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近期气候预测系统IAP-DecPreS对印度洋偶极子的回报技巧:全场同化和异常场同化的比较

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大气科学 2019年第4期43卷 831-845页

作者：胡帅吴波周天军中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049

印度洋偶极子(IOD)是热带印度洋年际变率主导模态之一,对于区域乃至全球气候有重要影响。准确预报IOD对于短期气候预测具有重要意义。中国科学院大气物理研究所最近建立了近期气候预测系统IAPDecPreS,其初始化方案采用"集合最优插值-分... 详细信息

印度洋偶极子(IOD)是热带印度洋年际变率主导模态之一,对于区域乃至全球气候有重要影响。准确预报IOD对于短期气候预测具有重要意义。中国科学院大气物理研究所最近建立了近期气候预测系统IAPDecPreS,其初始化方案采用"集合最优插值-分析增量更新"(EnOI-IAU)方案,能够同化观测的海洋次表层温度廓线资料。本文分析了IAP-DecPreS季节回报试验对IOD的回报技巧,重点比较了全场同化和异常场同化两种初始化策略下预测系统对IOD的回报技巧。分析表明,8月起报秋季IOD,无论从确定性预报还是概率性预报的角度,基于全场同化的回报试验技巧均高于异常场同化的回报试验。对于5月起报的秋季IOD,基于两种初始化策略的回报试验技巧相当。研究发现,全场同化策略相对于异常场的优势主要源于它提高了对伴随ENSO发生的IOD的预报技巧。ENSO遥强迫触发的热带东印度洋"风-蒸发-SST"正反馈过程是IOD发展和维持的关键。采用全场同化策略的回报结果能够更好地模拟出IOD发展过程中ENSO遥强迫产生的异常降水场和异常风场的空间分布特征;而采用异常场同化策略,模拟的异常降水场和风场偏差较大。导致两种初始化策略预测结果技巧差异的主要原因是,全场同化能够减小模式对热带印度洋气候平均态降水固有的模拟偏差,从而提升了热带印度洋对ENSO遥强迫响应的模拟能力。而异常场同化由于在同化过程中保持了模式固有的气候平均态,因此模拟的热带印度洋对ENSO遥强迫的响应存在与模式自由积分类似的模拟偏差。

关键词：气候预测印度洋偶极子全场同化异常场同化

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湿静力能视角下东亚夏季风的爆发和推进

科学通报 2021年第28期66卷 3744-3756页

作者：王泽毅陈晓龙周天军中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

东亚夏季风雨季爆发和推进对我国农业生产和社会经济有重要的影响,与各区域大气不稳定能量的累积密切相关.湿静力能(moist static energy,MSE)包含了大气主要能量过程,便于从能量守恒和转化的角度理解降水的特征和时间演变.基于欧洲中... 详细信息

东亚夏季风雨季爆发和推进对我国农业生产和社会经济有重要的影响,与各区域大气不稳定能量的累积密切相关.湿静力能(moist static energy,MSE)包含了大气主要能量过程,便于从能量守恒和转化的角度理解降水的特征和时间演变.基于欧洲中期天气预报中心提供的ERA5再分析资料,将4月之后整层积分MSE时间倾向达到最大的候定义为南海、华南、梅雨雨季的爆发候,7月上旬之后整层积分MSE时间倾向达到最大的候定义为华北雨季爆发候.结果表明,该定义可较好地给出雨季爆发时间,与前人研究的爆发时间重合或提前1~2候;通过MSE收支诊断表明,南海雨季爆发(第26候)由纬向湿平流主导;华南夏季风爆发时(第28候),湿焓平流的大值区由暖平流主导;梅雨爆发时(第34候),MSE时间倾向强度最强,由纬向暖平流主导;华北雨季爆发(第39候)与前3个雨季爆发不同,净能量通量的贡献超过湿焓平流,由潜热通量和晴空净短波辐射主导.通过整层积分MSE时间倾向定义东亚夏季风爆发能够为预测和预估季风演变提供清晰的物理图像和统一的理论框架.

