全球气候模式对未来中国风速变化预估

利用世界气候研究计划之第三次耦合模式比较计划 (WCRP/CMIP3) 提供的, 参加IPCC AR4的19个气候模式和国家气候中心为IPCC第五次报告研发的新一代气候模式 (BCC_CSM1.0.1) 及模式集成, 考虑高排放 (A2)、 中等排放 (A1B) 和低排放 (B1) 三种人类排放情景, 预估21世纪中国近地层 (离地10 m) 风速变化。预估结果表明: (1) 21世纪全国平均的年平均风速呈微弱的减小趋势, 且随着预估情景人类排放的增加, 中国年平均风速减小趋势越显著。 (2) 冬季 (夏季) 全国平均风速呈减小 (增大) 趋势, 人类排放量越多, 冬季 (夏季) 风速减小 (增加) 程度越大。21世纪我国风速夏季 (冬季) 增大 (减小) 与全球变暖的背景下未来亚洲夏季风 (冬季风) 增强 (减弱) 有一定关系。 (3) 与20世纪末期 (1980～1999年) 相比, 21世纪初期 (2011～2030年) 中国区域年平均风速A2情景下略偏小, A1B和B1情景下年平均风速无明显变化; 21世纪中期 (2046～2065年) 和后期 (2080～2099年), 三种排放情景下中国年平均风速均比20世纪末期风速小。 (4) 21世纪初期、 中期和后期均表现为冬季 (夏季) 平均风速比20世纪末期冬季 (夏季) 平均小 (大)。 (5) 夏季中国中北部和东北地区风速偏大, 其余地区风速无明显变化或略偏小; 冬季除了东北北部和西藏东南部外, 中国大部地区风速偏小。绝大部分地区超过50%模式一致地预估上述风速变化形式, 具有一定的可信度。     

时空投影模型(STPM)的次季节至季节(S2S)预测应用进展

随着数值天气预报技术和季节动力预报系统的发展,短期天气预报及长期气候预测的能力持续提高,然而介于两者之间的次季节至季节(S2S,两周至三个月)预测技巧偏低,成为当今气象学界和业务服务的难题。南京信息工程大学国家特聘专家李天明教授团队于2012年研发了基于时空投影技术的统计预报模型(STPM),成功地对中国大陆降水和气温距平,以及区域极端降水、夏季高温、冬季低温和西太平洋台风群发事件等高影响天气进行提前10~30 d的预报,并在国家气候中心及多个省份开展了业务应用。STPM也成功应用于台湾春雨预报、南海季风爆发和ENSO预测等季节至年际变化的预测。本文对S2S预测的理论基础、STPM的发展和应用进行了完整的介绍,并讨论了S2S预测业务中所面临的挑战和未来展望。     

2050年前中国雾日变化趋势的预估

 利用1971-2005年中国591个气象台站的雾日资料以及逐日最低气温、相对湿度、平均风速资料,分析了35 a来中国各区域年雾日数与这些因子的相关关系,并利用IPCC第四次评估报告所提供的模式数据资料,针对3种不同的排放情景,对21世纪上半叶各区域年平均雾日进行预估。结果表明：对划分的9个雾区的年雾日数的回归方程的拟合效果较好,可以用来进行预估;未来50 a中国大部分地区雾日呈明显减少的变化趋势,在A1B,A2和B1情景下,雾日减少的平均幅度分别为16.2%,13.4%和12.9%。未来50 a中国雾日预估结果的空间分布显示：3种情景下未来中国大部分雾区雾日数都将减少,个别地区雾日数有增加趋势,其中A1B情景下雾日减少区的减少趋势最明显,而B1情景下雾日增加区的增加趋势最明显。     

Robustness of Precipitation Projections in China:Comparison between CMIP5 and CMIP3 Models

Three sources of uncertainty in model projections of precipitation change in China for the 21st century were separated and quantified: internal variability,inter-model variability,and scenario uncertainty.Simulations from models involved in the third phase and the fifth phase of the Coupled Model Intercomparison Project(CMIP3 and CMIP5) were compared to identify improvements in the robustness of projections from the latest generation of models.No significant differences were found between CMIP3 and CMIP5 in terms of future precipitation projections over China,with the two datasets both showing future increases.The uncertainty can be attributed firstly to internal variability,and then to both inter-model and internal variability.Quantification analysis revealed that the uncertainty in CMIP5 models has increased by about 10%–60% with respect to CMIP3,despite significant improvements in the latest generation of models.The increase is mainly due to the increase of internal variability in the initial decades,and then mainly due to the increase of inter-model variability thereafter,especially by the end of this century.The change in scenario uncertainty shows no major role,but makes a negative contribution to begin with,and then an increase later.     

