中国西北春季降水与太平洋海温相关特征的研究

应用奇异值分解对中国西北3-5月的降水资料与太平洋海温进行了相关分析。结果表明：北太平洋与中国西北春季降水有较好的相关,在太平洋海温3-5月呈El Nino峰值位相时,除青海高原外,中国西北地区降水偏水;而当12-2月的海温呈El Nino成熟位相型时,次年西北地区3-5月的降水偏多;而当北太平洋海温12-2月呈La Nina型时,次年青海高原区3-5月的降水偏少。太平洋海温的西风漂流区、黑潮区、加利福尼亚海流区和北赤道海流区的海温的变化与中国西北地区3-5月的降水之间有明显的相关关系。其中黑潮区12-2月的海温与新疆北部的降水呈反相变化,即当黑潮区的海温低时,西北地区的新疆北部降水偏多。中国西北地区3-5月的降水对太平洋温变化的响应区主要的新疆北部、青海高原及其东北侧、沙漠盆地、河西西部等地。     

冬季黑潮区域海温异常对北太平洋风暴轴的影响

该文对15个冬季北太平洋风暴轴区域500 hPa天气尺度滤波位势高度方差与北太平洋海表温度进行了奇异值分解 (SVD) 分析.结果表明, SVD得到的第二对空间典型分布反映了冬季黑潮区域的海温异常与风暴轴的异常变化密切相关.进一步的分析显示, 黑潮区域海温异常可能通过加强风暴轴入口区的斜压性, 激发或加强500 hPa高度场上的WP遥相关型, 主要影响冬季北太平洋风暴轴在入口区的强度变化和南北位移.     

基于经验模态分解的西安市空气质量预报订正方法

为提高城市空气质量预报的准确率,研制了针对数值预报模式CAPPS2的订正方法,对2001—2007年西安市逐日PM10、SO_2、NO_2浓度均值和相应的降水、风速作经验模态分解(EMD)分析,用最大熵谱方法检验各本征模态函数(IMF)周期,计算其方差贡献率,制定订正方法并进行数值试验。结果表明:PM10浓度波动以周尺度为主,有明显周末效应,与主要清除过程匹配较好;SO_2、NO_2浓度波动与主要清除过程不同步;基于周末效应的订正规则对PM10、SO_2订正效果较理想,对NO_2订正效果不确定。     

基于EMD方法的我国年气温和东部年降水量序列的振荡模态分析

基于经验模态分解(EMD)方法,探讨了近百年来全国年平均气温序列以及东部地区年降水量序列的振荡模态结构特征。结果表明:全国年气温序列的振荡变化主要由第1,2,4本征模态分量构成,3~5年、8~10年的振荡以及百年内的升—降—升的年代际变化对整个气温变化起主要作用,近几年处于暖期。东部年降水量序列的振荡变化主要由第1,2本征模态分量构成,3~5年的振荡起主要作用,百年中有3个高值期,近几年处于多雨期。气温和降水原序列都没有明显的周期性,但其内在振荡分量却有某些周期性。     

冬季热带印度洋上层流场异常模态分析

利用复经验正交函数(CEOF)分解对冬季热带印度洋海洋上层流场异常做了模态分析和结果讨论,得到以下主要结果:该流场异常前两个模态均呈现赤道俘获波形式,其异常在赤道上最大,向南北两侧迅速衰减,呈现纬向流的形态;第一、二模态的性质分别是大洋赤道波动的半波和1波形态,这表明此时赤道波动异常在大洋流场异常中占有重要地位。冬季第一模态大洋垂直运动所导致的近表层海温异常与春、秋季不同,此时在赤道印度洋呈现正—负—正的经向分布态势,这与印度洋耦极子(Indian Ocean Dipole,IOD)的不同,并是IOD在冬季衰亡的直接原因。第二模态相应的海温异常则在赤道东印度洋呈现北负南正的分布态势。第一模态与南亚冬季风异常密切有关,为印度洋冬季风环流模态。第一、二模态都有明显的年际变化和年代际变化,年际变化均为3~5年,主要的年代际变化则分别为约18、22年,此外两者还均有约13年的年代际变化。本文第一、二模态年代际变化的主周期也是冬季北太平洋和冬季热带太平洋流场异常第二、一模态的主周期。     