关键词：东亚夏季风季节演变雨季爆发湿静力能收支诊断

利用不同资料估算的全球海气间淡水交换量之比较

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自然科学进展 2003年第9期13卷 946-950页

作者：周天军中国科学院大气物理研究所大气科学与地球流体力学数值模拟国家重点实验室LASG 北京100029

利用欧洲中期天气预报中心(ECMWF)和美国国家环境预测中心(NCEP)提供的再分析资料,根据物理守恒方程,估算了全球大洋上的海气淡水通量交换量,定性比较表明,基于两套资料的估算结果所揭示的全球大洋淡水通量的年均分布型和季节循环特征... 详细信息

利用欧洲中期天气预报中心(ECMWF)和美国国家环境预测中心(NCEP)提供的再分析资料,根据物理守恒方程,估算了全球大洋上的海气淡水通量交换量,定性比较表明,基于两套资料的估算结果所揭示的全球大洋淡水通量的年均分布型和季节循环特征非常相似。但是,定量比较则发现,在特定海域特别是中、低纬度,两套资料的结果相差较大,极大值甚至超过100cm/a,文中的一个重要发现是在北大西洋高纬海域存在一条净蒸发带,它主要源自冬季的瞬变扰动。

关键词：水循环海气淡水通量交换量年均分布季节循环特征蒸发量降水量

中国东南部4～5月年代际干旱的南移特征及潜热影响的数值模拟

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大气科学 2009年第6期33卷 1165-1173页

作者：辛晓歌宇如聪周天军中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029 国家气候中心气候系统模式室北京100081 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081

利用1958～2000年旬平均中国560站地面观测资料和ERA-40再分析资料,分析了东亚气候在4～5月的年代际变化特征。发现发生在1970年代末的中国东南部干旱出现于4月中旬至5月中旬,干旱带随季节推进逐渐向南移动。这种南移特征与对流层中上... 详细信息

利用1958～2000年旬平均中国560站地面观测资料和ERA-40再分析资料,分析了东亚气候在4～5月的年代际变化特征。发现发生在1970年代末的中国东南部干旱出现于4月中旬至5月中旬,干旱带随季节推进逐渐向南移动。这种南移特征与对流层中上层年代际变冷中心的移动是一致的,上层变冷中心所伴随的局地风场异常,即异常下沉运动和对流层低层北风异常,均显著存在于4月中旬至5月中旬,且逐渐南移。中国东南部年代际干旱带在4～5月的南移从一定程度上意味着4月黄淮流域降水异常对5月江南地区的降水多少具有一定的指示意义。由于干旱区位于上层变冷区的南侧,意味着该地区向上输送的潜热通量减少能够使对流层大气进一步冷却,这在一个变网格全球模式的敏感性试验中得到了验证,能够部分地解释大气中的冷信号为何持续存在和南移。

关键词：春季年代际变冷干旱

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去极化与非去极化肌松药间的相互作用

国外医学（麻醉学与复苏分册） 1996年第3期17卷 136-138页

作者：周天军上海第二医科大学附属仁济医院麻醉科 200001

传统的观点认为去极化与非去极化肌松药间的作用相互拮抗,但在某些情况下两者间可产生增效作用。本文综述临床上三种混合使用去极化与非去极化肌松药情况下两类肌松药之间的相互作用。

关键词：去极化肌肉松驰药非去极化相互作用

IAP近期际气候预测系统海洋初始化试验中海表温度和层积云的关系

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地球科学进展 2017年第4期32卷 373-381页

作者：郭准周天军中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029 中国科学院气候变化研究中心北京100029 中国科学院大学北京100049

气候预测系统的海洋初始化积分试验考虑了海气相互作用,可以视为一种弱耦合同化试验。海温(SST)和层积云的关系是检验海气相互作用过程模拟效果的重要参考。分析了基于耦合气候系统模式FGOALS-s2的中国科学院大气物理研究所近期气候预... 详细信息

气候预测系统的海洋初始化积分试验考虑了海气相互作用,可以视为一种弱耦合同化试验。海温(SST)和层积云的关系是检验海气相互作用过程模拟效果的重要参考。分析了基于耦合气候系统模式FGOALS-s2的中国科学院大气物理研究所近期气候预测系统IAP Dec Pre S的海洋初始化模拟实验(简称EnOI-IAU试验)所模拟的海温—云关系。结果表明,EnOI-IAU试验较好地模拟出了SST和低云的气候态空间分布,但在主要层积云区低估了低云云量和云水,SST模拟偏高,特别在副热带东大洋沿岸和南大洋。部分原因是这些地区实际影响海表温度模拟的是模式的内部过程,而低云模拟不足导致了海表入射更多的短波辐射(强度约偏强20 W/m^2),迫使局地SST模拟过高。分析显示,低云模拟不足主要是由于EnOI-IAU试验不能再现合理的边界层逆温结构,表现为大气垂直速度、温度和湿度过于集中在近地层,使得边界层垂直热输送较弱、边界层无法充分混合,进而无法有效模拟出层积云。这些结果表明,未来引入大气观测数据同化,特别是改善边界层结构的模拟,对形成完整的耦合同化系统具有必要性。

