气温和降雨量与500hPa高度场的CCA试验及其预报模式

文章对湖北省９站１９５９～１９９６年逐年冬季各月气温和降雨量（预报量场Ｘ２）与同期北半球（４５°～１６０°Ｅ，１０°～６５°Ｎ）内１２个均匀小区上空的５００ｈＰａ高度场（预报因子场Ｘ１）进行扫描式ＣＣＡ试验，寻找最佳Ｘ１。用典型相关系数≥０．３的相关变量有关参数反演出线性预报方程ΔＸ２＝Ｂ０Ｘ１＋ｄ０。经分期检验表明：扫描选优ＣＣＡ试验反演的预报方程拟合程度高，且有一定预报水平，其中气温的预报水平高于降雨量的，距平符号正确率比距平相关系数稳定，试报效果比拟合结果有所下降。     

基于土壤湿度和年际增量方法的中国夏季气温预测试验

本文利用中国160站月平均气温资料和欧洲中心ERA-Interim逐月再分析表层土壤湿度资料,通过相关分析选取欧亚大陆9个关键区的土壤湿度年际增量作为预测因子,采用变形的典型相关分析(BP-CCA)结合集合典型相关分析(ECC)的方法建立集合预测模型,对我国东部夏季气温年际增量进行预测,进而预测夏季气温。其中,1980—2004年的资料用于历史拟合试验,而2005—2014年的资料用于独立样本预测试验。首先利用BP-CCA方法对9个因子分别建立单因子预测模型,然后采用ECC方法对9个预测因子按照不同的组合方式建立集合预测模型,并且分析预测技巧。结果表明,不同预测因子的组合对我国夏季气温的预测能力不同:勒拿河下游地区、中国黄河以南地区、叶尼塞河下游地区、西西伯利亚平原地区以及印度半岛西北部地区的土壤湿度对华北夏季气温预测效果较好;中国黄河以南地区、叶尼塞河下游地区、印度半岛西北部地区、贝加尔湖东北地区以及贝加尔湖以西地区的土壤湿度对江淮夏季气温有较高预测技巧。所建立的两组集合预测模型均显示了较好的实际预测能力:华北气温预测模型预测气温距平的同号率为8/10,平均均方根误差为3.4%;江淮气温预测模型预测气温距平的同号率为7/10,平均均方根误差为2.7%。并且两组模型预测出的华北和江淮气温的预测评分(PS)均超过80分,而国际上通用的距平相关系数(ACC)均在0.3以上。这说明土壤湿度因子中包含对我国夏季气温有用的预测信号,可以考虑将土壤湿度应用于夏季气温预测业务中。     

近44年青藏高原东部积雪的年代际变化特征及其与降雪和气温的关系

选取青藏高原东部地区1967~2010年61个测站的积雪数据,分析比较了整年和不同季节高原积雪的年代际变化特征及其与降雪和气温的关系,结果表明:除了秋季以外,高原东部积雪表现出“少雪-多雪-少雪“的显著年代际变化特征,80年代末发生的由少到多突变仅在冬季积雪中表现显著,20世纪末发生的由多到少突变在冬春两季积雪中均表现显著;降雪和气温的变化是影响高原东部积雪的重要因素,降雪变化的影响更加显著,尤其是秋季降雪;在冬春季降雪偏多时段,降雪的变化主导着积雪的变化;在冬春季降雪偏少时段,气温变化的影响增大,某些时段会超过降雪,甚至达到主导积雪变化的程度。      

我国南方地区1960-2009年冬季气温分析

利用1960~2009年我国南方地区277个测站逐日气温资料,通过旋转经验正交函数(REOF)将南方冬季(12月、1月、2月)地区划分成4个区域,采用气候趋势系数、气候倾向率和Mann-kendall(MK)法对日平均气温,日最高气温和日最低气温的时空分布特征进行研究。结果发现:三类气温整体皆自东南往西北方向递减;昼夜温差为减小趋势,减小显著区域为青藏高原、川西高原、川东、江淮地区及沿海局部区域;南方地区冬季整体呈升温趋势,上升趋势最大的为日最低气温0.411℃/10a,其次是日平均气温0.316℃/10a,最小的是日最高气温0.228℃/10a,而上升幅度最大为地形复杂海拔较高的青藏高原、云南和川西地区,其次是沿海地区、长江和黄河中下游地区,升温幅度最小的为川东、贵州、重庆、广西等地,而青海省河南站近50年为降温;日最低气温突变比日平均气温突变发生早,在1990年左右,而突变发生最晚的是日最高气温,在1997~1999年。      

广东梅江中上游河段气温、降水、径流变化趋势及周期性分析

运用梅江中上游河段两个国家气象站和两个水文站的时间序列数据,应用累积滤波器、Kendall的秩次相关和小波分析等方法对该河段气象水文要素的长期变化趋势及周期性进行了分析。结果显示:1梅江中上游河段降水量、径流量呈不同程度的减少趋势,而气温则表现出较明显的上升趋势,其中两个水文站径流量的减少趋势和气温的增加趋势十分显著,均通过了置信度为95%的显著性检验;2该河段气温、降水、径流序列周期变化不一,年均气温只有28a的主周期,年降水变化的主周期依次为28a、12a、7a和4a,尖山站和水口站径流量变化的主周期很接近,尖山站依次为28a、20a、12a、8a和5a,水口站依次为29a、20a、12a、9a和5a;3另一方面,在河段气温上升、降水量几乎保持不变的情况下,两个水文站的径流量明显减少,这是人类活动所致还是气候变化的影响,还有待进一步研究。     

