摘要:

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摘要:根据2008年1月我国南方发生的持续严重雨雪冰冻灾害、1998年长江流域的特大洪涝灾害和2009/2010年冬季云南的极端干旱灾害的分析结果，再次强调指出，对于一些小概率的极端天气气候事件的发生，大气环流系统的组合性异常起着极其重要的作用。对于2008年的严重雨雪冰冻灾害的发生，多个大气环流系统的组合性异常包括：乌拉尔山阻塞高压和贝加尔湖-巴尔喀什湖的横槽，这为不断有冷空气从西路向南爆发提供了条件；东亚和日本地区的高度正异常使得北方冷空气的势力不是很强，适于锋面在我国南岭及其以北地区较长时间停留，为持续降水确立了背景；西太平洋副高偏强和偏西也对冷空气的向南推进起了阻挡作用；印-缅槽的持续偏强和西太平洋副高的偏强共同使暖湿空气源源不断地输送到华南地区，有利持续降水的发生，为冰冻造成了条件。对于1998年夏季长江流域的特大洪涝的发生，多个环流系统的异常包括：夏季西南季风涌的活动，西太平洋副热带高压活动，北方冷空气活动和青藏高原对流系统东传的共同作用。对于2009/2010年冬季云南的极端干旱灾害的发生，多个环流系统的异常包括：对流层高层中东地区副热带西风急流减弱，影响Rossby波的活动，不利于青藏高原-孟加拉湾槽的建立；西太平洋副热带高压偏强、位置略为偏南，对低层水汽输入云南起到抑制作用；NAO的负异常所导致的遥相关波列异常，使得东亚北方冷空气活动偏东，不易到达云南地区，还使得南支槽偏弱，暖湿气流也不易到达云南地区。ENSO虽然对中国天气气候变化有相当重要的影响，但并非每次异常天气气候事件的发生都是它的直接影响。对于ENSO影响必须具体分析，才能决定它在异常事件、特别是极端天气气候事件中的确切作用。

摘要:为探究陆气系统对于冠层截留过程敏的感性，研究基于NCAR CAM-CLM陆气耦合模式探讨了截留参数对于全球陆地蒸发、降水、径流及气温的可能影响，揭示了冠层截留与植被光合作用之间的潜在联系。通过GLEAMv3.0a陆面蒸散发数据评估了CLM4.5冠层截留方案，并指出该方案高估了低茎叶面积指数植被的冠层蒸发，而低估了高茎叶面积指数植被的冠层蒸发。在CLM4.5中引入冠层截留偏差校正方案则可在一定程度上提高了全球林区冠层蒸发和陆面蒸散发的模拟能力。

摘要:为描述GRAPES全球模式初始条件的不确定性，基于适合集合预报应用的GRAPES全球奇异向量技术，依据大气初始误差符合正态分布的特征，采用高斯取样奇异向量来构造全球集合预报初始扰动，在此基础上建立了GRAPES全球集合预报系统（GRAPES-GEPS）。利用GRAPES全球同化分析场，对采用初始扰动的GRAPES-GEPS连续试验预报结果进行检验和分析。结果表明：GRAPES-GEPS中高度场、风场及温度场预报的集合离散度能有效快速增加，集合平均均方根误差与集合离散度的关系合理；相对控制预报的均方根误差，集合平均的预报优势在预报中期非常显著。为进一步体现GRAPES-GEPS中模式物理过程的不确定性，发展了模式物理过程倾向随机扰动技术（SPPT）。试验结果表明：SPPT方案的应用有效提高了GRAPES-GEPS在南、北半球和热带地区等压面要素预报的集合离散度，同时一定程度减小了集合平均误差，进而改进了集合平均误差与集合离散度的关系，其中SPPT方案在热带地区的改进最为显著。本文发展的基于奇异向量的初始扰动方法和模式扰动SPPT方案在中国气象局2018年12月业务化运行的GRAPES-GEPS中得到了应用。

摘要:采用卡尔曼滤波类型自适应误差订正法和滑动自适应权重法，对2012年夏季ECMWF 10 m全风速场集合预报结果进行偏差订正，对订正前后的预报结果进行评估，并通过Jumpiness指数对预报结果订正前后的预报不一致性特征进行分析。结果表明，卡尔曼滤波类型自适应误差订正法能有效降低集合预报的均方根误差，且当起报时刻为00时对中低纬度地区的订正效果更显著，当起报时刻为12时对中高纬度地区的订正效果更明显；卡尔曼滤波类型自适应误差订正法能有效改善Talagrand的U型或L型分布；由均方根误差分析结果知道，ECMWF 10 m全风速场集合预报本身存在较大的预报不一致性，经过卡尔曼滤波类型自适应误差订正后，集合预报的预报不一致性明显降低，偏差订正可有效改善集合预报的预报不一致性，且随着预报时效的延长，卡尔曼滤波误差法对预报不一致性的改善效果更加明显；从预报不一致性的发生次数特征来看，单点跳跃出现的次数最多，异号三点跳跃的次数最少；经过卡尔曼滤波类型自适应误差订正后，单点跳跃、异号两点跳跃、异号三点跳跃次数都有所下降。