中国北方干旱半干旱区降水的多年代际变化特征及其与太平洋年代际振荡的关系

基于最新版本的全球降水气候中心(Global Precipitation Climatology Centre Version 7,GPCC_V7)资料与欧洲中期数值预报中心20世纪再分析资料(ERA-20C)融合的百年尺度逐月降水资料(1901~2012年),运用集合经验模态分解方法(EEMD)、合成分析等方法系统分析了我国北方干旱半干旱区降水多年代际变化特征及与太平洋年代际振荡(PDO)之间的相互关系。结果表明:北方干旱半干旱区大多数区域降水都具有50~60年的平均变化周期,而PDO对大多数地区降水多年代际变化特征具有明显的调制作用;其中新疆北部和内蒙古北部的降水与PDO呈现出显著的正相关,而河套东西部地区的降水则与PDO的变化呈现显著负相关。进一步分析表明,当PDO为暖相位时,径向环流增强使得北冰洋水汽南下,当遇到低空北上的阿拉伯海域暖湿气流时,会造成新疆中南部的降水增多;另一方面,PDO暖相位时赤道西太平洋及印度洋区域通过对流加热的作用激发了太平洋—日本/东亚—太平洋(PJ/EAP)遥相关型的产生,这有利于渤海湾暖湿水汽输送至干旱半干旱区北部区域,增大降水概率;同时,当偏北和偏西气流在河套北部区域相遇时会形成降水中心。当PDO位于冷位相时,结论则反之。     

华北降水年代际、年际变化特征与北半球大气环流的联系

利用美国NCEP再分析月平均资料及我国华北地区26个测站月降水资料,采用奇异值分解（SVD）方法,研究了华北降水的年代际和年际变化特征与北半球大气环流的联系.结果表明,首先对降水和大气变量资料作相应时间尺度的分离是非常必要的,否则所得到的SVD结果不能反映年代际变化特征而只能反映年际变化特征;华北降水年代际和年际变化对应的大气环流异常有明显的差异;对应发生在20世纪70年代后期华北降水的一次年代际跃变,环流场均存在明显的跃变,而且有一个从地面向对流层上层传播的过程.     

倾角分解共反射面元叠加方法

共反射面元（Common Reflection Surface）叠加是一种独立于宏观速度模型的零偏移距剖面成像方法,传统的CRS叠加实现是以数据驱动的方式对属性参数进行自动搜索并对其进行优化合成相应的CRS叠加算子,通过该算子进行叠加能够得到信噪比和连续性更高的零偏移距剖面.但是数据驱动的实现方式带来了不可避免的“倾角歧视现象”,它造成了弱有效反射信号损失和运动学特征失真的问题.本文提出的倾角分解CRS叠加方法成功解决了上述问题,使CRS叠加方法更具实用价值.     

波流相互作用的大气系统中振荡模态的分析

把经验模态分解(EMD)方法用于波流相互作用的大气动力系统,对不同系统状态的流甬数解序列求其本征模态函数(IMF)分量,分析系统状态与IMF之间的关系,揭示流甬数的振荡结构.结果表明:随着系统的复杂性增大,构成解序列的IMF分量的个数相应增多.对于系统的定常态(Hadley流),每个流函数ψ分量的各个IMF分量都趋于零均值线;对于周期态(Rosssby流),ψ分量由1个周期性的高频IMF分量构成;对于振荡态,分量主要由2-3个较高频IMF分量构成;对于非周期流,ψ分量由多个非周期的IMF分量构成;对于周期-非周期状态,其本征模态有的有周期性,有的没有周期性.低频IMF分量表现ψ序列的长时间尺度的变化.     

基于水分平衡的云南干湿气候评价指标的研究

为了构建具有科学可比性和客观实用性的干湿气候评判指标。基于广义的水分平衡原理, 从干燥度表达式出发, 通过细化参量和参数化处理, 恰当地加入降水有效性和前期气候影响的修正项, 构建了适用于云南高原山地评价气候干湿度的修正表示式; 应用典型相关分析, 找到了一个与气候蒸发量高度相关的特征量ST=S×T(T, S分别为平均气温、 日照时数), 简化了气候干湿指数表达式的重要参量——气候蒸发量的模拟求算, 实现了由实时常规气象要素观测值对气候干湿指数的简易估算。经业务应用, 提出的干湿指数可客观反映非灌溉区农田土壤湿度状况和变化趋势, 对典型春\, 夏季连旱年干雨季转换期的气候干湿空间分布和逐月变化模拟效果良好。