北半球极涡新特征及其对中国冬季气温的影响

利用NCEP/NCAR再分析资料,统计了近50年500,300,200和100 hPa等压面上北半球及4个分区冬季极涡面积和强度指数,并讨论了各层等压面上不同区域极涡面积比例变化特点和500 hPa极涡中心位置变化特征,揭示了冬季各层极涡之间同期和滞后关系,分析了冬季极涡面积与中国平均温度和极端气温的关系。结果表明:(1)北半球极涡面积、强度均经历了先扩张后收缩的变化,20世纪80年代中后期气候变暖以后4层等压面上发生了极涡面积缩小,90年代中期发生强度减弱的年代际突变,只是较面积变化而言,强度年代际变化较弱,极涡面积和强度在年代际上相关显著。(2)位于平流层低层(100 hPa)的极涡年平均面积、强度最大,并且随季节变化幅度也是最大,尤以Ⅰ区(亚洲大陆区)、Ⅳ区(大西洋欧洲大陆区)更为显著。就年内变化而言,100 hPa极涡面积极大值的出现落后于其他层,极小值的出现又早于其他层,并且冬季前期100 hPa极涡面积对其后期500,300和200 hPa的变化有一定影响。(3)4层极涡面积都偏离Ⅳ区,500 hPa极涡基本偏向Ⅱ区(太平洋区)、Ⅲ区(北美大陆区),300,200和100 hPa偏向Ⅰ、Ⅱ区,500 hPa极涡中心多位于Ⅱ区或Ⅲ区。(4)在全球变暖背景下,近50年中国冬季平均气温、暖日(夜)呈现明显的增加趋势,冷日(夜)呈明显的减少趋势,并且突变都发生在20世纪80年代中期。(5)中国冬季平均气温、极端气温指数与极涡面积相关关系以500hPa最为显著。分区来看与500 hPaⅠ区相关最为明显,300 hPaⅠ区、200 hPaⅠ区和100 hPaⅣ区次之。极涡从平流层低层(100 hPa)到对流层中层(500 hPa)是从IV区到I区逐渐影响中国冬季气温。(6)500 hPaⅠ区极涡面积的扩大有利于除东北以外中国大部分地区冷日/夜(暖日/夜)次数的增加(减少),而100 hPaⅢ、Ⅳ区、500 hPaⅣ区面积的扩大有利于中国北方大部分地区冷日/夜(暖日/夜)次数增加(减少),且极涡面积与冷(暖)夜的相关系数要高于与冷(暖)日的,与冷日(夜)的相关系数要好于与暖日(夜)的。     

藏北高原气温资料插补及其变化的初步分析

通过定义最优配对分段插补法,以NewD66/D66、D105、Amdo和BJ为主站,D66/五道梁气象站(WDL)、D110、MS3478和MS3608为辅站,对主站缺失的地面气温资料进行插补,以获得完整的气温序列,并以此为基础分析主站近期气温变化。主站和辅站气温一致性分析结果表明,一年中每两个配对站的气温变化均有很好的一致性;温差表现为冬半年大、夏半年小。插补效果分析表明,插补效果夏季比冬季好;插补效果D66站最好,D105站相对较差;插补误差近似服从正态分布,时间尺度越大插补结果的可用性越强;大幅降温、降水、较大风速以及较大风向转变是影响插补效果的主要因素。对主站完整气温序列分析表明,NewD66站的气温年较差最大(26℃),Amdo站最小(19℃);BJ站多年平均气温最高(-0.3℃),D105站最低(-5℃);BJ站处于季节冻土区,其余三站处于多年冻土区;近十几年主站年平均气温均呈波动上升趋势,BJ站和NewD66站升温明显,D105站和Amdo站升温缓慢。     