高斯投影的复变函数表示

借助复变函数理论讨论高斯投影的复变函数表示,与传统的高斯投影实数域表达式相比,本文导出的高斯投影正反解表达式形式紧凑,公式简单,特别是基于复变函数建立的尺度比和子午线收敛角公式能表示为闭合形式;当e=0时,高斯投影正反解公式均为简单准确的闭合表达式。最后,通过算例对导出的新公式进行验算。     

基于支撑向量回归的高光谱混合像元非线性分解

提出了基于支撑向量回归的高光谱混合像元自动分解.首先利用投影迭代的方法自动寻找到影像的典型地物光谱,然后利用Hapke近似函数模拟出非线性的训练和测试数据.支撑向量回归的混合像元分解方法与基于基函数分解方法的不同点是不需要预先确定非线性的映射形式,它通过核函数,把像元矢量从低维空间映射到高维特征空间,使得在特征空间中构造的线性光谱组合对应着原始空间（像元空间）的非线性组合特性,从而揭示了典型地物光谱之间的高阶性质,提高了混合像元的分解精度.实验结果证明,这种方法具有很高的混合像元的分解精度.利用模拟数据作分解精度的评价,表明97%以上的像元分解绝对误差不大于10%,而各类总体平均平方根误差均小于3.5%.     

常用海图投影平面上大椭圆航线的表象与曲率分析

利用空间矢量方法推导出了椭球面上只与起止点地理坐标有关的大椭圆航线方程,代入4种常用海图投影的正解公式,得到不同投影平面上的大椭圆参数方程;利用上述参数方程进而推导出了不同投影面上大椭圆航线的曲率与曲率半径公式。选取伦敦到纽约的大椭圆航线为例,通过绘制不同投影面上的大椭圆航线并分析其曲率、曲率半径变化曲线可知,大椭圆航线在日晷投影上的表象为曲率处处为0的直线,而在其他投影面上的表象为曲率较小但不断变化的曲线。利用推导的曲率半径公式可以计算各类大椭圆航线上任意位置的“代曲直距”,方便在不同比例尺的海图上对大椭圆航线进行量测和绘制,提高作图效率。     

不同气候情景下华北平原蒸发与径流时空变化分析

基于中国气象局国家气候中心生成的IPCC第四次评估报告中23种气候模式的情景集成数据,采用Schreiber公式和Thornthwaite方法计算实际蒸发和径流,分析了2001-2060年SRES A1B、A2和 B1这3种情景下,华北平原气温、降水、蒸发与径流的时空变化。结果表明：未来华北平原气温呈升高趋势,且冬半年升温幅度大于夏半年;降水亦呈增加趋势,而冬半年降水增加幅度小于夏半年;与此相应,华北平原蒸发和年径流呈增加趋势,增幅和空间差异随时间推移而增大,到2041-2060年蒸发将上升7.1%～9.4%,径流将增加8.7%～10.7%。     

中国地球气候系统模式的发展及其模拟和预估

地球气候系统模式是开展多学科、多圈层集成研究的重要平台,其发展是国际地学领域特别是全球变化领域竞争的前沿。中国的地球气候系统模式研发工作始于20世纪80年代,最近10年得到快速发展。研发格局上已经形成中国科学院、有关部委和高校三足鼎立的局面。文中在简要回顾中国地球气候系统模式早期发展历史的基础上,总结了中国参加第6次耦合模式比较计划的9个地球气候系统模式的技术特点,初步评估了中国4个模式对全球和东亚气候模拟的基本性能,分析了其在4种共享社会经济路径情景下对全球降水与温度的预估变化及其与平衡态气候敏感度的联系。最后,结合国际态势,从发展的角度提出未来中国气候模式研发工作需要加强的8个方向。     

基于等距圆的极球面投影距离量测方法

研究了极球面投影海图上准确便捷地量测距离的方法。推导了极球面投影下大圆航线和等角航线的方程,形状分析表明极区宜采用大圆航线量测距离;根据极球面投影下直线的几何意义推导了其距离计算公式,距离差值分析表明可用直线代替大圆航线准确量测距离;根据极球面投影上小圆线投影为圆的性质,提出了一种基于等距圆的准确便捷的距离量测方法,以满足极球面投影海图的极区导航应用需要。