摘要:海陆气耦合模式,是用来定量描述过去气候变化的成因和预报未来气候变化的唯一数学工具。由于大气反馈过程的差异,特别是云辐射反馈的差异,这些模式对外强迫的平衡态响应有相当大的差异。然而,参加政府间气候变化专门委员会(Inter-governmental Panel on Climate Change,IPCC)第4次评估报告(Assessment Report,AR4)的所有耦合模式,对20世纪气候的模拟结果均非常相似。本文研究了这种相似性的产生原因及启示。结果表明,若大气反馈越大,则气候对外强迫的响应时滞越长、与深海的热交换越多、模式中海洋涌升流的影响越大。这3种同样重要的物理机制共同作用,降低了瞬变气候变化对模式差异的敏感性;然而,在较长的时间尺度上,模式间大气反馈过程差异将在多个方面显现出来。

摘要:利用1980-2009年共30a的NCEP逐月GODAS海平面高度(sea surface height,SSH)和中国160站降水资料,系统分析了热带太平洋海平面高度季节变化及年际异常特征,初步探讨了海平面高度年际异常与中国夏季降水年际异常之间的相关关系。结果表明:1)热带太平洋海平面高度气候场总体呈"V"型分布,西高东低、西北部高于西南部;西北部高值区稳定少动,春夏季大于0.8m的范围较秋冬季略有扩大;西南部高值区春季范围最大且偏北,夏季最小且偏南;赤道区域海平面高度春秋季高于冬夏季。2)多年平均而言,热带西太平洋、西南太平洋的海平面高度年际异常最强,且冬春季较夏秋季更强,赤道中东太平洋年际异常也较大,且秋冬季异常强度和范围都更大,秋、冬和春季海平面高度年际异常与ENSO事件关系密切。3)当冬季发生ENSO事件,可利用热带太平洋海平面高度异常与中国夏季降水异常之间的同期相关关系,预测次年(ENSO事件衰减年)夏季江南地区特别是洞庭湖和鄱阳湖流域、青藏高原东部、江淮流域、内蒙东部降水可能偏多,黄河中下游流域的河套、华北地区以及华南则降水偏少。

摘要:利用大气环流模式NCARCAM3,进行22a(1979-2000年)、每年8个初值的集合试验,并采用方差分析方法,研究了观测海温强迫下东亚夏季大气环流的潜在可预报性。结果表明,夏季东亚地区海平面气压场的潜在可预报性总体偏低,在中国区域呈东南高、西北低的分布特征;850hPa纬向风场、对流层500~200hPa平均温度场和500hPa位势高度场在低纬度地区的潜在可预报性明显高于中高纬度地区。500hPa位势高度场的潜在可预报性较高,东亚大部分地区大于0.5,尤其华南地区大于0.7。夏季东亚500hPa位势高度场的潜在可预报性具有明显的年际变化特征,并与夏季南海海温异常关系密切。与正常年份相比,在夏季南海海温偏暖或者偏冷年,东亚500hPa位势高度场的潜在可预报性较高。

摘要:利用1979-2005年TOMS(total ozone mapping spectrometer)和2006-2007年OMI(ozone mo-nitoring instrument)的卫星观测资料,分析中国地区对流层臭氧含量(tropospheric ozone residue,TOR)、整层臭氧含量(total ozone,TO)的空间分布和季节变化特征,利用二项式加权平均法、Mann-Kendall突变检验法以及小波分析法分析南方典型地区广州臭氧序列的趋势、突变以及周期特征。结果表明,中国地区多年平均对流层臭氧柱含量为35.89DU,东中部地区高于西部,四川东部和重庆西部存在极高值区,青藏高原为极低值区;对流层臭氧夏季平均值最高,冬季最低,春季高于秋季。中国地区多年平均臭氧总量为298.61DU。臭氧总量随着纬度增大而增大,成带状分布,青藏高原为极低值区;臭氧总量春季平均值最大,秋季为最低。南方广州地区的对流层臭氧在1979-2007年之间存在明显的上升趋势,时间变率为0.38DU/(10a);TOR时间序列在1997年发生突变,存在显著的1a及2a的周期。臭氧总量在1979-2007年之间存在明显的下降趋势,变化率为-2.1DU/(10a);TO在1993年发生突变,存在显著的2a周期。

