华北汛期降水长期变化规律研究新进展

华北汛期降水的年代际减少,一直是气候学领域关心的重要课题之一。本文扼要回顾了华北汛期旱涝研究的最新代表性成果,主要包括华北汛期起讫的客观识别、华北汛期降水多时间尺度的变化特征、华北汛期降水变化与大气遥相关型的关系,以及华北汛期降水量增多趋势的停滞等。在此基础之上,归纳和总结了该领域需要继续深入研究的问题,如：华北汛期起讫时间的统一性;在华北汛期降水年代际变少的归因分析中,其年际振荡成分衰减的物理原因;华北汛期降水年代际变多趋势停滞的原因;华北汛期降水何时恢复增多等科学问题。     

不同计算形式的相关分析在气象中的应用综述

相关分析在气象科研和业务中具有广泛应用,是定量分析气象变量之间关系的重要工具。首先系统综述了气象科研与业务中不同计算形式的相关分析算法,然后重点阐述了相关分析在气象领域应用的最新进展,特别是全窗口滑动相关和相关系数的扫描式多尺度突变检测算法。接着介绍了大数据研究领域中新发展的相关分析算法,简析了其对气象相关分析的启示。最后分析了气象相关分析中存在的问题,并且对相关分析在气象领域未来的发展趋势进行了展望。     

Web课件编程宏平台的设计与开发

介绍了一个实用高效、简单易用的网络课件开发中文宏平台。重点说明了宏平台设计思路和开发该平台所涉及到的关键技术。同时,还介绍了使用宏平台进行课件网页编辑的具体步骤和课件页面的基本特征,以及利用该平台制作复杂网络课件页面的高效性。     

一个可视化绘图软件——Vis5D

Vis5D作为美国威斯康星大学空间科学和工程中心(SSEC)可视化项目研究成果，是一个针对气象数据(如数值模拟结果)的交互式立体视图软件系统，主要由Bill Hibbard和Johan Kellum完成。该系统从1988年1．0版本问世，到现在已发展到5．0版本，其功能不断得到完善和加强。Vis5D能够直观而清晰地显示立体空间图形，对云物理结构的演示尤为逼真。它的5．1版本更增加了重叠或并列显示多个数据集的功能，无疑是气象工作者的一个有效工具。在对中尺度研究结果，尤其是数值模拟和云物理结构研究结果进行演示时，利用Vis5D软件是一个很好的选择。     

人工智能在飞机颠簸预报中的应用进展及未来趋势展望

飞机颠簸对飞机运行安全及旅客舒适度具有很大危害,提高飞机颠簸的预报准确率对于减轻人员伤害和财产损失具有重要意义,且一直是航空气象研究的重点领域。随着观测手段的丰富和科学技术的进步,飞机颠簸预报也取得了长足发展。本文首先从定性预报和定量预报的角度对国内外飞机颠簸预报的主要方法,特别是人工智能(AI)方法在其中的最新应用进行了综述。在此基础上,归纳总结出AI用于飞机湍流预报存在的主要问题和未来的重点研究方向：1)飞机实况数据的开放共享以及多源湍流数据的融合构建问题;2)基于人工智能构建飞机颠簸预报模型的可解释性及物理机制问题;3)基于人工智能构建飞机颠簸的集合预报问题。最后,提出了气象领域未来第三代人工智能的发展思路。     

统计方法在数值模式中应用的若干新进展

目前,数值模式的准确性不断提高,天气预报和气候预测越来越依靠数值模式。数值模式不仅仅是求解描述大气运动和热力过程的方程组,其中也大量使用了统计方法,统计方法是数值模式的重要组成部分。本文对统计方法在数值模式中应用的最新进展进行了综述。首先,分析了统计方法在数值模式的资料同化、集合预报、次网格尺度物理过程参数化方案、数值产品统计释用、延伸期预报、模式检验等方面的应用。然后阐述了贝叶斯统计在数值模式中应用的新进展。最后,对统计方法在数值模式中应用的未来发展趋势进行了展望。     

近30余年来盛夏东亚东南季风和西南季风频率的年代际变化及其与青藏高原积雪的关系

利用地面观测资料和NCEP/NCAR再分析资料集,使用相关分析、合成分析等方法,在将地面风分为东南季风和西南季风的基础上,分析了近30余年来盛夏东亚季风频率的年代际变化特征。结果表明:盛夏东南季风、西南季风频率和前期春季青藏高原积雪均在21世纪初期发生了显著的年代际变化;东南季风、西南季风频率由较少改变为较多,春季青藏高原积雪则由深变浅。由于青藏高原积雪厚度发生了年代际变浅,说明青藏高原发生了年代际变暖和南亚高压变强,南亚高压的年代际变强,使得其下游对流层低层(18°~28°N,108°~118°E)的反气旋性环流异常增强,有利于东亚西南季风频率的增加;同时,由于高原发生湿反馈作用,使得淮河地区降水发生年代际变多,由Sverdrup涡度平衡关系,降水的异常增多通过潜热释放,使得东亚副热带高压异常加强,而副热带高压异常变强则有利于盛夏东亚东南季风频率发生年代际增加。     

地下水库拓展中原沿黄经济带水资源承载能力研究

水资源承载能力制约和决定了经济社会可持续发展,拓展提高水资源承载能力,能为经济社会可持续发展提供更大的水资源支撑空间。黄河两岸的浅层地下水含水层,具备相当大的蓄储调蓄功能,形成了巨大的地下水库。计算结果显示,在原有水资源总量不增加的情况下,运用地下水库调蓄黄河水和大气降水,使得中原沿黄经济带2020年75%、90%年型的缺水率从11.4%、21.7%下降为0.5%和2.1%。采用地下水库调蓄很大程度上减少了中原沿黄经济带水资源开发利用的缺水率,使该地区的水资源承载能力大大提高。     

基于VMD和LSTM对月气温和海温预测的对比研究

本文在对比月平均气温和月平均海温距平两类时序数据LSTM（长短期记忆网络）开环模型、闭环模型预测效果的基础上,引入VMD（变分模态分解）算法并开展组合建模,建立VMD-LSTM闭环模型、VMD-SLSTM开环模型（单变量VMD-LSTM开环模型）、VMD-MLSTM开环模型（多变量VMD-LSTM开环模型）。预测结果显示：VMD-LSTM闭环模型对月平均海温距平的预测效果较LSTM闭环模型提升明显,对月平均气温预测效果提升有限;VMD-SLSTM开环模型、VMD-MLSTM开环模型预测效果较VMD-LSTM闭环模型和LSTM开环、闭环模型均有明显提升,两种开环模型平均RMSE较其它模型可减小一到两个数量级,模型拟合数据与原数据相关性均在0.99以上。原因分析表明,VMD分解后各本征模态基本接近平稳信号,LSTM可有效捕捉其长程依赖性且预测时有新模态数据输入以更新网络,其中VMD-MLSTM开环模型既有新模态数据更新网络同时又考虑了各模态间的相互影响。本研究成果为基层台站开展客观化气候预测提供了一种简便高效的新思路。