一种夏季大范围降水趋势分布的预报方法

综合考虑了影响夏季降水异常的大气、海洋因子和降水变化规律，提出了一种大范围降水异常分布的统计预报方法。用１９９１－１９９４年的独立资料检验，取得了满意效果。     

区域降水数值预报产品人工神经网络释用预报研究

利用T213、日本细网格降水预报等数值预报产品,采用人工神经网络方法进行预报释用。通过聚类分析方法对广西自治区测站进行分类,简化预报对象,对数量众多的T213数值预报产品采用自然正交分解(EOF)方法,浓缩大量因子的有效信息,并结合日本降水预报因子建立广西5~6月区域降水量级的逐日人工神经网络预报模型。运用与实际业务预报相同的方法进行逐日预报试验。结果表明,用这种数值预报产品释用方法建立广西3个预报区域的B-P人工神经网络预报模型对中雨以上降水量级预报的TS评分分别为0.55、0.5和0.26,比目前业务预报中参考使用的T213和日本数值预报产品降水预报具有更好的预报效果。     

基于动力统计模型重构的副热带高压中长期预报

基于T106数值预报产品500 hPa位势高度场序列,用EOF方法对位势场序列进行时、空分解,在考虑相邻时段位势场空间模态基本稳定的前提下,引入动力系统重构的思想,以EOF分解的空间模态时间系数序列作为动力统计模型变量,用遗传算法全局搜索和并行计算优势,进行了模型参数的优化反演,建立了EOF分解的时间系数的非线性预报模型。通过模型积分和EOF的时、空重构,实现了副热带高压活动场的中长期预报。试验结果表明,在短期预报(1—5 d)该模型与T106模式的预报效果大致相当;但对于中长期预报(≥5 d),其预报效果优于T106预报产品;特别是10 d以上的预报结果对副热带高压的形态和范围仍然能较为准确地描述。该研究方法对副热带高压等复杂天气系统和要素场预报提供了一种新的思路。     

北非和青藏高原感热振荡特征及与我国东部夏季降水的关系

利用EOF方法,分析了NCEP/NCAR 1948—2002年再分析资料中月平均全球地面感热资料,揭示了北非和青藏高原感热的振荡特征。分析了振荡关键区的感热距平与我国东部51个测站1951—2000年汛期降水距平的相关关系,用SVD方法分析了关键区感热距平场与我国东部51个测站全年各月降水距平场的空间耦合和时滞关系及关键区感热异常对我国东部降水异常的影响。结果表明,北非和青藏高原两个区域的感热变化呈负相关,它们对我国华北、江淮和华南三个区域的汛期降水滞后影响明显。感热对我国降水的影响以年代际为主。     

近50a江淮梅雨期暴雨的区域特征

利用江淮地区44个站1954-2003年近50a逐日降水资料，采用模糊聚类和经验正交函数分解（EOF）方法分析了江淮梅雨期暴雨的时空变化特征。结果表明：梅雨期暴雨量存在显著的区域差异，可以分为南、北两个区；梅雨期暴雨量具有显著的候际、月际、年际和年代际变化特征，南区暴雨量峰值出现在6月第5候，北区峰值出现在6月第5候和7月第1候；南区暴雨贡献率大于北区，而北区暴雨集中率大于南区；南区暴雨量长期变化呈显著的上升趋势，而北区变化不明显；南北两区暴雨量均存在不同时间尺度的振荡周期。     

5月热带印度洋大气大洋耦合环流的统计动力分析

对大气大洋耦合环流作直接的统计动力分析, 即将大气环流风场和大洋上层环流场看作一个整体, 作经验正交函数(矢量)展开, 从而可以得到在统计意义上的海气耦合模态和分析耦合的特征. 应用该方法对5月份热带印度洋区域(含南海)的大气大洋耦合环流进行联合统计动力分析, 得到以下结论: 第1模态是南海夏季风模态, 该模态时间系数序列有明显的两个态, 分别代表季风爆发前、后的大气、大洋环流并与南海夏季风爆发的迟早有密切关系; 在南海夏季风爆发偏早(晚)的年份, 印度洋表层到次表层的海温距平大多呈正(负)IOD形态, 印度洋赤道辐合带的上升运动和在该带南北两侧的动力性补偿下沉运动均偏强(弱); 总的说来该模态中大洋次表层到表层的流与地面风方向一致, 这表明该流是风生流. 第2模态反映ENSO在印度洋的延伸, 其时间系数序列也有两个态, 分别与Niño 3, 4区的海温异常相关较好.     

