A timescale decomposed threshold regression downscaling approach to forecasting South China early summer rainfall

A timescale decomposed threshold regression(TSDTR) downscaling approach to forecasting South China early summer rainfall(SCESR) is described by using long-term observed station rainfall data and NOAA ERSST data. It makes use of two distinct regression downscaling models corresponding to the interannual and interdecadal rainfall variability of SCESR.The two models are developed based on the partial least squares(PLS) regression technique, linking SCESR to SST modes in preceding months on both interannual and interdecadal timescales. Specifically, using the datasets in the calibration period 1915–84, the variability of SCESR and SST are decomposed into interannual and interdecadal components. On the interannual timescale, a threshold PLS regression model is fitted to interannual components of SCESR and March SST patterns by taking account of the modulation of negative and positive phases of the Pacific Decadal Oscillation(PDO). On the interdecadal timescale, a standard PLS regression model is fitted to the relationship between SCESR and preceding November SST patterns. The total rainfall prediction is obtained by the sum of the outputs from both the interannual and interdecadal models. Results show that the TSDTR downscaling approach achieves reasonable skill in predicting the observed rainfall in the validation period 1985–2006, compared to other simpler approaches. This study suggests that the TSDTR approach,considering different interannual SCESR-SST relationships under the modulation of PDO phases, as well as the interdecadal variability of SCESR associated with SST patterns, may provide a new perspective to improve climate predictions.     

中国东部城市土地利用变化对江南春雨影响的模拟研究

利用美国国家大气研究中心发布的较高分辨率大气环流模式CAM 5.1,进行了中国东部(20~50°N,100~125°E)城市土地利用变化对江南春雨影响的数值试验。结果显示:较中国东部无城市土地利用的试验相比,城市用地增加后,江南春雨推迟约3候建立而提前1候结束,持续时间缩短,同时降水强度减弱。进一步分析表明:东部城市土地利用增加可改变地表能量收支,使得东部大部分地区的地表增暖,导致地表感热增强,对大气的异常加热使得该区域上空等压面抬升,缩小了低层青藏高原东南侧至西太平洋间的位势梯度,使得形成江南春雨的直接原因——西南风减小,从而减少春季江南地区的降水。中国东部城市土地利用改变可能是影响近几十年江南春雨年代际变化的原因之一。     

闽西北5月雨量特多年份环流特征及其成因分析

利用闽西北三明市的11个县、市1961—2014年5月降雨量资料、常规气象观测资料和NCEP 2.5×2.5°再分析资料等对闽西北历史上5月雨量特多年的降雨量时空分布特征和大气环流特征及其成因进行了分析,结果表明:5月区域性、全区性雨量特多年的环流异常特征是500hPa欧亚中高纬度自西向东环流呈"+-+"的波列分布,鄂霍次克海北侧高度正距平区的稳定少动,起到阻挡冷空气东移的作用,冷空气沿乌拉尔山西侧高度正距平中心前的偏北气流不断南下,使萨彦岭一带高度负距平中心加强,其底部不断分裂小槽东移影响闽西北。925hPa华南北部维持一条稳定切变线;对于2014年5月特例的环流形势分析结果可知,500hPa东亚大槽明显偏东,引导冷空气南下与强大副高西北侧西南暖湿气流交绥在闽西北上空。925hPa闽西北处于气旋式辐合区内。北支槽、南支槽均非常活跃,东移影响闽西北,是导致该地5月区域性降雨量特多的主要原因。     

2007年夏季江淮强降水过程中10~30d低频变化及其与对流层上层波包活动的联系

利用NCEP/NCAR再分析和全国740站逐日降水资料,运用一点滞后相关等方法,对2007年夏季江淮流域强降水期间低频振荡的波动活动特征及其与降水低频变化的联系进行了分析。结果表明,在2007年夏季降水中,降水低频分量起着重要作用。降水的低频振荡主周期为10~30d,降水距平时间序列与10~30d低频分量具有较好的对应关系。低频扰动在对流层上层和低层都呈现波列状分布,且在降水活跃位相时,低频环流在高、低层具有斜压结构。在对流层上层,低频扰动有缓慢的东移倾向,相速度为每天2~3个经度。西风带中存在多次移动性波列向下游的传播,且在120°E以西以每天14经度的群速度向下游频散能量,表明10~30d低频波动具有明显的下游发展特征。在强降水开始5d前,低频波动与能量可起源于高纬的乌拉尔山附近,沿着西北-东南向的路径向下游传播。下游发展的低频波动为江淮流域带来了能量,为强降水的发生提供了条件。这些结果加深了人们对低频波动在江淮流域强降水过程中所起作用的认识,可为寻找江淮流域强降水过程预报线索提供科学依据。     

