与非线性区域预测方法结合的月延伸预报试验I:纬向平均环流的预报

为克服数值模式普遍存在的纬向平均环流预报误差 ,文中在 3 6aNCEP/NCAR再分析高度场资料的基础上 ,应用非线性时空序列预测理论的局域近似法构建了 2 0 0 ,3 0 0 ,50 0和 70 0hPa 4个等压面上的月尺度逐候纬向平均高度距平场非线性动力学区域预报模型。对 1996年 12个月所做的预报试验表明 ,无论是南、北半球中高纬度地区还是低纬度地区 ,非线性模型的候纬向平均高度预报结果均优于持续性预报、气候预报和T 42L9模式动力预报。用非线性结果对T42L9模式月平均高度场预报结果进行订正 ,则使该谱模式系统性预报误差显著减少 ,也大大减少了其预报高度场的均方根误差 ,相应地 ,高度场距平相关评分也有一定程度的提高 ,表明纬向平均高度的非线性预报比谱模式动力预报包含了更多的有用信息     

与非线性区域预测方法结合的月延伸预报试验Ⅱ:对波动分量预报的改进

在文献[1]的基础上,设计了将逐候纬向平均高度距平场非线性动力学区域预报和T42L9谱模式动力延伸预报结合的方案,即将非线性预报结果转化为模式的静力扣除谱系数,然后在模式积分过程中的每一步取代其相应部分,实施过程订正.多个例试验结果表明,这种途径在减少了模式纬向环流的预报误差的同时,还通过非线性波流相互作用,改善了部分波动分量的预报.另外部分个例的形势场预报也得到较明显的改善.     

亚洲西风急流纬向非均匀性变化成因及其对东亚夏季气候的影响

利用美国NOAA（National Oceanic and Atmospheric Administration）的CMAP（Climate Prediction Center (CPC) Merged Analysis of Precipitation）月平均降水资料、NCEP/DOE（National Centers for Environmental Prediction/Design of Experiments）II的月平均再分析资料和中国气象局国家信息中心提供的中国160站逐月降水和平均气温资料,通过定义一个亚洲急流纬向非均匀性指数（I_Aja）,分析了1979～2019年夏季亚洲西风急流纬向非均匀性的年际变化特征,揭示了夏季亚洲急流纬向非均匀性变化异常的成因及其对东亚夏季降水和气温的影响。结果表明:夏季亚洲西风急流纬向非均匀性具有显著的年际变化特征,并存在6～8年和2年左右的振荡周期。当急流纬向非均匀性典型偏强（弱）年,东亚东部地区从低纬到高纬,降水异常主要呈现出偏多—偏少—偏多（偏少—偏多—偏少）的经向分布;气温则在中国西部地区和日本北部偏高（低）,贝加尔湖地区偏低（高）。引起夏季亚洲急流纬向非均匀性异常的可能原因如下:由大气非绝热加热异常而引起的热带和中纬度地区辐合/辐散运动造成的涡度源强迫,和来自西风带中波扰动能量的注入,两者共同作用形成并维持了与急流纬向非均匀性强弱变化相联系的异常环流,从而使亚洲急流东、西段强度差异增强（减弱）,进而有利于急流纬向非均匀性异常偏强（偏弱）。而上述西风带中波扰动能量的东传可能与北大西洋海表面温度异常有关。这对于深刻理解夏季亚洲急流纬向非均匀性异常的形成机理提供了有用的线索。     

Analysis of the variations in the strength and position of stratospheric sudden warming in the past three decades

利用ERA-Interim再分析资料统计分析了1920–2016年期间北半球33次强平流层爆发性增温(SSW)事件和22次弱增温事件的强度和位置变化特征。发现SSW主要发生在二月,其纬向平均温度的最大经向梯度变化在1979–8319年和1998–2011年呈上升趋势,1984–1997年和2012–2016年呈下降趋势,但是整体呈现略微下降的线性趋势,并且强SSW事件的强度和持续时间的变化特征相似。一些SSW事件几乎同时在100 hPa到10 hPa上出现,一些SSW事件却首先出现在10 hPa上再向低层下传。另外,我们还发现这55个SSW事件的最大增温中心主要位于欧亚大陆30°E到120°E之间,这或许跟过去三十年中欧亚大陆的极涡转移有关。     