春季马斯克林高压对中国东北地区夏季气温的影响

利用中国东北地区26个站点的月平均温度资料和NCEP/NCAR月平均高度场、风场、海温场资料,研究了春季马斯克林高压(下称马高)对中国东北夏季气温的影响及其途径。结果表明:(1)春季马高与后期东北地区夏季气温呈明显的正相关关系。春季马高偏强年,后期夏季北半球盛行纬向环流,东北地区与阿留申群岛南侧为主要的正距平中心,东北地区上空为高压系统所控制,总云量偏少,气流辐散下沉,冷空气不易南下,造成该区域的高温天气。春季马高偏弱年则相反,后期夏季东北地区为高度场的负距平中心,受低压影响,总云量偏多,高纬冷空气与低纬气流辐合上升,使该区域气温容易偏低;(2)春季马高异常会引起印度洋中部地区的海温异常,并持续到夏季且进一步加强,从而在200 hPa纬向风场上激发出一个从南半球中高纬到北半球中高纬的经向遥相关波列,通过该波列可以影响到东北地区夏季500 hPa高度场,进而影响东北地区的夏季气温;(3)春季马高偏强时还可以通过增强后期夏季的索马里越赤道气流与80°E附近的越赤道气流,从而减弱赤道印度洋上的异常西风,使西太平洋副热带高压加强西伸,造成东北地区的夏季高温天气,春季马高偏弱年则相反。     

江苏—南黄海地区M≥6强震有序网络结构及其预测研究

基于TIGGE（THORPEX Interactive Grand Global Ensemble,全球交互式大集合）资料中欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather,ECMWF）、日本气象厅（Japan Meteorological Agency,JMA）、美国国家环境预报中心（National Centers for Environmental Prediction,NCEP）和英国气象局（United Kingdom Met Office,UKMO）4个中心的北半球地面2m气温集合平均预报资料,利用插值技术与回归分析,并引入了消除偏差集合平均（bias-removed ensemble mean,BREM）和多模式超级集合（superensemble,SUP）方法进行统计降尺度预报研究.结果表明,在2007年夏季3个月中,4个单中心的降尺度预报明显地改善了预报效果.引入SUP和BREM两种集成预报方法后,预报误差得到进一步减小.对比综合表现最好的单中心ECMWF的预报,1～7d的降尺度预报误差改进率均达20％以上.研究还发现,引入SUP方法的降尺度预报效果优于引入BREM方法的降尺度预报,利用双线性插值方法在上述两方案中的预报效果优于其他3种插值方法.     

遗忘因子自适应最小二乘算法及其在气温预报中的应用

海量数据的利用是建立自适应预报模型的基础,但随着数据的不断增加,新引入数据的作用会逐渐降低,有可能导致预报模型失效。为克服因数据量增加引起的所谓"数据饱和"现象对天气预报效果的影响,本文给出了考虑遗忘因子的线性自适应最小二乘建模算法的原理和方法,并利用该算法进行了最高气温和最低气温预报试验。结果表明,考虑遗忘因子的线性自适应建模算法优于传统的线性自适应建模算法,加入遗忘因子可以避免产生"数据饱和"现象,适当地选择遗忘因子有助于提高模型的预报准确率。     

2013年夏季我国南方区域性高温天气的极端性分析

提利用1960-2013年我国南方10省（市）733个站点的日最高、最低气温和日平均气温资料,对2013年夏季我国南方高温天气的极端性进行了系统的分析。分析结果显示：2013年夏季我国南方高温天气具有显著的群发性特征,覆盖了长江中下游以及重庆等八个省、两个直辖市;也具有以高温天气过程重现构成的持续性特征,主要经历了4次高温天气过程,其中,7月22日至8月21日的第三次高温天气过程,强度最强、范围最广。重点围绕区域性高温在历史上的极端性做进一步分析,结果表明：所研究高温区域的夏季平均气温、平均最高气温、平均最低气温均破历史纪录,为近50年新高;平均高温日数和强度也超过了历年平均高温日数和强度的极值,属历史罕见;高温日数和高温强度的高值区域范围比历年向北扩展,且高值中心值超过历史最高纪录,极端性突出;2013年极端高温事件的发生次数突破了历史纪录,其中8月的极端高温事件十分突出。     

西北干旱区不同下垫面反照率随太阳高度角变化的参数化方案

利用古浪非均匀近地层观测试验中仪器平行对比观测试验数据,首先详细地分析了三套不同型号辐射仪器(CNR4,KippZonen;PSP,Eppley;MS102,EKO)在荒漠均匀下垫面彼此之间观测辐射的差异;然后结合基本观测试验中西沙漠、东沙漠和农田站的晴天观测资料,基于乘法和加法关系分离影响因子的方法发展了干旱区不同下垫面反照率随太阳高度角变化的参数化方案,并检验了两种分离方法的普适性;最后对所发展的参数化方案与已有参数化方案在西沙漠、东沙漠及农田下垫面进行了对比。结果表明:(1)CNR4与PSP和MS102观测辐射数据相关系数在0.96以上,彼此之间观测短波辐射差异在6%以内,长波辐射差异在2%以内,净辐射差异在10%以内;CNR4与PSP观测值较接近,差异在5%以内,而CNR4与MS102观测值相差较大,差异在10%以内。(2)乘法关系分离影响因子方法的普适性较好。(3)与已有参数化方案相比,本文所发展的参数化方案能更加合理地刻画干旱区不同下垫面反照率随太阳高度角的日变化关系。     