中国大陆流域分区TRMM降水质量评价

根据中国境内2 257个气象站点1998-2013年逐日降水资料,结合流域分区,采用探测准确性、相关系数以及相对误差等指标,对热带降水测量（TRMM）降水精度和一致性进行系统评价。结果表明:① TRMM日降水准确性从东南沿海向西北内陆递减;② 气象站点年均降水日数显著大于TRMM年均降水日数;③ 西北片区以外气象站点降水量和TRMM降水量在月尺度和年尺度上均具有较好的相关关系;④ 各流域年均TRMM面降水量均高于气象站点面降水量,且TRMM面降水量相对误差雨季较小,枯季较大;⑤ 各流域TRMM面降水量与气象站点面降水量演变趋势基本一致,南方各流域年降水量均呈减少趋势,北方各流域年降水量均呈增加趋势,全国尺度上年降水量呈微弱的减少趋势。     

安徽省地质灾害气象预报预警模型研究

通过对基于地质环境信息平台的地质灾害气象预报预警模型构建进行了探讨。拟在先期已具备的地质灾害预警分区、地质灾害易发分区基础上,以地质灾害"易发度"、预报降雨量、有效降雨量为因子,采用logistic回归模型确定各个评价单元的预警等级,经插值计算、图斑合并,实现地质灾害气象风险预警。     

Variability of levee failure mechanisms subject to heavy rainfalls,case studies in Taiwan

In this study, the failure mechanisms for Chiuliao 1st Levee and Gueishan Levee in Taiwan were re-examined comprehensively considering the uncertainty of different parameters. Results have shown that for Chiuliao 1st Levee, the slope sliding failure has a higher coefficient of variation (COV). For Gueishan Levee, retaining wall sliding and overturning failure have higher values of COV instead. It can also be found that the scouring depths affect the stability of the levee significantly, therefore, a protecting system for the backfill material may be necessary to increase the stability of the levee effectively.     

Effect of loading duration on uncertainty in creep analysis of clay

Some studies suggest that creep parameters should be determined using a greater quantity of creep test data to provide more reliable prediction regarding the deformation of soft soils. This study aims to investigate the effect of loading duration on model updating. One‐dimensional consolidation data of intact Vanttila clay under different loading durations collected from the literature is used for demonstration. The Bayesian probabilistic method is used to identify all unknown parameters based on the consolidation data during the entire consolidation process, and their uncertainty can be quantified through the obtained posterior probability density functions. Additionally, the optimal models are also determined from among 9 model candidates. The analyses indicate that the optimal models can describe the creep behavior of intact soft soils under different loading durations, and the adopted method can evaluate the effect of loading duration on uncertainty in the creep analysis. The uncertainty of a specific model and its model parameters decreases as more creep data are involved in the updating process, and the updated models that use more creep data can better capture the deformation behavior of an intact sample. The proposed method can provide quantified uncertainty in the process of model updating and assist engineers to decide whether the creep test data are sufficient for the creep analysis.     

1981-2015年西藏全区气候季节的变化

利用1981-2015年西藏全区39个气象观测站的观测资料,采用修订气候季节划分方法,分析了39站季节起始日与季节长度,代表站的季节极端日期、极端长度、季节早晚、季节长短等级变化趋势及其对农牧业、旅游业的影响。结果表明：西藏近35年来,春、夏、秋、冬季平均起始日分别为2月25日、5月31日、9月15日和11月28日,平均长度分别为99 d、106 d、73 d和87 d,且区域差异比较明显。波密、加查、尼木、狮泉河、申扎站春季的起始日在提前,分别为-5.8、-1.2、-3.3、-2.5、-2.3 d·（10a）^-1;秋冬季的开始日在推迟,分别为1.4（1.5）、2.1（4.2）、1.9（4.4）、1.0（2.5）、1.2（4.0）d·（10a）^-1。春（夏、秋）季持续时间在延长,分别为7.0（1.3、0.1）、0.04（3.3、2.1）、1.0（4.6、2.5）、0.1（3.4、1.6）、1.7（1.8、2.8）d·（10a）^-1;冬季持续时间在缩短,分别为-8.5、-5.4、-7.8、-5.1、-6.2 d·（10a）^-1。春季的提前与季节长度的延长,使作物播种期与牧草返青期提早;秋季的推迟与季节长度的缩短使得作物复种机会大;同时对农作物的种植结构、作物品种熟性布局以及旅游业都有一定的影响。     

Intraseasonal oscillation of the rainfall variability over Rwanda and evaluation of its subseasonal forecasting skill

非洲中东部地区的经济主要依靠自给农业支撑,该地区农业经济对降水的变化尤为敏感.本文以卢旺达为例,观测分析指出卢旺达的次季节降雨主要集中在10-25天;根据次季节尺度降水变率的单点相关方法,发现卢旺达的次季节降水变率和周围区域变化一致;进一步合成结果显示该地区次季节降水变率与异常西风有关,这可追溯到赤道地区西传的赤道Rossby波.最后,本文评估了当前动力模式ECMWF对 卢旺达地区(即非洲中东部)次季节降水变率的预报能力,发现EC模式在对该区域降水和相关风场指数的预报技巧都在18天左右,且预报技巧表现出一定的年际差异,这可能与热带太平洋的背景海温信号有关.该工作增进了当 前对非洲中东部地区的次季节降水变率和预测水平的认知,并且对该地区国家粮食安全和防灾减灾具有启示性意义.