多种模式降水预报的稳定性特征研究

预报的稳定性是指对同一时段在不同时间发布的多时效预报结论的一致性,是模式预报质量的一个重要方面,较大的不稳定性会给使用者造成困扰。为深入了解业务常用模式的稳定性,使用相对标准偏差指标计算不同时效预报的降水量波动大小,并改进了Flip-Flop指数（改进后简称FFnorm）,计算多时效降水量预报变化趋势的翻转程度,衡量预报变化趋势的稳定性,对2种全球模式（ECMWF、NCEP-GFS）、3种区域模式（CMA-MESO、CMA-SH9、HHUPS-ST）,在中国6个气候分区中降水预报的稳定性进行对比分析,分为实况有降水和暴雨及以上降水2种情况进行了讨论。结果表明：实况有降水时,相对区域模式来说,全球模式的多时效降水预报的相对标准偏差较小,即模式降水量预报的波动较小;各模式对西南区的西部、东北区的东部以及华南区的南部预报的波动性相对较小,西北区的西部波动性较大。就多时效降水量预报变化趋势而言,2种情况下均为CMA-MESO、NCEP-GFS和 ECMWF的稳定性较好,其FFnorm指数小于HHUPS-ST和CMA-SH9模式,其中CMA-MESO对西南区、华南部分地区降水量预报变化趋势的稳定性较为突出;CMA-SH9的指数最大,多时效降水量预报变化趋势稳定性较差;各模式对长江中下游地区的FFnorm指数相对较大,多时效预报趋势的稳定性较差。有降水时,CMA-MESO随时效临近的降水量预报变化趋势稳定（单调递增、单调递减或不变）的频次最多,其次是NCEP-GFS,2种降水情况下,该2种模式的降水量预报均为随时效临近单调递增次数大于递减次数,且CMA-MESO单调递增特征尤其显著。以上特征能够为模式调试和预报决策提供参考。     

基于印度洋海温信号的我国西北地区东部夏季降水组合降尺度预测方法研究

利用国家气候中心第二代气候模式预测业务系统(BCC-CPSv2)预测产品,引入印度洋海温信号,采用组合降尺度方法建立了西北地区东部汛期降水预测模型。该预测模型对1991—2017年西北地区东部夏季降水的回报技巧较BCC-CPSv2预测技巧显著提高,空间相关系数由0.42提高到0.75,均方根误差明显减小,最多下降达80%。预测模型对降水空间分布型的预测能力较好,很好地回报了典型年份（1987年和2010年）夏季的降水距平百分率分布。通过抓住气象变量的空间分布特征,组合降尺度方法可以修正动力模式产品的预测误差,为西北地区东部夏季降水预测提供科学依据和技术支持,具有较好的应用前景。     

EISCAT雷达观测到的极区电离层等离子体反常对流

综合分析EISCAT雷达与卫星当地测量数据,并利用磁层磁场模式对磁力线进行追踪,研究了发生在极光椭圆朝极盖边界附近电离层中,一例反常的背离太阳流动的强等离子体对流事件,及相关的太阳风-磁层-电离层耦合过程.结果表明,磁暴期间IMFBz指向南时观测到这一反常高速对流,及其相应的等离子体性态特征,很可能是向阳侧磁层顶磁重联过程在电离层中的印记.     

探空仪湿度测量误差研究现状及其对云识别的影响

云在地球系统能量平衡和水循环中扮演着至关重要的作用,其特征的准确获取对于理解大气物理过程、改进天气和气候模拟具有重要意义。地基云遥感反演是了解云特征、评估卫星云观测能力的重要手段。自20世纪80年代以来,地基云遥感反演获得快速发展,各种地基云遥感反演方法涌现,在2010年前后达到一个相对瓶颈期,已有的地基云遥感反演方法有几十种之多。从遥感手段上来说,地基云遥感包括主动遥感和被动遥感。从遥感对象上来说,地基云遥感包括宏观特征遥感反演和微观特征遥感反演。就宏观特征来说,可以分为三个类别：云识别或云量的探测方法、云边界的确定方法以及云相态的反演方法。就微观特征来说,地基云遥感反演方法基本分为两大类型,最优化求解法和经验参数化方法。任何一种云遥感反演方法都有其相对优势和不足,对其进行b了总结归纳,论述地基云遥感反演的进展。不同地基云遥感反演产品直接存在着巨大差异,远大于单个遥感反演方法所给定的不确定性信息,表明现有地基云遥感反演仍然存在巨大挑战,归纳提出了云遥感反演中存在的若干挑战,以期为未来云遥感的发展提供了方向参考。

     

长株潭城市化进程中极端降水变化特征

利用陕西省延安市12个气象站建站至2013年7月的降水资料和延安市降水引发的地质灾害资料,从1 h、3 h、6 h、12 h、日最大降水量、3 d连续最大降水量和月降水量等方面分析了延安市2013年7月连续降水的极端性和致灾特点。结果表明：延安市2013年7月全市平均降水量419 mm,为1 000 a一遇极端降水。过程累积地质灾害次数(D_L)和过程累计降水量(R_L)关系密切,两者关系可以用分段函数描述。延安市R_L＜137 mm时,无群发地质灾害;137mm≤R_L＜200 mm且日降水量(R_R)＜50 mm时,有群发地质灾害但较少;R_L≥200 mm或200 mm＞R_L≥137 mm且R_R≥50 mm时,群发地质灾害多。经济比较发达、防灾减灾能力较强的延安市宝塔区2013年7月降水量568 mm,超过1 000 a一遇,其R_L＜332 mm时,无群发地质灾害;R_L≥332 mm时,群发地质灾害多。