摘要:利用1954-2005年中国740站逐日降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析了江淮梅雨准双周振荡的年际变化,并讨论了异常年的海气背景特征。将滤波后的每个降水周期划分为8个位相,其中第3位相对应准双周降水正距平最大,而第7位相对应准双周降水负距平最大,在此基础上的诊断结果表明:1)振荡强弱偏差场,在梅雨降水偏多的第3位相,低层大气中类似Rossby波列从南海经日本海、鄂霍次克海和阿留申群岛延伸至阿拉斯加地区,其中南海上空的反气旋和日本上空的气旋相互配合,造成冷暖空气在江淮地区交汇,有利于准双周降水正距平的产生。在降水偏少的第7位相,波列位相基本反向,传播路径偏南。2)第3位相时高层环流显示,鄂霍次克海地区高度场正异常明显,和我国东北地区的负距平共同作用为梅雨降水提供了足够的干冷空气。第7位相分布相反。3)前期3月至同期的黑潮及其延伸区海表温度和梅雨的准双周振荡强强度之间呈很好的正相关关系。黑潮及其延伸区持续的正海温异常,通过影响西太平洋副热带高压的位置和强度的变化,进而增强梅雨降水的准双周振荡。

摘要:利用铁塔风梯度观测资料和超声风温仪观测资料,对2008年1月18-21日暴雪前后,湖北黄石长江岸边近地层风场和湍流作了计算分析,探索其异常变化特征,为认识黄石地区暴雪近地层发生发展的物理过程提供依据。结果表明,暴雪前,风向转变,水平风速和垂直风速明显增大,湍流通量的输送较活跃,湍流动能和湍流强度有显著峰值出现;降雪过程结束后,湍流动能再次增大后缓慢减弱。可见此次暴雪过程前后近地层物理量场有异常变化。

摘要:利用1951-2006年NCEP/NCAR再分析资料,采用EOF(empirical orthogonal function,经验正交函数)展开方法提取了南太平洋12-2月海表温度变化的主要模态,其第一模态反映了ENSO(El Niño-Southern Oscillation)的信号,周期为3~5a;第二模态与南半球环状模(Southern-Hemi-sphere annual mode,SAM)相联系,周期为准两年。结果表明,南太平洋EOF1时间序列处于正(负)相位时华北地区后期5月多(少)雨,同时注意到南、北太平洋EOF1对中国5月降水的影响区域基本一致。南太平洋EOF2时间序列处于正(负)相位时江南地区的夏季平均降水减少(增多)。去掉EOF1和EOF2的线性趋势后,这种显著相关仍然存在,只是显著相关区域有所缩小。利用南、北太平洋EOF1时间序列作为预报因子,建立回归预报方程,可为预测中国华北地区5月降水提供依据。

摘要:以云南省为研究区,采用防火期内插值到每个格点的月平均降水量、月平均气温、月平均风速、月平均蒸发量、月平均相对湿度5个气象因子,以及栅格化的云南省树种和土地利用分布作为火险区划因子,通过将其标准化并赋予各因子不同的权重,利用ARCGIS的分析计算功能,对云南省防火期内进行森林火险气象等级划分,并以历史林火统计结果作为验证。从区划结果来看,12月至次年5月森林火险气象等级的发展趋势符合云南的实际情况。通过对照历史林火统计结果,该结果能反映云南省大部地区在防火期不同月份的森林火险气象等级分布规律。

摘要:利用牡丹江多普勒天气雷达观测资料对2007年3月4-5日黑龙江省东部地区一次罕见特大暴风雪的雷达回波动力结构特征进行分析。结果表明:高低空急流、风切变、冷暖平流在特大暴风雪过程中特征明显;偏南气流和冷性的东北气流构成的中尺度辐合切变线和西南急流的位置变化对降雪天气的演变过程有重要指示意义;雷达回波反射率因子在15~27dBZ之间,回波面积广,顶高在6km左右,冷暖平流明显,径向速度大,出现"牛眼"、速度模糊等现象,可作为暴风雪临近预报的着眼点。

摘要:利用1961-2008年云南省124站气温观测资料,经过地形订正后,形成1km×1km的细网格点数据。在此基础上,开展了云南省细网格气候区划及气候代表站选取的研究。结果表明,云南可划分为高原气候带、温带、北亚热带、中亚热带、南亚热带和北热带等6个气候带,所占面积分别为3.32×10⁴、3.65×10⁴、15.65×10⁴、6.82×10⁴、8.66×10⁴和1.31×10⁴km²;高原气候带分布在滇西北3000m以上高海拔地区,温带主要分布在滇东北和滇西北海拔高度为2200~3000m的地区,北亚热带主要分布在滇中、滇西、滇南高海拔地区和滇北低海拔地区,中亚热带主要分布在滇中、滇东南和滇西南海拔较高的地区,南亚热带主要分布在滇南和河谷地区,北热带主要分布在滇南和海拔较低的河谷地区;各气候带分布与地形和纬度相关联,地形因素比行政区域更能体现气候特征;通过站点序列与气候带序列趋势变化一致性和偏离程度的统计分析,所选气候代表站与相应气候带序列变化非常一致,能够较好地代表云南各气候带变化特征。

