摘要:

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摘要:利用第5代欧洲中心-汉堡大气环流模式ECHAM5全球大气环流谱模式和中国气象局自主研发的GRAPES全球同化与预报模式分别对2010年1月1-6日全球平流层温度进行了模拟分析，结合相应时段的全球最终分析资料FNL，对比评估了两个模式对平流层温度的模拟效果，并对较为显著的误差现象进行了分析与探讨。结果表明：对于50 hPa高度上的温度，ECHAM5模式模拟的温度与FNL资料的结果在研究时段内随时间的变化很小，而GRAPES模式模拟的结果在南半球随时间变化显著偏暖。进一步将ECHAM5和GRAPES模式所用的温度初始场进行对比研究表明，两者的分布形态非常形似，尤其是在南半球地区，大部分差值接近于零。将ECHAM5采用的全球臭氧廓线应用于GRAPES模式中，对比发现南半球平流层异常增温的现象仍然存在。因此，温度初始场和臭氧廓线的选取不是造成GRAPES模式模拟出现南半球平流层异常增温的主要原因，需要对GRAPES模式中其他动力及物理过程或参数选取做进一步的深入分析，以弄清其在平流层温度模拟中出现较大偏差的原因。

摘要:采用1979-2013年6-8月欧洲中期数值预报中心ERA-Interim逐月再分析资料和2004-2010年6-8月美国国家大气和海洋管理局太阳光谱辐照度资料，利用北京气候中心大气辐射模式，计算了北半球平流层夏季臭氧加热率（Ozone Heating Rate，OHR）和净加热率（Net Heating Rate，NHR），分析了太阳准11 a变化中太阳活动强年与弱年纬向平均OHR（NHR）的差异，并讨论了差异形成的原因。结果表明：太阳活动强年比弱年的紫外辐射明显要强，导致OHR、NHR整层增强，且随高度增加而增加；臭氧浓度在平流层下层较小，在平流层上层较大，该变化导致OHR、NHR有类似的变化型，且稍向高处偏移；OHR、NHR在平流层上层的变化，由紫外辐射和臭氧共同作用，其他地区均为臭氧起主要作用。

摘要:利用1961-2013年NCEP/NCAR再分析资料和HadISST月平均海表面温度资料，分析了夏半年热带太平洋中部型海温异常与热带印度洋海盆模（Indian Ocean Basin Mode，IOBM）的特征，并研究了不同位相配置时二者对同期中国东部气候的共同影响。结果表明：1）太平洋中部型海温异常指数与印度洋海盆模指数几乎相互独立。太平洋中部型海温异常与IOBM同位相变化（记为PPNN事件）和反位相变化（记为PNNP事件）时，热带印太地区海温异常分别呈三级型和偶极型分布。2）不同位相配置对中国东部地区降水异常的影响及其影响机制存在显著差异：当发生PPNN事件时，水汽从海洋性大陆（Maritime Continent，MC）地区向江淮流域输送；热带海温异常引起大气产生Gill型响应，维持了中国东部的环流异常；MC地区通过经向三圈异常垂直环流引起江淮流域降水异常增多。发生PNNP事件时，Gill型环流响应中心西移，长江流域降水偏少，水汽辐散；同时MC地区对流层低层准定常Rossby波能传播也有利于长江流域扰动的维持。这些结果对深刻认识中国东部地区夏半年降水异常成因和印度洋/太平洋海温异常不同分布的作用具有重要意义。

摘要:利用1979-2015年中国国家气候中心整编的160站月平均气温和NCEP/NCAR全球大气再分析资料，从1979/1980-2008/2009年冬季前期500 hPa高度场、200 hPa势函数和850 hPa势函数场选择预测因子，考虑不同时效因子的组合及其独立性，综合应用多因子回归集合、交叉检验集合、逐月滚动集合，建立了针对中国冬季气温的逐月滚动预测模型，并利用该模型对2010/2011-2014/2015年冬季气温进行了独立预测试验和检验。结果表明，综合运用多种集合可提高短期气候客观定量预测的可行性和稳定性。多因子回归集合能增加可预测站点数，交叉检验集合可减少因统计关系不稳定而产生的对预报效果的影响，逐月滚动集合的应用不仅增加了可预测站点数，而且使预测效果更加稳定。本文建立的预测模型可对中国冬季气温进行长时效的预测，且有一定的预报技巧，对实际的季节预测业务有重要应用价值。

