随机误差对混沌系统可预报性的影响

根据非线性局部Lyapunov指数的方法, 以Logistic映射和Lorenz系统的试验数据序列为例, 研究了在初始误差存在的情况下, 随机误差对混沌系统可预报性的影响。结果表明: 初始误差和随机误差对可预报期限影响所起的作用大小主要取决于两者的相对大小。当初始误差远大于随机误差时, 系统的可预报期限主要由初始误差决定, 可以不考虑随机误差对预报模式可预报性的影响; 反之, 当随机误差远大于初始误差时, 系统的可预报期限主要由随机误差决定; 当初始误差和随机误差量级相当时, 两者都对系统的可预报期限起重要作用。在后两种情况下, 在考虑初始误差对可预报性影响的同时还必须考虑随机误差的作用。此外, 我们在已知系统精确的控制方程和误差演化方程的条件下, 研究了随机误差对可预报性的影响, 理论所得结果与试验数据所得结果相似。这表明在随机误差较小的情况下, 对系统可预报期限的估计相对准确, 但在随机误差较大的情况下, 可预报期限的估计误差也较大。本文利用三种不同的滤波方法对序列进行了试验, 结果表明, Lanczos高通滤波得到的高频序列与原始加入的噪声序列无论是在强度上还是在演变趋势上都表现得相当一致, 其能有效地去除高频噪音继而提高对系统的可预报期限的估计, 这对实际气象观测资料如何有效地去除噪音具有一定的启发意义。     

下半年Nino3区海表升温对东亚春季大气环流及山东春季降水的影响

通过分析下半年Nino3区(150o~90oW，5oS~5oN)海表温度(SST)升高引起的次年春季500 hPa高度、850 hPa及200 hPa经向风的异常特征，发现下半年Nino3区显著升温，可导致次年春季热带和西北太平洋副热带地区的500 hPa高度场升高，即西太平洋副热带高压偏强、偏西、偏北，东亚大槽偏弱、偏东；巴尔喀什湖至贝加尔湖的高度场降低，即该地区经常有低槽维持；亚洲至西太平洋地区盛行纬向环流。我国东部沿海地区及邻近海域的偏南风加强，而我国东北和华北地区的偏北风偏弱。这种高度场与风场的异常恰与山东4月降水偏多年所对应的异常特征相吻合，即下半年Nino3区显著升温通过影响次年春季大气环流异常，进而影响山东春季降水。资料统计表明，下半年Nino3区显著升温，次年山东及我国中纬度东部地区春季尤其4月的降水往往偏多。     

基于最新全球集合预报系统的可预报性评估

为了提供有价值且可靠的概率(或者不确定性)预报,最新的全球集合预报系统已在美国国家环境预报中心日常业务运行,以满足社会需求。通过对各个关键要素的概率预报统计检验,可为广大用户提供这些概率预报的信心指数。但是预报(或集合预报)能力不仅取决于我们使用的预测要素,而且与时间和空间分辨率,极端事件或者高影响天气,以及预报时效有关。以大尺度天气系统预报为例,通常选择北半球500 hPa位势高度距平相关指数或概率指数表征模式的预报能力。如参照北半球500 hPa位势高度的距平相关指数(60%AC)或概率预报技巧指数(25%CRPSS),美国全球集合预报系统能够提供大约10 d的技巧预报。从全球集合预报系统输出的各预报要素,满足不同时空尺度需求的角度进行讨论,其可预报性(或预报极限)能够为模式研发人员、一线预报员和用户提供参考。尤其是对大气可预报性的深入研究,对于从科学与技术角度全面提升数值预报系统水平非常重要。当能够确定可预报性(或是预报误差)的真实来源时,科学家(包括模式研发人员)就能够有针对性地修改与完善。将传统的可预报性研究与改进的能够更客观地表述预报不确定性的集合预报相结合,所得可预报性将提供另一种有价值的参考。可预报性研究总体表明,全球集合预报系统对行星波、大尺度和天气尺度的系统(或者过程)可能分别具备约15、12、10 d的预报能力。对于热带天气过程的预报,如果进一步改善模式偏差和物理参数化过程,其MJO(Madden-Julian Oscillation)预报技巧可以延长至32.5 d。     

初值对中国东部初夏土壤湿度可预报性影响

土壤湿度是影响天气和气候非常重要的因子之一,但目前针对土壤湿度可预报性的研究报道相对较少。该文在对BCC_CSM模式进行了适合的陆面初始化的条件下,设计了两组在中国东部地区采用不同土壤湿度初值的回报试验研究该地区土壤湿度的可预报性及初值对其可预报性影响问题。试验结果表明:BCC_CSM模式在真实的外场强迫下可以模拟出相对合理的土壤湿度;土壤湿度的可预报性在表层约为3候,随着深度的增加,土壤湿度的可预报性持续时间增加,在中层预报性甚至能达到月尺度以上;初值对于土壤湿度的预报存在影响,在表层影响时间约为2~3候,影响时间随着深度增加;浅层土壤湿度受降水的影响较大,浅层土壤湿度变化滞后降水变化约1~2 d,中层土壤湿度变化与降水变化存在5 d左右的滞后关系。     