     

湖北永兴洞降水对2015年厄尔尼诺的响应

通过对湖北永兴洞为期3年（2013年6月至2016年7月）的地表降水δ¹⁸O观测,发现该地点降水δ¹⁸O在2015夏季显著偏正。利用HYSPLIT后向轨迹方法对永兴洞降水水汽来源进行分析,结果表明在厄尔尼诺事件的影响下2015年夏季来自远源印度洋的水汽显著减少,而近源太平洋水汽相对增多,即降水δ¹⁸O因"环流效应"而偏正。本研究提供的观测证据表明永兴洞石笋δ¹⁸O记录在重建ENSO主导下的亚洲季风大气环流方面具有重要潜力。

     

新、旧气候态的差异及其对新疆气候评价业务的影响

摘要：利用新疆100个国家气象站的月、季、年气温、降水要素1991─2020年和1981─2010年平均值资料,从区域平均和空间分布两方面对2个气候平均值进行对比分析。结果表明：全疆的平均气温一致增加,且大部地区增温显著,春季增幅最大,秋季最小,北疆增幅略大于天山山区和南疆。全疆降水增幅3.1%～5.0%,冬季增幅最大,秋季最小,天山山区增幅大于北疆和南疆。月气温,2、3、4、6月升幅较大,5─10月较小,月气温差值空间型分为三型：全疆一致增加型、全疆大部增加型和全疆大部减少型。月降水,2、8、11月增幅较大,月降水差值空间型分为三型：全疆大部增加型、全疆大部减少型和北疆大部减少南疆部分增加型。气候平均值更替后,气温距平和降水距平百分率偏高的特征将弱化,其等级整体由正距平向负距平方向调整,基于旧气候态下的评价结论也需重新评估。     

Statistics of extremes and estimation of extreme rainfall: II. Empirical investigation of long rainfall records / Statistiques de valeurs extrêmes et estimation de précipitations extrêmes: II. Recherche empirique sur de longues séries de précipitations

Abstract

Abstract In the first part of this study, theoretical analyses showed that the Gumbel distribution is quite unlikely to apply to hydrological extremes and that the extreme value distribution of type II (EV2) is a more consistent choice. Based on these theoretical analyses, an extensive empirical investigation is performed using a collection of 169 of the longest available rainfall records worldwide, each having 100–154 years of data. This verifies the theoretical results. In addition, it shows that the shape parameter of the EV2 distribution is constant for all examined geographical zones (Europe and North America), with value κ = 0.15. This simplifies the fitting and the general mathematical handling of the distribution, which become as simple as those of the Gumbel distribution.     

北大西洋-东亚和北亚型遥相关的机制及其对新疆夏季旱涝的影响

北大西洋-东亚和北亚（简称NAENA）型遥相关是夏季欧亚大陆对流层上层经向风异常的第二主导模态,对欧亚大陆多尺度气候变率有显著影响。本文在分析NAENA型维持的动力学机制的基础上,研究了该遥相关型对新疆夏季旱涝异常的影响及其可能机制。大气波列的涡度收支分析表明,气候态的旋转纬向风引起的扰动涡度平流可以被扰动旋转经向风引起的平均涡度平流所补偿。能量转换过程分析表明,该大气波列有效地从平均流中提取有效位能,通过斜压能量转换过程得以维持。大西洋海温异常三极子模态则是NAENA型维持的重要外强迫因子。回归分析表明NAENA型遥相关能通过促进南疆夏季降水,显著影响新疆的旱涝异常。NAENA型位于中亚的气旋性低压一方面增强了南疆地区的垂直上升运动,同时气旋性环流将更多的水汽输送到该地区,有利于水汽在对流层中低层的异常辐合,进而对南疆的降水有促进作用。     

2017年江西汛期设区市城区暴雨回波特征分析

使用江西WebGIS雷达拼图和自动站雨量、雷电监测、强天气监测等数据,以及MICAPS常规天气图资料,对2017年3—7月江西汛期11个设区市26次城区暴雨过程的雷达回波特征进行分析。结果表明:2017年江西汛期共出现52日暴雨过程,其中江西11个设区市所在地城区出现26次暴雨。在这26次城区暴雨个例中,有23次伴随出现短时强降水,有3次降水比较均匀。暴雨维持时间长短不一,最长的有15 h,最短只有3 h,平均是10 h。有5次出现大风天气,21次没有大风出现。雷达回波特征主要有3种:块状(强单体、超级单体)、带状(飑线、回波带)、絮状(絮带、絮团)。这3种回波形态特征,出现率最高的是絮状回波,即比较宽、嵌有中等强度的对流单体絮带状回波带,强度40～55 dBz,出现16次,概率62%;其次是窄而长、紧密排列由强单体组成的飑线回波带,强度50～60 dBz,出现8次,概率30%;块状(强单体、超级单体)回波强度最强,中心强度达到60～70 dBz,出现2次,概率8%。