摘要:利用1961-2008年逐日降水资料，在对比我国东南部各地区气候态降水特征的基础上，着重探讨了江南地区（110~120°E、24~30°N）雨季降水的季节内变化特征及其年际、年代际变化规律。结果表明：1）江南雨季气候态降水的季节内变化具有明显的双峰型特征，两个峰值集中期分别是4、6月中旬前后。4月中下旬第一个降水峰值率先出现在江南地区，之后峰值降水南移，于6月上中旬华南地区达峰值集中期，之后强降水才逐渐北移，6月中下旬又回至江南地区，使江南地区降水达第二个峰值集中期。2）我国江南地区区域平均的双峰降水与4-6月的实际降水之间的相关系数达0.69，这表明双峰型降水确实反映了江南雨季降水的季节内演变特征。3）江南雨季降水双峰型的季节内变化特征具有明显的年际、年代际变化周期。年际变化周期为2~3 a，强信号主要集中在20世纪60年代后期到70年代中期以及80年代中期到21世纪初；年代际变化周期约为8~10 a，在整个时间域上都存在，最强信号集中在80年代初到90年代末期。4）年代际尺度上，江南雨季降水的季节内变化特征（双峰型态）具有隔代显著的特征，即20世纪60、80年代及21世纪初双峰型特征显著，而20世纪70、90年代双峰型特征不显著。

摘要:大西洋经向翻转环流（the Atlantic Meridional Overturning Circulation，AMOC）由低纬输送大量热量至高纬度北大西洋海区，并通过热通量由海洋输送给大气，主导了附近区域的气候形态，并对北半球尺度的气候变化产生显著影响。本文根据CMIP5多模式多增暖情景的预估模拟结果，通过与增暖前控制试验的对比发现，全球增暖可导致该海区湍流热通量的减小，且减小的幅度随增暖强度增大，模拟结果与观测一致。进一步研究发现，热通量的减小存在季节差异，冬季的减小幅度远大于夏季。结合淡水扰动试验的分析表明，全球增暖下AMOC强度的减弱导致大西洋经向热输送减少，进而导致高纬度北大西洋海洋向大气的热输送减小。

摘要:利用WRF-Noah耦合中尺度模式对海南岛2012年7月5日的多云海风个例进行三维高分辨率数值模拟，重点分析多云天气条件下复杂地形区域的海风环流结构及其演变特征。通过观测资料与模拟结果的对比发现，WRF模式能够合理地模拟出岛屿四周的海风演变特征。与少云海风日相似，多云海风日中全岛海风于12时开始形成，15时海风发展最为强盛，影响范围最广，18时全岛海风的辐合程度最强，海风辐合区是主要的潜在降水区域。对比山区与平坦地区的海风环流发现，山区海风环流强盛期为13-18时，而平坦地区海风环流强盛期为15-18时。复杂的山地对海风环流结构有直接和间接的影响：一方面在山地地形动力阻挡和抬升作用下，海风环流变得更加清晰完整，间接延长了海风环流的维持时间；另一方面局地地形热力作用形成的谷风环流与海风几乎同时产生和消亡，两者汇合后，谷风的瞬间加强会引起海风锋锋消，瞬间减弱会引起海风锋锋生；两者同相叠加会使得海风环流结构更加完整。相比之下，平坦地区的海风受到的地形动力和热力作用小，海风水平分布比较规则，海风环流垂直结构的变化主要取决于不同方向海风之间的相互作用。