青藏高原春夏季对流层温度异常特征

利用NCEP/NCAR再分析资料,在揭示青藏高原对流层中上层(500~200hPa)温度变化特征的基础上,通过比较与同纬度地区对流层中上层温度的差异,从温度纬向偏差角度定义了一个高原热力指数(TDI),并分析了该指数在春夏季的多时间尺度变化特征。结果表明:1由春到夏,亚洲对流层中上层的暖中心经历了从西太平洋西进到大陆,并逐渐发展控制整个东亚地区,之后东退的过程。春季扰动温度暖中心由我国华南地区逐渐西移至高原南部,中心强度逐渐增大,夏季扰动中心稳定在青藏高原南部;2TDI的年变化曲线呈现出明显的单峰型特征,表明高原的热力作用从4月开始明显增强,并在7月达到最大,9月后又迅速减弱;3各月TDI的最高值、最低值和平均值均表现出夏季大冬季小的特征,夏季TDI变幅明显小于其他季节;4TDI具有明显的年际变化,但春(夏)季该指数存在一定(明显)的月际差异,且无明显的线性变化趋势。     

500 hPa场的纬向平均地转风的经向廓线分布与稳定波型的联系

应用蒙特卡罗方法、奇异值分解（SVD）、自然正交分解（EOF）和回归分析等统计方法，探讨冬季北半球海平面气压场与 500 hPa高度场、500 hPa纬向平均场和纬偏场（Z5ua）中稳定波的联系。依据正交分解分析，海平面气压场的第一与第二特征向量权重之比远大于 500 hPa，其比值达2倍，而且它的第一特征场更具有纬向对称性。在应用蒙特卡罗方法讨论上述两场的第一与第二特征向量时间序列的差异时，海平面气压场第一特征向量是十分稳定的，不因随机抽样而改变，一再重复出现；因此认为海平面气压场的第一特征向量场比 500 hPa高度场具有更好的重复性和代表性。在比较海平面气压场第一特征向量时间序列（即北冰洋涛动指数）与 500 hPa场上 35°N－55°N纬向风差值（即 Ut指数）时，两者的相关达 0．85；在它们与 500hPa纬向平均风场的回归廓线图中。无论在振幅和极大极小值的位置上，都十分相似。在比较上述两指数与纬偏场（Z500）的回归场时，所有的正负大值中心，位置全部一一对应，中心值也相近，尤其在北大西洋和欧亚大陆。在 500 hPa纬向平均风场和纬偏场（Z500）的奇异值分解分析中，其结果正与上述两回归场相仿；应用正交分解分析Z500场，其第二特征向量场与上述的回归场也完全一致。因此认为这种覆盖整     

夏季东亚阻塞高压指数研究

提出了一个新的阻高指数计算方法，计算和分析了1951～2001年北半球500hPa月平均高度场夏季东亚阻高指数。结果表明，虽然有阻高年多为Ⅲ类雨型。但未必发生长江洪水，长江洪水发生在特定的阻高背景下。与同类研究相比，这套指数较好地反映了近51年夏季东亚阻高活动。     

副高活动与四川暴雨

通过对1980年～1998年副高特征及四川暴雨的关系分析，得结论可为四川暴雨落区、强度预报提供依据。1．影响四川暴雨的副高有不连续西伸北抬和突然加强西伸或北抬与突然东撤的现象；2．影响四川暴雨的副高型式有4种：北部阻塞型，中部阻塞型、纬向阻塞型、纬向东移型，它们对暴雨落区、强度有预示意义；3．1998年长江二度出梅之前、后，副高影响四川暴雨的型式是明显不同的，出梅之前经纬向东移型为主，出梅之后以经向型为主。     

南半球中高纬大气环流年代际变率的研究

利用近百年全球海平面气压图和再分析海平面气压等资料,建立了自1871年以来1,4,7和10月份的南极涛动指数（AOI）序列。近百年来1月AOI有明显增强的趋势,7月AOI则有明显减弱的趋势。最近40多年来,1,4和10月AOI都有较强的上升趋势。4个月份的AOI都有20～30a左右的准周期波动,表现出显著的年代际尺度的变化。用1,4,7和10月的平均可以近似反映年平均南极涛动指数的变化。在年代际尺度上,年平均指数在1894～1901年、1910～1935年左右是强的负指数时期。1880～1893年、1936～1945年左右是较强的正指数时期,1980年代以来,强的正指数已经持续了近20a,且1990年代以来还有加强的趋势。模拟结果的功率谱显示气候系统内部产生的低频变化主要体现在年际尺度变率上,年代际尺度变率的谱值则远远低于观测结果,但不排除在个别情况下,通过Hasselmann机制产生AOI年代际变率的可能性。     

1998年夏季低纬环流及热带气旋异常特征的分析

通过1998年和若干历史年份夏季低纬环流的对比分析,发现1998年夏季低纬环流有很多异常特征.这种环流制约了热带气旋的发生发展,由此造成1998年西太平洋和南海生成的热带气旋明显偏少、强度偏弱.