摘要:在完善WRF集合均方根滤波同化系统的双向嵌套预报方案、雷达资料质量控制方案和多微物理过程积分方案的基础上,引入了一种扰动势函数、流函数的尺度较小、物理意义更明显的集合初始扰动新方案。通过台风"桑美"登陆过程中的多普勒雷达资料直接同化试验,对比新扰动方案与目前应用较多的背景误差协方差随机扰动和全场随机扰动方案,对集合滤波同化效果的影响。试验结果表明,3种初始扰动方案都有效改善了台风内部结构,但新方案由于尺度更小、结构更为合理,其同化效果也更为显著,提高了对台风路径、中心最低气压、最大风速及降水的预报质量。

摘要:在确定中国1951-2010年753站观测数据的迁移状况的基础上,采用t检验方法和标准正态检验(standard normal homogeneity test,SNHT)差值法,分析了迁移对中国年平均温度序列均一性的影响,并对非均一温度序列进行订正。结果表明:将有业务代替的台站序列合并起来后得到了714站数据,714站中完全没有迁移的台站只有148站,其他566站共计有950次迁移;t检验表明950次迁移中235次迁移前后年平均温度差异显著;而SNHT检验表明950次迁移中有237次年平均温度的均一性受到迁移的影响,其中79次需要调整0.5℃以上;84%的非均一性序列经订正后相对符合均一性条件。

摘要:利用中尺度非静力数值模式ARPS(Advanced Regional Prediction System),对2006年第4号强热带风暴"碧利斯"的登陆过程,尤其是登陆后的暴雨增幅过程开展了高分辨率数值模拟,并利用观测资料对模拟结果进行了验证,进一步基于该高分辨率模拟资料对该暴雨增幅过程开展了诊断分析。结果表明,ARPS模式较好地模拟再现了"碧利斯"的登陆过程以及登陆后在广东、江西、湖南三省交界处引发的暴雨增幅过程;散度垂直通量和湿位涡的大值区与暴雨增幅地区均有良好的对应关系,对强降水落区有较好指示意义,其中散度垂直通量的对应关系更好。湿位涡不仅很好地反映了与暴雨增幅相关的湿位涡分布,同时也很好地反映了"碧利斯"环流本身所对应的湿位涡分布特征。

摘要:从大气基本运动方程及大气总能量概念出发,提出将大气动力学与能量天气学相结合的物理量——干能量位涡与湿能量位涡,并确定其守恒性。通过分析发现,以静力温度表达的能量位涡数学计算更方便,物理意义更明确。以2007年湖北的一次典型雷雨大风天气为例,对雷雨大风天气用能量位涡进行诊断分析。结果表明:本文提出的干能量位涡与湿能量位涡可以较好地预示雷雨大风天气,高空干能量位涡的增强与向下发展使对流层中下层不稳定能量增大,有利于雷雨大风天气发生;低层湿能量位涡的不稳定能量高值区与斜压系统耦合时预示该区域将有雷雨大风发生。

摘要:基于TIGGE资料中心提供的CMC、ECMWF、UKMO及NCEP四个集合预报中心2008年7月1日-9月30日北半球中纬度地区地面气温10~15 d延伸期集合预报产品,首先采用Talagrand分布及离散度-误差关系评估了单个预报系统的预报性能,然后分别利用多模式集成平均(Ensemble Mean,EMN)、消除偏差集成平均(Bias-Removed Ensemble Mean,BREM)及多模式超级集合(Multi-model Superensemble,SUP)对地面气温进行多模式集成预报试验。由于逐日的延伸期预报准确率相对较低,因此人们更关注延伸期预报对天气过程的预报准确率。对各个集合预报系统的逐日预报资料以及逐日"观测"资料做滑动平均,并对处理后的资料进行多模式集成,最后对超级集合预报的训练期长度进行调试,以获得最佳训练期长度。结果表明,四个集合预报系统的离散度相对于均方根误差都偏小,ECMWF预报效果最好,NCEP次之,UKMO预报效果最差。EMN、BREM及SUP三种多模式集成方法的预报效果均优于单个系统且SUP对预报效果的改善最明显。滑动平均后,预报误差进一步降低,且滑动步长越长,误差越小。对于SUP的训练期,逐日预报和3 d滑动平均10~12 d预报最佳训练期长度为75 d;13~15 d预报最佳训练期长度为35 d;5 d及7 d滑动平均其训练期长度在各个时效均以35 d为宜。