摘要:利用台站常规观测资料和NCEP-FNL再分析资料，检验了GRAPES（Global/Regional Assimilation and Prediction Enhanced System）对2011/2012年冬季我国寒潮天气过程的预报能力。结果表明，GRAPES模式能较好地预报出该冬季4次寒潮过程的明显降温、高低空环流形势及冷平流的入侵，模式对2月22日寒潮的预报效果较差。对于强降温预报，在1月18日、2月5日及2月14日寒潮过程中，模式在新疆部分地区、云贵高原和四川盆地的预报效果较差。在2月22日寒潮中，我国东部地区出现了较大偏差，模式预报的500 hPa上阻塞高压及东亚大槽等系统的强度和位置出现较大偏差。4次过程中，模式预报的冷、暖平流在我国东北部大小兴安岭及长江流域以南有较大偏差。对于2月22日寒潮，模式预报新疆地区、大兴安岭和辽宁的冷平流范围和强度、及长江流域以南暖平流的范围和强度都要大于实况，导致此次寒潮温度预报误差大，这可能与在地形区域模式物理过程存在一定误差有关。

摘要:利用全国175个测站1960-1999年间的日平均气温资料，分别选取1960-1989年（气候态A）、1970-1999年（气候态B）作为气候背景，采用蒙特卡洛显著性检验法检验了这两个气候态背景下我国冬夏两季季节平均气温的差异显著性。并在此基础上利用气候百分位法分别分析了在这两个气候态背景下2000-2010年间我国冬夏两季的极端气温特征。分析结果表明，相对于夏季，冬季气候态A、B背景下季节平均气温的差异更为显著。冬夏两季，我国大部分地区极端低温事件的发生频率相对较低，而极端高温事件的发生频率相对较高。由于气候态B包含了全球变暖特征最为显著的20 a，故在气候态B背景下，冬夏两季极端低（高）温事件的发生频率要高（低）于气候态A，这与全球变暖的趋势相吻合。

摘要:利用常规天气资料、NCEP再分析资料、卫星云图、新一代天气雷达等资料，分析了2012年第9号台风"苏拉"降水预报失败的原因及其暴雨成因。结果表明：此次台风暴雨预报失败的主要原因在于预报过程中没有关注台风垂直结构的改变及其对降水落区的影响。"苏拉"台风暴雨是在中高纬稳定的环流形势下发生的，低层到高层引导气流的变化导致"苏拉"高层风暴中心向南倾斜；环境风垂直切变导致了台风降水的非对称分布，环境风垂直切变方向的左侧是强降水发展的区域；此外，随着台风环流中心在垂直方向发生偏移，改变了涡度平流的垂直分布，从而导致了福建省南部的暴雨。因此关注登陆台风中心在垂直方向的偏移对台风降水预报非常重要。

摘要:利用欧洲中期天气预报中心0.75°×0.75°再分析资料，对中国海岸线两侧相邻区域内的风能、风速进行研究，讨论不同季节、不同区域风能、风速的分布特征；利用WRF（Weather Research Forecast）模式模拟海表面温度上升和城市化发展对中国东部沿海风能的影响。结果表明：1）中国沿海风能的时空分布不均一，季节变化明显。春季渤海湾区域风能明显大于其他三区（华东沿海、东南沿海和南海北部沿海区域）。夏季渤海湾区域风能显著小于其他三区，而华东沿海区域风能稍大。秋季东南沿海和南海北部沿海区域风能较大。冬季沿海四区风能大小接近。一般而言，秋冬季风能较大、春夏季风能较小，夏季风能显著小于冬季。2）不同区域、不同季节风速的年际变化存在明显差异。除冬季东南沿海区域风速有增大趋势外，其他区域各季节风速都呈缓慢减小趋势，但减小幅度很小。3）海表温度升高在不同季节对风速的影响不同。春季渤海湾和山东半岛、北部湾沿海及杭州湾风速随海温升高而增强。夏季海温升高幅度不同，则风速显著变化区域不同，但大部分沿海区域风速随海温升高而增强。秋冬季风速随海表温度升高而增强，影响区域较稳定：秋季东南沿海和华东沿海区域风速增强，冬季渤海湾和南海北部沿海区域风速增强。4）城市化发展增大了地表摩擦力，使得夏秋季登陆我国的热带气旋迅速减弱，沿海风速随之减小。