前期北太平洋海温异常对贵州夏季降水的影响

利用1979 2011年夏季贵州83个台站降水月资料及前期北太平洋逐月海温资料,对二者的耦合关系进行了SVD分析,对异常年份进行了合成分析,并对前期海温影响贵州夏季降水的可能机制进行了探讨。结果表明:(1)影响贵州夏季降水的海温关键区,从前一年夏季至当年春季由北太平洋的加利福尼亚冷流区转移到了黑潮区,前一年夏、秋及冬季海温的变化与贵州夏季降水关系更为密切,同期春季与贵州夏季降水的相关最差,且前期北太平洋海温与贵州中东部降水的异性相关更好。(2)贵州夏季降水偏多年,前一年夏季北太平洋海温分布从西北到东南为"+-+"分布,而降水偏少年为"-+-"分布,降水偏多年与El Nino事件关系不密切,而降水偏少年与La Nina事件关系较密切;在北太平洋夏季海温正异常年翌年,贵州夏季降水呈全区一致的偏多,而在负异常年翌年,贵州夏季降水呈全区一致的偏少。(3)前期北太平洋海温异常是影响贵州夏季降水的可能机制,北太平洋海温异常升高可引起向中纬度西太平洋传播的波列,通过加强西风造成西太平洋副热带高压西伸、偏强,有利于贵州降水异常偏多;而北太平洋海温异常降低对贵州降水的影响不如海温异常显著,它可造成西风减弱,使得西太平洋副热带高压东退、偏弱,从而抑制贵州夏季降水。     

气象要素对太阳能电池板温度的影响

温度升高会引起光伏电池发电效率下降,电池板温度是确定温度折减系数的必要条件,目前我国尚没有充足的外场实测电池板温度数据。该文基于北京南郊太阳能试验站2010年全年逐时电池板温度、气温、地表温度、斜面和水平辐照度实测数据,分析了电池板温度随时间的变化及其与各气象要素的关系。结果表明:电池板温度与气温和斜面辐照度的综合相关或与地表温度的线性相关最好,但实测数据不易获得;电池板温度与气温的线性相关较好,数据较易获得且质量有保证,从现实可行性考虑,是推算电池板温度最实用的相关方程;电池板温度与气温和水平辐照度的综合相关可以作为辅助方程,用于推算气温较高情况下的电池板温度。基于2010年电池板温度实测数据和加权计算的方法,得到北京地区年平均光伏发电温度折减系数约为2%,最高可达到13.3%。     

吐鲁番盆地冬季气温变化及特色林果冬季冻害指标分析

利用吐鲁番东坎农业气象试验站和鄯善气象站近52a（1960-2011年）冬季逐日资料,分析入冬期、冬季平均气温、极端最低气温、低温日数、负积温变化特征,以及特色林果葡萄、红枣冻害发生年最低气温的变化特征,探讨冬季气温变化与冻害发生的关系,总结冻害成灾指标,为防止果树冻害提供理论依据。分析结果表明：吐鲁番盆地冬季平均气温和最低气温呈上升趋势,入冬期偏晚,冬季结束时间提早,冬季持续日数缩短;冬季气温在1985年发生突变,存在7a的周期变化。在无稳定积雪的情况下,最低气温负积温较历年平均值低180．0℃以上,日最低气温≤-18．0℃持续15d以上,且日最低气温连续≤-20．0℃持续5d以上,休眠期的红枣、杏树花芽会发生中度冻害;最低气温负积温较常年低200．0℃以上,日最低气温≤-20．0℃持续7d以上,且日最低气温≤-21．0℃持续5d以上,红枣、杏树及无积雪、覆土厚度〈30cm的葡萄会发生严重冻害。