摘要:利用NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料、地面观测降水资料、FY-2E卫星相当黑体温度资料,采用WRF(Weather Research Forecasting)中尺度数值模式对2012年7月27日陕西省北部一次暴雨过程进行了数值模拟与诊断分析。结果表明:此次暴雨处于西太平洋副热带高压西北边缘带与贝加尔湖低压之间,中低层水汽由孟加拉湾经青藏高原东部输送到陕北;无规则小云团的自组织过程,促使中尺度对流系统得以发展。200 hPa急流出口区的右侧由于地转调整作用,在槽线上激发了中尺度重力波。高空重力波能量下传并被近地面中性层结大气吸收,引起低层大气对流发展,对暴雨的发生发展过程有很好的促进作用。

摘要:利用NCAR大气环流模式CAM4.0,针对潜在植被和当代植被的分布情形进行了两组25 a的积分试验,探讨了土地利用变化对东亚地区地表能量平衡、水分循环和气候的可能影响。结果表明:以森林退化、农田迅速增加为主的当代土地利用变化,显著改变地表属性,使得东亚地区不同季节的地表反照率均明显增加,并显著改变东亚地区的冬、春季节的地表能量和水分循环。此外,当代大尺度土地利用变化对东亚地区大气环流也有一定影响,可引起东亚冬季风环流显著加强和东亚夏季较弱的偏南风异常。当代土地利用变化未能引起东亚地区近地面气温的显著变化,但可引起东亚北(南)部地区春季降水的显著增加(减小)。

摘要:使用国家气候中心新一代大气环流模式BCC_AGCM2.0(T106L26)进行22 a夏季(6-8月)、11个成员的集合回报试验;针对500 hPa高度场、降水和气温的预测能力进行交叉检验,并计算其均方根误差。结果表明:模式对热带地区、海洋和欧亚大陆部分地区500 hPa高度场的模拟较好;对我国长江中下游、华南大部分地区降水的模拟具有一定可信度;2 m温度距平在我国北方大部分地区呈现正相关且相关系数通过90%的信度检验,在南方地区则有待改善。集合预报效果好于单样本预报。模式分辨率的提高在一定程度上有助于改进预报效果。

摘要:利用NCEP/NCAR再分析月平均高度场资料,计算了1948/1949-2009/2010年北半球冬季500~10 hPa的极涡环流指数,包括面积指数S、强度指数P和中心位置指数(λ_c,φ_c)。分析了北半球冬季极涡在垂直高度上(共12层)的季、月气候态和异常态变化规律。结果表明:极涡面积和强度在不同高度上的大小变化不同,最大值出现的时间也存在差异,二者相关性不好,为两个相对独立的指数。极涡面积和强度的年代际变化趋势在上下层上也不一样,异常变化规律复杂;极涡中心位置上下层变化规律相同,主要在东半球80°N以北范围变化,在极点附近经度变化大,纬度变化小,纬度指数年代际变化明显,近10 a极涡明显偏南。从整体上看,极涡中心位置从500 hPa到10 hPa形态上为逆时针、半径越向上越大的旋转变化。