乌鲁木齐10号泉水体细菌群落对地震的响应

以无震时期细菌群落及水文化学元素信息为背景,阐明有感地震时的泉水细菌群落映震特征． 2010年12月——2011年4月,乌鲁木齐周边先后发生了MS3.1和MS3.6两次有感地震．本文采用末端限制性片段长度多态性法(T-RFLP)分析了该时间段内乌鲁木齐10号泉中细菌群落结构、多样性、稳定性、优势类群及特殊类群变化特征．结果表明,水文地球化学指标对有感地震不敏感,泉水细菌群落结构稳定,地震对其优势类群及多样性影响均不显著,但无震时期部分类群（以82,170, 176, 462 bp为代表）在前后两次地震中丰度变化趋势相似,即震前有小幅上升,震后1——12天内出现极大值,之后丰度逐渐恢复至较低水平,且表现出与震级、震中距具有一定相关性．这表明部分泉水细菌对有感地震映震灵敏．      

水化学对水体着生微型生物群落组成与丰度的影响 ——以桂林毛村表层岩溶泉、砂页岩裂隙泉为例

用载玻片作人工基质,放置在桂林毛村岩溶生态试验场碳酸盐岩分布区表层岩溶泉水和砂页岩区裂隙泉水中,开展着生微型生物群落结构研究。通过对比研究发现:毛村表层岩溶泉水中p H、游离CO2、固定CO2、K+ 、Na+ Ca2+ 、Mg2+ 、Cl- 、HCO3- 、NO3- 和SO42- 浓度均较砂页岩区裂隙泉水的高; 砂页岩区水体中着生生物群落的种数和总个体密度均比岩溶区的低;富钙、偏碱性的岩溶泉水体中形成的着生藻类群落结构以硅藻门为主,而砂页岩区裂隙泉水的着生藻类群落结构则以绿藻门为主。岩溶泉水体的这种着生藻类群落结构的形成与岩溶泉水的富钙、偏碱性有很大的关系。      

气候学研究进展

回顾了80年代到90年代中期，气候学研究在几个方面的重要进展。共分析了五个问题：①20世纪气候变率，重点讨论年代际变率及气候突变；②ENSO模拟与预测，总结比较了各种模式的模拟与预测结果，着重讨论了90年代前半期ENSO发展的特点；③ENSO与季风，指出亚洲夏季风在ENSO循环中的重要作用；④气候可预报性研究，总结了月、季预报试验，介绍了用观测下边界强迫AGCM的研究结果；⑤气候变化成因分析，着重说明温室效应研究的不确定性及自然因子如太阳活动、火山活动在气候变化中的作用。     

四川鲜水河-安宁河断裂带温泉氢氧稳定同位素特征

温泉地下水同位素特征对确定断裂带地下水来源、循环过程和断裂带活动性至关重要.为了确定青藏高原东缘温泉的地下水同位素特征和流体来源,本研究采集了鲜水河-安宁河断裂带上温泉水、冷泉水、河流和积雪融水等样品,进行了氢氧稳定同位素和水化学组分测定,并进行了同位素特征的对比研究.分析结果表明,温泉水体δ18O变化范围为-19.0...     

1982-2006 年中国东部春季植被变化的区域差异

分析了中国东部1982-2006 年4-5 月归一化差值植被指数(NDVI) 的空间格局和变化趋势空间分布,通过聚类分析辨识了植被活动变化过程的主要模态,并探讨了他们与温度和降水变化的相关关系。结果表明：(1) 多年平均的春季植被活动呈现南强北弱的分布特征,由强到弱的过渡带大约位于34°~39°N;(2) 1982-2006 年,华北平原、呼伦贝尔草原和洞庭湖平原的春季植被活动呈显著增强的趋势,其中华北平原NDVI 增速高达0.03/10 年(r² = 0.52;p <0.001),长三角和珠三角地区则呈显著减弱的趋势,其中长三角地区NDVI减速达-0.016/10 年(r² = 0.24;p = 0.014);(3) 1982-2006 年春季植被活动变化过程的区域差异鲜明,并呈现层次性特征,首先是长三角和珠三角与其他地区的差异,前者呈减弱趋势,后者呈增强趋势,其次是呼伦贝尔草地、华北以及江南—华南地区与东北地区、内蒙古东部和东南部及长江下游地区的差异,前者持续增强,后者以1998 年为分界点先增强后减弱,再次是各个模态年际变率的差异;(4) 半湿润—半干旱的草地和农田区植被活动与降水量变化显著正相关,半湿润—湿润的森林区植被活动与温度变化显著正相关,温度或者降水最高能解释NDVI 60%的方差。