征分析

利用西北干旱区55个站1961—2000年0cm地温和气温资料,利用EOF、旋转EOF分析和小波分析方法．分析了西北干旱区地气温差的空间分布及时间演变特征。结果表明：西北干旱区地气温差6月份最大,1月份最小;春、夏、秋三季均为正值,冬季除个别站点外均为负值。西北干旱区春、夏、秋、冬四季地气温差的空问分布前三个特征向量均表现为三种分布型：全区一致型、南北差异型和东西差异型。在过去40年问,西北干旱区的地气温差表现为四种时间演变型：具有极小值的抛物线型、具有极大值的抛物线型、单调递增型和单调递减型。西北干旱区地气温差的周期振荡主要以3～6年和20年为主。这些周期振荡在不同区域不同时期的显著性不同。     

时空地统计学方法研究及进展

随着理论技术的不断发展,对环境因子仅进行空间估计和量化已不再满足精准农业等地理分支学科的精度要求,因此人们在传统地统计方法的基础上衍生出时空地统计学。该方法将时间域和空间域紧密联系起来,运用时空插值和随机模拟,更客观全面地描述地物的区域性时空分布。本文首先阐明了时空地统计学的主要概念及历史应用领域,随后介绍了当前主流的时空地统计方法及其各自的精度与适用领域,最后总结了时空地统计方法研究的不足和方向。     

长江中下游梅雨与北太平洋OLR关系的诊断分析

利用长江中下游流域25站1954年-2001年共48年逐日梅雨量资料和美国NCEP／NCAR同期逐月降水量资料和射出长波辐射（outgoing longwave radiation,简称OLR）资料,采用EOF分解、Z指数、合成分析和点相关分析等多种现代诊断分析方法,详细讨论了长江中下游梅雨与北太平洋OLR的关系。结果表明：长江中下游梅雨量与西太平洋暖池区及东太平洋漂流区OLR呈显著正相关,说明西太平洋暖池区及东太平洋漂流区OLR异常增强（减弱）,长江中下游梅雨异常偏多（偏少）。长江中下游梅雨量与西太平洋至东海、黄海一带OLR呈显著负相关,说明当西太平洋至东海、黄海一带OLR异常增强（减弱）时,长江中下游梅雨量异常偏少（偏多）。合成分析和点相关分析的结果完全一致,并且通过信度0．05的显著性水平检验。     

基于交叉验证的多模式超级集合预报方法研究

利用AREM、MM5和WRF 3个中尺度有限区域模式,通过选取对短期天气预报影响颇大的积云参数化方案和边界层方案构成15个集合预报成员,以2003年7月汛期天气为研究对象,分别采用相关加权、多元线性回归以及支持向量机回归与"交叉验证"相结合的方法,开展有限区域模式的多模式短期超级集合预报研究.文中主要对上述3种方法的24 h降水和700 hPa流场的超级集合预报结果与多模式集合平均预报结果以及T213模式结果进行了对比分析,结果表明:(1)对于24 h降水,支持向量机回归方法的超级集合预报得到的均方根误差比多模式集合平均小,各降水临界值的TS异常评分比多模式集合平均高;并且它也较相关加权法和多元线性回归的超级集合预报效果好.(2)对于700 hPa流场,对比分析各预报结果经过向量EOF分析得到的风场第1模态和第2模态表明,多模式集合平均主要使风场强度变小,多元线性回归和支持向量机回归的超级集合预报可以较好地刻画风场的强度分布,其中支持向量机回归的超级集合预报对风场强度及其区域分布的预报效果最好.(3)对于700 hPa流场,超级集合预报明显优于同期T213模式预报,从相同的预报均方根误差意义看,支持向量机回归的超级集合预报至少较T213模式预报能提前12 h.     

1979-2008年华北地区对流层顶高度变化特征

利用1979—2008年华北地区12个测站逐日对流层顶探空资料,运用统计学方法对该地区不同类别对流层顶发生及其高度的季节特征进行探讨,并采用线性趋势、小波分析和EOF分解等方法对其高度变化等气候特征进行分析,揭示了该地区对流层顶的季节特征及其高度变化的基本事实和规律。结果表明：华北地区第一对流层顶冬季出现多,夏季少,近30a来呈减少趋势,第二对流层顶夏季出现多,冬季少,近30a来呈增加趋势;全年均出现复合对流层顶,且在季节转换时期出现频率较高;第一对流层顶高度年变程呈双峰型,夏季高,冬季低,第二对流层顶高度年变程呈单谷型,冬季高,夏季低,春、秋季介于两者之间;两类对流层顶高度变化均存在5-6a的周期,第二对流层顶相比具有更多时间尺度周期变化。近30a间华北地区第一、第二对流层顶年平均高度变化均呈升高趋势,且与其上下层间平均温度有关。