基于注意力机制与自适应时序分解的气温预报模型

针对传统方法在捕捉气象序列长期依赖关系及泛化性能上的不足,提出了一种基于稀疏注意力与自适应时序分解的气温预报模型（ATFSAS）。该模型整体采用编码器 解码器架构,结合稀疏注意力机制以有效捕捉气象观测数据间的长期依赖性。为减少编码过程中造成的冗余,提出了一种信息蒸馏方法。通过结合多层解码器与自适应时序分解单元,逐步细化预报信号中的周期性和趋势性分量,实现了较为精准的气温预报。基于德国耶拿气象数据集,进行24 h精细化气温预报,其平均绝对误差为1.7108℃。基于中国地面气候资料日值数据集,进行中短期日平均气温预报和多地区单日平均气温预报,相比传统模型LSTM,ATFSAS模型预报结果的平均绝对误差分别提升了35.56%和23.66%。     

基于组合统计降尺度的华西南部地区冬季气温预测技术研究

利用1982—2017年华西南部地区冬季气温和NCEP再分析资料以及CFS模式实时预测资料,通过SVD诊断分析,选取影响华西南部地区冬季气温的同期关键区大气环流和前期海温及OLR因子场,建立预测与观测场相结合的组合统计降尺度预测模型。该统计降尺度预测模型对1982—2017年的回报结果显示：与观测场的空间相关系数较CFS模式原始预测结果有显著提高,多年均值从-0.06提升到0.38,最高可达0.85。同时,此降尺度预测模型可较好地回报出华西南区冬季气温的空间分布型。     

5月南极涛动对青藏高原西部夏季气温影响的诊断分析

青藏高原是全球气候变暖最敏感的地区之一,是北半球夏季最大的热源,其气候响应受到广泛关注。然而,有关南极涛动与青藏高原夏季气温的关系和机理知之甚少。为了研究南极涛动与青藏高原夏季气温的关系,基于1979—2020年英国东安哥拉大学气候研究中心（CRU）的逐月气温、美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的逐月海表面温度和大气环流再分析数据以及南极涛动指数等数据,采用相关、回归、合成分析等方法进行研究。结果表明,北半球夏季青藏高原西部气温与5月南极涛动存在显著负相关,即当5月南极涛动异常偏弱时,夏季青藏高原西部气温异常偏高。其影响过程为,南极涛动为正位相时,在南印度洋中高纬地区出现“负-正-负”的经向“三极子”海温模态,该模态可持续到夏季,在印度洋形成异常的纬向-垂直环流,相应在热带西印度洋和东印度洋-海洋性大陆之间的降水异常导致热带正“偶极子”降水模态,通过该降水模态在青藏高原西部引起异常反气旋环流和下沉运动,有利于高原西部气温偏高。研究结果显示,海洋的热惯性在“延长”南极涛动影响过程中起着重要的桥梁作用,可为青藏高原夏季气温预测提供科学依据。     

基于机器学习的格点气温预报订正方法

使用2017年9月至2021年3月国家级业务化运行的智能网格实况分析产品和欧洲中期天气预报中心全球模式(EC)产品,根据湖北省的地理分布特征构建6个分区,采用基于LightGBM机器学习算法建立的气温预报方法,生成湖北省0.05°×0.05°格点气温预报产品。利用2021年4—9月的预报产品和格点实况资料进行检验,结果表明:基于机器学习的气温预报方法(MLT)取得了较好的预报效果,其在0～72 h时效内优于中央气象台下发的气温精细化指导预报(SCMOC)和EC产品;MLT在山区的误差较平原大,但山区的订正幅度大于平原,日最高气温的订正幅度大于日最低气温的订正幅度;4—9月MLT、SCMOC、EC产品的平均绝对误差(MAE)日变化都呈现了白天偏高、夜间偏低、午后凸起的单峰特征,MLT的MAE值较SCMOC和EC产品的更低,并且在转折性天气中仍具有优势;站点检验与格点检验结论一致,基于格点建模的气温预报产品对站点预报同样得到了订正。机器学习在格点气温的模式订正方面可以作为一个行之有效的手段。     

中国春季气温异常变率的非线性特征

运用一种基于神经网络的非线性主成分分析法(NLPCA)对中国1951-2003年53 a春季气温距平场进行分析,结果表明,春季气温异常变率具有显著的非线性特征,当非线性主元u分别取最大值和最小值时,对应的空间气温异常分布型具有显著的非对称性.     