摘要:利用WRF模式，从模式的不确定性角度来构造中尺度的集合预报，重点对比分析了不同物理参数化方案、物理过程随机扰动方案、积云对流参数化敏感参数扰动方案对中尺度对流复合体降水集合预报的影响。试验结果表明：3种物理过程扰动方法都可以反映中尺度对流复合体降水预报的不确定性特征，其预报效果比控制预报好。物理过程随机扰动方案集合平均的降水落区及强度最接近实况，并且其降水的ETS评分要高于其他2种方案。从均方根误差与离散度的角度来看，3种方案中物理过程随机扰动的均方根误差要小于其他2种方案，而其离散度要大于其他2种方案，物理过程随机扰动方案要优于其他2种方案。

摘要:GPS掩星反演大气温湿资料具有高垂直分辨率、高精度、受云和降水影响小等优点，针对GRAPES同化预报系统，发展设计了一种既考虑预报模式高度-地形追随垂直坐标不均匀分层特点，又结合掩星反演资料特性的新适应性垂直稀疏化方案。通过个例试验和批量试验，探索了该适应性稀疏化方案对分析预报质量的影响。试验结果表明：选取合适的稀疏参数，新稀疏化方案的GPS掩星反演资料对背景场的调整更加有效，分析场质量更高；位势高度、比湿、温度和风场等预报场的均方根误差均更小；适应性稀疏化方案对改善台风路径预报具有积极作用。批量试验则进一步证实了适应性稀疏化方案对分析场质量有明显的改善作用。

摘要:为了去除或减少我国地面气温观测资料中含有的噪声成分，提高观测资料质量，提出了一种新的单站质量控制算法。该算法融合了集合经验模态分解法（Ensemble Empirical Mode Decomposition，EEMD）和三次指数平滑法（Cubic Exponential Smooth，CES）。利用EEMD方法将气温观测资料分解为一系列相对平稳的本征模分量，并基于能量密度和相关性准则从中分析筛选出目标分量，以完成资料重构；利用CES方法对重构资料建立单站质量控制模型，形成了一种基于EEMD-CES的地面观测资料质量控制算法。为检验该方法的可行性与适用性，选取2008年全国9个观测站地面逐时气温观测资料进行质量控制，并对比传统的单站质量控制法、经验模态分解法和三次指数平滑法的质量控制效果。试验结果表明，基于EEMD-CES的质量控制方法能有效地标记出数据的可疑值，相比传统方法，具有更高的检错率和更强的适应性。

摘要:基于改进的温带气旋客观识别方法，统计分析1986-2015年4-6月不同空间尺度江淮流域温带气旋的发展率及移动特征。结果表明：1）整体气旋发展率呈先上升、后下降趋势，较大空间尺度气旋发展率呈显著上升趋势，中间尺度气旋发展率无明显变化趋势。2）较大尺度气旋源地集中在湖北、湖南交界处，中间尺度气旋源地位于安徽等江淮流域东部，各尺度气旋源地位于整层大气非绝热加热项大值区域内。3）气旋初生阶段，江淮流域存在风速切变线，淮北地区风速小于淮南地区，江淮流域上空对流层低层位势高度为负距平，中高层则为正距平，属浅薄低压系统。4）不论何种尺度气旋，均存在东移和东北移动路径，但较大尺度气旋东北移动路径的比例较大。

摘要:利用MPAS-A（The Model for Prediction Across Scales-Atmosphere）模式设计了中东太平洋热带辐合带CEP-ITCZ（Intertropical Convergence Zone over Central and Eastern Pacific）对两类厄尔尼诺SST（Sea Surface Temperature）异常的敏感性试验，通过试验结果与两类厄尔尼诺年实际大气异常的对比，初步解释了CEP-ITCZ在两类厄尔尼诺年产生不同异常的可能原因。通过CP-EL试验发现，热带太平洋SST异常的第一模态会使中东太平洋低层风场辐合增强，但对辐合带的位置影响不大，与中部型厄尔尼诺对CEP-ITCZ的影响基本一致。通过EP-EL试验发现，热带太平洋SST异常的第二模态会使中东太平洋低层风场产生较大异常，辐合带中心向南移动，辐合带明显减弱增宽，与东部型厄尔尼诺对CEP-ITCZ的影响基本一致。