摘要:利用DMTCCN仪定点观测的云凝结核(cloud condensation nuclei,CCN)粒子浓度资料,对2007年6月11-13日石家庄市出现的一次空气质量和能见度均十分差的灾害性极端天气事件进行了分析。结果表明,这次极端事件与周边地区焚烧秸杆的人为活动密切相关;对流层中、高层维持的下沉气流,迫使烟雾聚集在近地面层而使得CCN粒子数相对增加;垂直湍流交换微弱抑制了近地面层烟雾的垂直扩散,从而加剧低能见度的恶化,并导致霾天气形成;逆温层的厚度和地面静风、风速偏小同样使形成的烟雾在特殊地形作用下聚集。

摘要:根据FAO推荐的彭曼-孟蒂斯方程,利用典型草原区1961-2008年25个地面气象站资料,分析了典型草原区潜在蒸散量的变化趋势以及与气候波动间的关系。结果表明,1)典型草原区四季与年潜在蒸散量均呈现出一致的减少趋势,且春季潜在蒸散量减少趋势最为显著,减少率为3.71mm/(10a),其次为夏季和秋季,冬季最少。典型草原区年潜在蒸散量的80%以上集中在牧草返青、生长关键期,且此时又是潜在蒸散量变幅最大的季节,由此可能引发典型草原区干旱事件频发、地上生物量减少、草场的退化。2)对典型草原区潜在蒸散量影响最为密切的因子为:相对湿度、降水量、日照时数和平均风速,气温影响不显著。究其原因从能量平衡原理分析,典型草原区近50a平均风速减少影响了空气动力学对蒸散的影响,日照时数减少和湿度的略增是太阳辐射减少的原因,从而导致了潜在蒸散量的降低。3)21世纪典型草原区潜在蒸散量处于低的平均态和变率增大时期,极有可能引发干旱灾害,这与目前该地区气候变暖后生态耗水加大、干旱化加剧、生态退化严重等结论是一致的。

摘要:应用风险评估技术,对云南省冬小麦干旱灾害风险进行研究,确定了各地冬小麦干旱减产的关键时段,计算了云南省各县冬小麦干旱强度风险、减产风险、抗灾性能、干旱灾损综合风险指数等,并进行了云南省各县冬小麦干旱灾损风险区划。结果表明,云南省由内陆向外部,冬小麦干旱灾损综合风险呈现逐渐加重的趋势。

摘要:基于WRF(weather research and forecasting model)模式逐时输出结果,设计了逐时太阳总辐射的模式输出统计(model output statistics,MOS)预报流程。主要包括:对逐时观测序列进行低通滤波再除以天文辐射,对模式输出因子的筛选和降维,以及建立MOS预报方程,并对2009年1月、4月、8月和10月武汉站逐时太阳总辐射进行预报试验。结果表明,该方案在各月预报相对稳定,拟合和预报效果均较为理想,可使平均绝对百分比误差控制在20%~30%,相对均方根误差控制在30%~40%,相对模式直接预报辐射改进了50%左右。由此可见,通过对模式输出进行解释应用,可以有效提高辐射预报的准确率。此外,客观分析所得的气温、云量、露点、比湿、相对湿度、地面气压等13个模式输出因子可以作为各地区建立MOS辐射预报方程的参考因子。

摘要:总结了目前最具代表性的3个全球集合预报系统(global ensemble forecast system,GEFS)——美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)、欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)和加拿大气象中心(Canadian Meteoro-logical Centre,CMC)建成至今的发展概况。由于计算资源的不断扩展,各中心集合预报系统的模式分辨率、集合成员数也随之增加。同时各中心都在不断地致力于发展和完善初始和模式扰动方法,来更好地估计与初值和模式有关的不确定性,促进预报技巧的提高。其中初始扰动方法从最初的奇异向量法(ECMWF)、增殖向量法(NCEP)和观测扰动法(CMC)更新为现在的集合资料同化-奇异向量法(ECMWF)、重新尺度化集合转换法(NCEP)和集合卡尔曼滤波(CMC)。在估计模式不确定性方面,ECMWF和CMC都修订了各自的随机参数化方案和多参数化方案,NCEP最近也在模式中加入了随机全倾向扰动。为提高全球高影响天气预报的准确率,TIGGE计划(the THORPEX interactive grand global ensemble)的提出增进了国际间对多模式、多中心集合预报的合作研究,北美集合预报系统(North American ensemble forecast system,NAEFS)为建立全球多模式集合预报系统提供了业务框架,这都将有助于未来全球交互式业务预报系统的构建。

摘要:众所周知,目前可以从大量分散的气象数据服务中心获取卫星和站点观测资料,以及模式资料,但是对资料的检索、访问和处理要耗费很多的时间和精力。为此,南京信息工程大学大气资料服务中心(NADSC)和NASA (National Aeronautics and SpaceAdministration)戈达德地球科学数据和信息服务中心(GES DISC,Goddard Earth Sciences Data and Information Services Center)开展了国际合作研究,最大化地实现了存储于异地不同服务器的异构数据的数据共享,为用户提供一个操作简单、基于Web的可视化集成平台。