关键词：初始化试验耦合气候系统模式海表温度层积云大气边界层

夏季亚洲对流层中上层温度年际变率的预测水平评估及其在我国东部降水预测中的应用

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大气科学 2020年第1期44卷 150-167页

作者：张丽霞周天军中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG) 北京100029 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 中国科学院大学北京100049

夏季亚洲对流层温度异常与中国东部夏季降水紧密相关并可能作为降水的有效预报因子。基于欧盟ENSEMBLES计划的季节预测试验耦合模式每年5月1日开始的回报试验,分析了其对1960~2005年夏季亚洲对流层中上层温度(以200~500 hPa厚度替代,简... 详细信息

夏季亚洲对流层温度异常与中国东部夏季降水紧密相关并可能作为降水的有效预报因子。基于欧盟ENSEMBLES计划的季节预测试验耦合模式每年5月1日开始的回报试验,分析了其对1960~2005年夏季亚洲对流层中上层温度(以200~500 hPa厚度替代,简称对流层温度)年际变率的预测结果,发现模式集合平均对夏季亚洲对流层温度年际变率具有较高的预报技巧,可以合理回报其前两个EOF(Empirical Orthogonal Function)主导模态(EOF1、EOF2),只是未能回报出EOF2高纬度的温度异常,模式集合平均预测的第一模态主成分(PC1)和第二模态主成分(PC2)与再分析资料的时间相关系数分别达到0.63和0.77。再分析资料中前两个EOF模态分别由ENSO(El Niño–Southern Oscillation)发展年印度夏季降水异常所激发的丝绸之路遥相关波列和ENSO衰减年西北太平洋夏季降水异常对应的太平洋—日本遥相关波列导致。ENSEMBLES计划可以合理预测出相应的海温异常及遥相关波列,进而合理预测出前两个EOF模态。对流层温度PC1和PC2分别表征了欧亚大陆与周围海洋之间的纬向和经向热力对比异常,模式对由PC1的预报技巧远高于前人定义的纬向热力对比的东亚夏季风指数,对前人定义的经向热力对比指数的预测技巧与PC2相当。将PC1和前人定义的经向热力对比指数作为预报因子,建立了中国夏季降水的动力—统计降尺度预测模型,交叉检验的结果表明该预报模型显著提高了东北和长江流域上游夏季降水的预报技巧。本文提出的亚洲对流层温度年际变率的EOF1及PC1,既能较好表征纬向热力对比与中国东部夏季降水显著相关,又能被模式合理预测,可以作为我国中高纬度地区,特别是东北地区降水的重要预测因子之一。

关键词：季节预测可预报性动力—统计降尺度预测模型对流层温度

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短期预报中的非相变非绝热过程影响

应用气象学报 1997年第2期8卷 205-211页

作者：周天军钱永甫南京大学大气科学系

针对短期预报中的非相变非绝热过程影响进行了数值试验．结果表明，非相变非绝热过程对短期天气预报的影响，主要体现在降水要素的预报上．在本个例中，对于雨区分布和降水量，若忽略非相变非绝热过程，将引起大陆上降水预报的较大偏差。

关键词：非绝热过程短期预报降水预报降水量

伴随南海季风爆发区域尺度环流演变机理的诊断分析和数值模拟

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南京大学学报（自然科学版） 2002年第3期38卷 331-340页

作者：张耀存周天军南京大学大气科学系南京210093 中国科学院大气物理研究所大气科学与地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029

利用 195 7— 1998年NCEP/NCAR候平均再分析资料 ,分析伴随南海夏季风爆发中南半岛和南海地区环流系统的演变 ,揭示该地区热力特征与南海夏季风爆发之间的可能联系 .结果发现 ,不同高度上标志着南海季风爆发的环流系统如 5 0 0hPa上的... 详细信息

利用 195 7— 1998年NCEP/NCAR候平均再分析资料 ,分析伴随南海夏季风爆发中南半岛和南海地区环流系统的演变 ,揭示该地区热力特征与南海夏季风爆发之间的可能联系 .结果发现 ,不同高度上标志着南海季风爆发的环流系统如 5 0 0hPa上的副热带高压、2 0 0hPa上的南亚高压以及 85 0hPa上的孟加拉湾低槽等系统在南海季风爆发期间具有显著的变化特征 ,对流层中高层以上的环流系统反映了大尺度环流的季节变化特征 ,而对流层低层环流系统的变化可能与局地特征具有密切关系 .从中南半岛和南海两个地区地面感热和潜热加热与该地区温压场变化之间的关系上看 ,中南半岛地区的热力作用对南海季风爆发期间区域环流系统演变具有重要作用。

关键词：热力特征区域环流演变机理南海季风爆发诊断分析数值模拟