摘要:利用1961年1月-2014年12月Hadley气候预测研究中心的全球海表温度（SST）资料，NECP/NCAR逐日风场、比湿等再分析资料，国家气象信息中心提供的中国753站逐日降水、160站逐月降水资料，对比分析了东部（EP）型和中部（CP）型两类El Niño事件次年夏季长江-黄河流域降水（简记为EP型和CP型降水）低频特征，以及与之相关的低频水汽输送差异。结果表明，1）平均而言，EP型降水主要有10~20 d（最显著）以及20~30 d（次显著）低频周期；CP型降水主要有10~20 d的低频显著周期。与之相关的纬、经向水汽通量最显著低频周期也为10~20 d。2）影响EP、CP型低频降水共同的低频水汽环流系统主要有：菲律宾群岛附近的异常反气旋式水汽环流和渤海湾附近（日本东南侧）的异常气旋式（反气旋式）水汽环流。另外，影响EP（CP）型低频降水的还有来自巴尔喀什湖东北部异常气旋式水汽环流（孟加拉湾、苏门答腊岛以西的异常气旋式水汽环流对和贝加尔湖西、东两侧的异常气旋式、反气旋式环流）。3）EP型降水暖湿水汽主要源自南海，冷湿水汽主要源自西北太平洋，冷空气来自巴尔喀什湖东北部和贝加尔湖西北侧。CP型降水暖湿水汽少量来自阿拉伯海和印度洋，大量来自热带西太平洋，冷空气主要来自贝加尔湖西北侧。

摘要:利用WRF-ARW中尺度区域数值模式耦合单层城市冠层模式（slab-UCM），采用ERA-interim 0.5°×0.5°再分析资料作为初始场和边界条件，对2016年6月5日郑州地区发生的一次强对流天气进行模拟，并通过改变下垫面的土地利用类型与地形高度数据设置敏感性试验，探究了城市化及郑州西北部山脉地形对对流性强降水过程的影响。结果表明：1）此次强降水过程主要受高层的低槽系统影响，前期的对流不稳定层结为对流触发提供了有利的热力条件；2）城市热岛效应能够改变下垫面的热力状况，有利于在城市地区激发更强的上升运动，使降水向城区集中；3）郑州西北侧山脉激发的重力波能够使郑州地区对流增强；4）山脉能够阻挡低层干空气向郑州地区输送，因此山脉高度的削减造成郑州地区低层相对湿度减小，使雨滴蒸发冷却增强，进而导致与降水相联系的冷池的增强，雨带移速加快，进一步导致累积降水的减少。

摘要:利用气象观测资料，8个全球耦合气候系统模式的集合平均以及区域气候模式（RegCM4）的结果，通过方差分析、相关分析、趋势分析、扰动法等方法对模式性能进行了评估，并对江苏省在未来RCP8.5高端排放情景下降水的变化趋势进行了预估。结果表明，在RCP8.5情景下，至2020、2030和2050年，全球模式模拟的江苏省年平均降水在未来有逐渐增加的趋势，线性增加率约为7 mm/（10 a）。至2050年，江苏省年平均降水量将增加2%左右；区域模式模拟的年平均降水在未来线性增加率为1.5 mm/（10 a），变化不显著。区域模式模拟的夏季降水在未来有所增加，最多可增加20%~30%，但增幅随时间逐渐减小；全球模式模拟的夏季降水比现在有所减少，至2050年，减少了大约10%。区域模式模拟的冬季降水在未来不同时间段均比现在有所减少，同现在相比，最多可减少30%~40%；而全球模式模拟的冬季降水在未来则是先减少，后增加，至2050年，比现在大约增加10%。对于不同季节，总体而言，南部地区降水量的变化较北部地区显著。对于极端降水事件来说，江苏省未来小雨日数将减少，而暴雨日数则微弱增加。但由于全球模式本身的性能、区域模式对全球模式的依赖性以及温室气体排放的不确定性使上述预估结果仍具有不确定性。

摘要:随着沿海城市的快速发展，城市气候环境恶化，研究弱大气环流背景下的海陆风对改善城市环境具有重要意义。以晋江市为例，利用站点风要素观测数据，结合海陆风判别条件，提取并分析了两个典型海陆风日海陆风的基本特征；采用WRF与Noah陆面过程模式耦合，选用BEP多层城市冠层模型，对典型日进行了风场模拟。从模拟结果中分解出局地风，在验证海陆风现象的基础上，分析了海陆风特征的空间分布规律。结果显示：WRF模拟的逐小时局地风向时序与实测情况吻合较好，通过了信度为0.05的显著性检验，但局地风速模拟值与实测值存在显著差异，平均达到1 m/s。从WRF模拟结果提取的海、陆风起始和终止时间、持续时间与实际情况存在一定差别。两者持续时间在空间上的变化与各自起始时间的空间变化一致，且未明显出现随离岸距离增加，海陆风减弱的现象。上述结果表明，WRF能够较好地模拟海陆风日的风场特征，尽管对海、陆风速的模拟还存在一定的不确定性，但所得结论对晋江市城市规划和微环境改善有参考意义。

摘要:沙漠占据地球陆地面积的1/4，沙漠天气和气候对全球生态、环境及气候等的影响一直都受到社会各界极大关注。本文参考国内外有关沙漠气象学研究的代表性著作，简要回顾了沙漠气象学的国内外发展历史，并从沙漠表层物理特性研究、沙漠天气与边界层研究、沙漠气候研究、沙漠影响区域及全球环境研究等多个方面阐述了沙漠气象学的研究进展。最后对沙漠气象学研究提出了展望。