摘要:利用1986-2010年江苏省63个气象站的常规气象数据和粮食单产统计资料,分析了苏北、苏中、苏南地区和江苏全省三种时间尺度的气候变化特征;基于自助抽样(bootstrap)和一元线性回归的方法,研究了各区和全省粮食产量对作物年(11月-次年10月)、夏粮-秋粮生长季(11月-次年5月和6-10月)和月尺度气候要素的响应;并定量评价了过去25 a气候变化对各区和全省粮食产量的影响以及各气候要素的贡献。结果表明:1)在作物年、夏粮-秋粮生长季以及月尺度上,三区和全省各气候要素均发生了不同程度的变化,且存在一定的时空差异。在不断发展的农业管理措施和技术以及气候的共同作用下,三区和全省粮食单产显著(p>0.01)增加,其中,全省增加趋势为66.89 kg·hm^-2·a^-1。2)除苏南地区对作物年尺度上的气候变化响应不显著外,粮食产量对降水的不随时间变化的负响应关系(即随降水的增加而减小,减小而增加)均在不同时间尺度和地区得到了体现,说明降水对这些地区粮食生产的影响十分重要;其中,苏北、苏中和全省粮食产量随作物年降水的增加(减少)而减小(增加),平均速率分别为0.19%·(10 mm)^-1、0.09%·(10 mm)^-1和0.11%·(10 mm)^-1。3)三类模型结果均显示气候变化使得苏北、苏南和江苏粮食产量减小,但结果略有差异,其中,利用月气候要素建立的模型C的结果显示气候变化对粮食单产(总产)的影响最大,其均值分别为-6.51%·(10 a)^-1(-11.28×10⁸ kg·(10 a)^-1)、-3.27%·(10 a)^-1(-2.36×10⁸ kg·(10 a)^-1)和-1.34%·(10 a)^-1(-4.45×10⁸ kg·(10 a)^-1)。另外,为了系统而全面地评估气候变化对粮食产量的影响,考虑月尺度的气候变化的影响是十分必要的。

摘要:为了研究登陆浙江的热带气旋对当地社会经济的破坏程度,对登陆热带气旋的灾害影响进行了预测预警,以提高防台减灾服务水平。用模糊层次综合评价法对1981-2007年在浙江省登陆的热带气旋灾害的影响进行了评估。为了验证上述灾害影响评估模型的正确性,对热带气旋的实际灾情进行评估,并对灾害影响指数和灾情指数进行计算和分级。结果表明:热带气象灾害影响指数和灾情指数同级的一致率达92%,且灾害影响指数与相应直接经济损失的相关系数达0.79,说明该评估模型能够较好地评估热带气旋的灾害影响。

摘要:利用具有总闪观测能力的SAFIR3000在2005-2007年对北京及周边地区(天津、唐山、廊坊等)的观测资料,分析了该地区云闪和地闪时空分布特征。结果表明:云闪高发时段在15:00-次日00:00,峰值在19:00,高发月份在6-8月,峰值在7月;云闪空间分布高值区在北京东北部、天津北部、承德西南部一带,约为30次/(km²·a);云闪平均高度(海拔高度)日变化差异不大,季节变化夏季最高,冬季最低;高度在9~10 km的云闪最多,占云闪总次数的10.97%。地闪高发时段、月份、地闪高值区(密度约为5次/(km²·a))与云闪基本相似,不同之处在于云闪日分布多为单峰,而地闪为双峰,云闪高值时段开始与结束时间均比地闪早;云闪空间分布高值区密度约为地闪的6倍。3 a平均正闪占地闪总数百分比为16.44%,夏季该百分比较低,春秋季较高,其月际变化与正闪次数月际变化相反。总闪时空分布特征和云闪更为相似,总闪高值区分布和卫星探测得到的基本一致。

摘要:回顾了近10 a海洋对大气反馈作用的研究进展,讨论待解决的一个关键问题——怎样在观测研究中有效分离不同海区对大气异常的独立贡献。一般常用方法为利用线性回归或偏相关方法扣除外来主要干扰因子(事先已知),但该方法对解决外来未知海区影响有很大的局限性。广义平衡反馈分析方法(generalized equilibrium feedback assessment,GEFA)可以避免传统方法受未知海区影响的困扰,自动把各海区对大气异常的单独贡献分离出来。它的有效性在简单模式和观测分析中得到了初步验证。GEFA为提高海洋对大气反馈作用的认识提供了一种简单有效的统计工具。