北京地区夏季降水与气温的对应关系

随着全球气候的持续变暖,各种高影响天气气候事件的发生频率和强度均有明显增强。由于大气热力条件与降水的变化有着密切的联系,开展降水与气温对应关系的研究具有重要的科学意义。本文应用北京地区20个气象站1978—2012年夏季逐日降水及气温资料,分析了不同量级降水与气温的对应关系及城、郊区间的差异。结果表明:(1)北京地区降水量随气温的升高有一个先升后降的过程。中雨及以上量级的降水,当气温达到临界值后雨量保持平稳,随气温变化不明显。而当气温进一步上升到一定程度后,降水量开始随气温升高而迅速减弱。越是强度大的降水,其在达到峰值前随气温的增速越接近Clausius-Clapeyron变率。(2)降水频率、强度随气温变化的临界值各不相同。当气温超过临界值后,降水频率及强度均开始减弱。(3)城、郊区间不同量级的降水随气温具有相似的变化趋势,但到达临界值前城区降水随气温的增速比郊区更大,表明城区降水对气温的敏感性比郊区更强。鉴于城市化对区域气候的主要影响是导致热岛效应的增强,这将有助于我们从另一个角度探讨城市化效应对降水的影响机制。     

2015年中国气候主要特征及主要天气气候事件

2015年,全国平均气温较常年偏高0.9℃,为1961年以来最高值,华南年平均气温为历史最高,东北、华北和西北为次高值;四季气温均偏高。全国平均降水量648.8 mm,较常年偏多3%;长江中下游大部及广西、新疆等地降水量偏多,西南西部及海南、辽宁等地降水偏少;冬、夏季降水偏少,春季接近常年同期,秋季偏多明显。2015年,南方暴雨过程多,夏季出现南涝北旱,上海、南京等多个城市内涝重;华北、西北东部及辽宁夏秋连旱影响较重;11月江南、华南出现强降雨,秋汛明显;盛夏,新疆出现持续高温天气,但长江中下游地区连续两年出现凉夏;登陆台风偏少,但登陆台风强度强,"彩虹"致灾重。2015年,我国共出现11次大范围、持续性霾过程,11-12月我国中东部雾-霾持续时间长、范围广、污染程度重,11月27日至12月1日华北、黄淮等地的雾-霾天气过程为2015年最严重的一次。     

近50年秦岭南北不均匀增温及对城市化响应

根据1961—2012年陕西省均一化气温数据分析了秦岭南北两侧平均气温、最高气温、最低气温的年、季节变化特征,结果表明:秦岭南北两侧年平均气温、最高气温和最低气温均呈增加趋势,增加幅度南北分布不均,北麓温度增幅较南麓显著;气温季节变化存在一定差异,平均气温在春季和冬季增温显著,最高气温在春季增温显著,最低气温在冬季增温显著,秦岭南北两侧春季、秋季气温日较差变大,冬季和夏季气温日较差变小。为了进一步明确气温变化的原因,结合DMSP (defense mete-orological satellite program)/OLS (operational lines-can system) 数据将秦岭南北两侧分为5个区域,分别计算每个区域内城市化对气温变化的影响以及城市化影响的贡献率表明:秦岭北麓城市化过程较秦岭南麓快,城市化发展的差异,导致了城市化对秦岭南北两侧温度影响的不均匀性,秦岭北麓气温变化受城市化影响程度明显高于秦岭南麓,影响主要以平均气温和最低气温为主,城市化发展的差异加剧了秦岭南北两侧气温变化的非均匀性。     

基于ECC方法的青藏高原冬季气温可预报性研究

选取前期9、6和3个月欧亚大陆地表温度、东北半球500 h Pa高度场、热带印度洋海表面温度和西太平洋海表面温度作为预报因子,使用变形的典型相关分析(BP-CCA)方法,并选取各因子预报效果最好的时期作为关键时期,建立起各因子和青藏高原冬季气温之间的统计降尺度模型。之后用交叉验证和集合典型相关分析(ECC)方法评估模型实际预报能力。进一步用独立样本检验来评估模型更长时间尺度的年际变化预测效果。结果表明,BP-CCA方法能很好地识别出不同因子影响青藏高原的空间模态。其中,温度积雪反照率的正反馈机制体现了欧亚大陆地表温度的可预报性;东北半球500 h Pa高度场环流型不利于高纬的冷空气入侵高原地区;热带印度洋海表面温度反映出典型的印度洋偶极子对高原气温的调控作用;西太平洋海表面温度通过控制副热带高压的位置,从而影响高原冬季气温。各因子预报场和观测场的相关系数在交叉检验和独立样本检验中分别约为0.5和0.3,均有一定的预报技巧。而利用ECC方法能综合各因子所提供的预报信息,从而得出更为可信和稳定的预报。     

三原县近43年来气候变化特征分析

利用1972—2014年三原县气象站地面气象观测站逐日气温、降水量、平均风速、日照时数等资料,采用5年滑动平均、一元线性回归等方法,分析三原县近43年的气候变化特征。结果表明：近43年来三原县温度变化特征为明显的上升趋势,气候倾向率为0296 ℃/10 a;年降水量、日照时数,平均风速、干燥指数均呈减少趋势,气候倾向率分别为-3959 mm/10 a、-30872 h/10 a、-0048 （m/s）/10 a和-0448（10 a）-1。20世纪80年代气温较低,主要由夏季降温所致;21世纪气候变暖,四季均有贡献,以春季贡献最大。80年代降水偏多,春季贡献最大;90年代降水的减少,主要由秋季降水减少造成。春季风速变化对年平均风速变化影响较大。80年代日照时数减少,夏季贡献最大;90年代日照时数减少,春季贡献最大;21世纪日照时数增加,春季贡献最大。80年代末以前为冷湿期,80年代末到2000年为相对暖干期,2000年以后向暖湿发展。