未来北极夏季陆面气温变化区域特征及其与北大西洋海面温度的关系

未来变暖背景下北极气候变化特征研究具有重要意义,基于国际耦合模式比较计划第六阶段（Coupled Model Intercomparison Project Phase 6,CMIP6）中对北极气候变化模拟能力较好的模式模拟结果,研究SSP2-4.5情景下21世纪北极2 m气温的时空变化特征及其影响因素。结果表明：（1）极地陆地的欧亚大陆（Eurasia,EA）和北美-格陵兰（Greenland,GL）对全球变暖具有不同的响应。EA在21世纪中叶前变暖趋势显著,之后主要表现为年代际尺度的冷暖振荡;GL则始终保持增暖趋势。EA、GL分区气温均存在年际、年代际（10~20 a）尺度上的波动,GL分区还存在20~40 a的准周期变化。（2）前冬北大西洋涛动正位相会引起次年夏季北大西洋呈南北向“-、+、-”三极型海面温度异常,并通过影响大气环流导致EA分区气温正异常,这种影响主要体现在年代际尺度上。（3）北大西洋多年代际振荡为正异常时,北美至格陵兰位势高度偏高,GL分区增暖,并且这种影响在21世纪70年代后更重要;北太平洋北部的海面温度正异常对GL分区增温也有贡献。     

汞矿区稻田土壤汞形态分布特征及对甲基化的影响

汞污染区稻米甲基汞超标现象普遍存在,汞在土壤中的形态分布被认为是影响甲基化过程的重要因素之一.本研究选取贵州省万山废弃汞矿区和土法炼汞区为研究区域,在水稻生长期间对稻田土壤剖面中总汞、甲基汞及形态汞进行测定,结合土壤环境因子指标,讨论土壤汞形态分布特征对甲基化的影响.研究表明,汞矿区稻田土壤中总汞和甲基汞均表现出随土壤...     

WP和NAO对中国东南部冬季温度的协同影响

利用NCEP/NCAR和ERA-Interim再分析资料,通过多元线性回归等分析方法,研究了西太平洋遥相关型(Western Pacific teleconnection,WP)和北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation,NAO)的不同配置对中国东南部冬季气温的影响.结果 表明:WP正位相年,...     

日照市近岸夜光藻生消特征及其与水温和营养盐的关联

为摸清日照近岸夜光藻赤潮爆发规律,以有效防控夜光藻赤潮,本研究在日照市近岸海域选择3个监测站点,监测水文气象因子、化学因子和浮游植物。结果显示：日照市海区夜光藻赤潮爆发区多位于近海海区。夜光藻赤潮爆发时间在3—4月份,夜光藻密度南低北高。日照市海区夜光藻属冷水种,6℃开始爆发生长,18℃消亡。三月初夜光藻优势度在0.2～0.3之间,三月中旬到四月初夜光藻优势度逐渐增大,最大达0.99。夜光藻爆发时,无机氮0.2～0.3 mg/L。夜光藻爆发初期活性磷酸盐浓度高于末期,且随着夜光藻密度增加而升高。磷元素是夜光藻爆发的限制因子。夜光藻赤潮过程复杂,受物理、化学、生物、气象等多重因素的综合影响。日照市夜光藻具有冷水性特征。     

EC细网格2 m气温产品在山东地区预报性能检验

利用2016年EC细网格模式2 m气温预报产品,分析了模式对山东地区最高气温和最低气温的预报性能,结果表明：(1)模式最高气温预报：年平均误差有两个正值中心,一是泰山山区附近,预报偏高6℃以上,另一个在青岛胶州湾西侧,平均偏高0.5～1.5℃。海岸线以内5～10 km偏低。最低气温方面：36.5°N以北偏高为主,以南偏低为主。(2)两个最高气温正误差中心有一定的季节变化,早春和晚秋时节强度弱于其他时间。鲁西地区正误差带在6—9月份消失,转为弱的负误差区,而4—5月最高。(3)最高气温预报准确率,冬半年优于夏半年;最低气温夏半年好于冬半年。依据模式误差特点,给出了气温主观订正参考值,订正后最高气温和最低气温预报准确率分别提高了4%～34%和2%～16%。(4)转折性天气时,最高气温预报：夏季的最高气温预报和回暖过程预报易偏低,冬季冷空气过程预报易偏高4℃,且降温幅度越大,偏高越明显。