摘要:利用江南地区77个台站的日降水资料及NCEP/NCAR再分析资料，基于不同时间尺度的江南地区降水低频分量和东亚地区850 hPa低频经向风主成分，建立了多变量时滞回归（Multivariable Lagged Regression，MLR）模型，并对2011年5-7月江南降水低频分量进行延伸期逐日预报试验。结果表明，50~70 d时间尺度的江南低频降水的平均预报技巧高达0.92，可准确预报持续性强降水过程和降水低频位相的正负转换。对利用2001-2012年资料分别构建的MLR模型的历史回报预测试验表明，在50~70 d振荡较强和正常的年份，模型能提前30 d做出初夏江南低频降水分量预报。模型结果也表明，850 hPa低频经向风的发展和演变是影响初夏江南低频降水未来30 d变化的显著信号，可作为延伸期强降水预报的关键因子。

摘要:针对COSMIC（Constellation Observation System of Meteorology Ionosphere and Climate）掩星反演的大气温度和水汽压二级资料，利用常规探空观测和NCEP（National Centers for Environmental Prediction）分析资料分别进行质量检验分析，以揭示反演资料质量的海陆差异、随纬度和高度变化等三维空间特征。结果显示：我国区域反演资料的温度略低于探空观测与NCEP分析资料，温度与水汽压相对于检验资料的均方根误差较小；全球范围内，反演大气温湿资料的质量随高度和纬度的不同而存在明显差异，而且海洋和陆地上质量的水平和垂直分布特征也存在显著不同。总体上看，COSMIC反演大气温湿资料具有良好的可靠性与精确度，可作为我国数值预报资料同化的新资料，反演温湿资料的质量特征也可为COSMIC资料同化的质量控制和垂直稀疏化方案的设计提供科学依据。

摘要:大气动力学诊断Rossby波的传播时，通常用波作用通量来表示。常用的三种波作用通量分别为Plumb波作用通量，T-N波作用通量和局地E-P通量。本文详细讨论了这三种方法的特征差异，并结合2016年1月的一次寒潮事件，比较了三种方法在该事件中的适用性。结果表明：1）Plumb波作用通量的纬向分量较大而经向分量较小，适用于振幅较小的纬向均匀的西风带Rossby长波的诊断。2）T-N波作用通量是对Plumb波作用通量的改进，经向分量得以增强，能更好地描述纬向非均匀气流中的较大振幅的西风带Rossby长波扰动。T-N波作用通量计算时，背景场取多年平均的当月气候场较合适，能更好地反映当前季节内的Rossby波传播异常。3）局地E-P通量可以诊断一段时间内天气尺度瞬变波对背景场（定常波）总的调控作用，但无法直接反映Rossby长波的逐时演变（T-N波或Plumb波作用通量则可以）。

摘要:针对在基于机器学习的云图识别中，由于不存在公认的云分类样本库的现实条件下，带来的训练样本数量不足和不平衡，从而难以获得可靠的分类模型的问题，利用迁移学习中的多源加权Tradaboost算法（内部采用极限学习机作为分类器）来进行卫星云图云的检测。利用多人（多源）标注的大量厚云的样本，构成多源辅助样本集；利用少量标注的薄云样板构成目标样本集。使用迁移学习和辅助样本集，对仅在薄云样本集下的训练获得的极限学习机分类器进行辅助训练，提高其薄云识别率。基于国家卫星气象中心的HJ-1A/B的卫星数据实验结果表明，迁移学习可以充分利用容易获得的大样本厚云辅助样本知识，对同类型有关联的小样本薄云分类器进行识别提高。实验表明，迁移学习算法可以进一步用于更多多源样本和其他云分类的任务。