河南夏季高温日数的时空分布特征及500hPa环流型

对河南省40个代表站1961-2005年夏季≥35℃高温日数进行经验正交函数(EOF)展开分析,结果显示,前3个典型场基本能反映河南夏季高温日数分布的主要特征,前3个模态的累积方差贡献率达85%。据此,得出河南夏季≥35℃高温日数的时空分布类型为全省一致型、西北至东南差异型和西南至东北差异型。第一模态对应的时间系数序列的变化幅度最大,第二模态对应的时间系数序列的变化幅度比前一个时间序列要小。第一模态的时间系数演变显示,河南夏季高温日数平均呈减少趋势,且存在2~4 a、8~14 a的周期变化,目前河南夏季高温日数正处于偏多状态中。应用逐日20时500 hPa ECMWF北半球格点资料,对1991-2005年河南典型的大面积持续高温下的环流形势进行普查、分类,分别求各种类型下的环流平均场,从而得到河南省高温的两种环流型,即贝加尔湖高压型和副热带高压型。     

一次暴雨过程的EOF分析

在用21层η坐标细网格模式对1998年7月21～22日发生在武汉地区的一次持续性特大暴雨过程数值模拟的基础上， 利用较高时空分辨的模式输出结果对暴雨过程做经验正交函数分解（EOF分析）尝试。结果表明:EOF第1主分量的空间分布代表典型的暴雨环境背景场的低值系统；EOF第2主分量的空间分布与人字形切变线（西部为冷式切变，东部为暖式切变）相联系，是影响这次暴雨的重要形势场；利用相轨线分析方法发现，暴雨过程中EOF第1主分量和EOF第2主分量的时间系数在暴雨临近阶段，两者正相关，激发暴雨，在暴雨后期两者负相关，促使这次暴雨趋于减弱结束。     

基于分层EOF的深海声速剖面时变特征建模

针对目前局部海域小时间尺度声速场建模方法未顾及不同深度区间内声速变化规律的问题,本文根据实测深海声速剖面的统计特征,提出了声速剖面分层方法,并进一步基于经验正交函数（Empirical Orthogonal Function, EOF）提出了局部小时间尺度的声速剖面分层时变模型构建方法。利用南海实测全海深声速剖面数据,分析了分层EOF第一模态系数和等效平均声速的日变化特征,并比较了不同拟合模型的精度。最后,利用试验海区的温度和潮汐数据分析了声速剖面周期变化的影响因素。结果表明： ①声速剖面分层EOF第一模态系数及等效平均声速具有日周期变化特征,上层声速日周期变化特征不明显,中层声速日周期变化特征较明显,下层声速变化较小但仍具有日周期变化特征;②局部海域小时间尺度声速拟合应考虑长期变化项的影响;③试验海区声速剖面EOF第一模态系数变化与温度显著相关,提取的声速剖面时变特征与海区潮汐周期特征基本吻合。     

1960-2010年中国降水区域分异及年代际变化特征

利用1960-2010年中国1840个台站年降水量数据,采用经验正交函数(EOF)和旋转经验正交函数分解方法(REOF)对降水进行分区,并对各区降水的变化特征进行了研究.结果表明:基于多站点资料结合REOF方法实现的降水分区与中国降水实际区域分异特征比较符合,并与中国气候区划相一致.中国各区降水变化特征分析表明,东部各区降水在20世纪70年代末、80年代末-90年代初和21世纪初发生雨带的南北移动过程,其中夏季雨带的移动主要受东亚夏季风和大气环流年代际变化的影响.西北地区降水以1985/1986年为突变年,西北西部地区降水由前期偏少转为偏多,主要与来自阿拉伯海和里海异常偏多的水汽输送有关;西北东部地区降水由前期偏多转为偏少,主要与季风的年代际减弱有关.东北地区降水在80年代初由前期接近正常转为偏多,90年代末降水由前期偏多转为偏少,主要与季风和西北太平洋水汽输送的年代际变化相关.西南部各区降水阶段性变化明显,2000年以前西南东北部地区降水与西部地区基本呈反向变化,主要受青藏高原地形、东亚季风和副热带高压等因素的影响,降水阶段性变化明显、成因复杂.