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Progress of MJO Prediction at CMA from Phase I to Phase II of the Sub-Seasonal to Seasonal Prediction Project

Advances in Atmospheric Sciences 2023年第10期40卷 1799-1815页

作者： junchen yao Xiangwen LIU Tongwen WU Jinghui YAN Qiaoping LI Weihua JIE Center for Earth System Modeling and Prediction of China Meteorological Administration Beijing 100081China

As one of the participants in the Subseasonal to Seasonal(S2S)Prediction Project,the China Meteorological Administration(CMA)has adopted several model versions to participate in the S2S *** study evaluates the models’capability to simulate and predict the Madden-Julian Oscillation(MJO).Three versions of the Beijing Climate Center Climate System Model(BCC-CSM)are used to conduct historical simulations and re-forecast experiments(referred to as EXP1,EXP1-M,and EXP2,respectively).In simulating MJO characteristics,the newly-developed high-resolution BCC-CSM outperforms its *** terms of MJO prediction,the useful prediction skill of the MJO index is enhanced from 15 days in EXP1 to 22 days in EXP1-M,and further to 24 days in *** the first forecast week,the better initial condition in EXP2 largely contributes to the enhancement of MJO prediction ***,during forecast weeks 2–3,EXP2 shows little advantage compared with EXP1-M because the increased skill at MJO initial phases 6–7 is largely offset by the degraded skill at MJO initial phases 2–*** at initial phases 2–3,EXP1-M skillfully captures the wind field and Kelvin-wave response to MJO convection,leading to the highest prediction skill of the *** results reveal that,during the participation of the CMA models in the S2S Project,both the improved model initialization and updated model physics played positive roles in improving MJO *** efforts should focus on improving the model physics to better simulate MJO convection over the Maritime Continent and further improve MJO prediction at long lead times.

关键词： Madden-Julian Oscillation(MJO) Subseasonal to Seasonal(S2S) prediction skill improvement initial phase

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Investigating the ENSO prediction skills of the Beijing Climate Center climate prediction system version 2

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Acta Oceanologica Sinica 2022年第5期41卷 99-109页

作者： Yanjie Cheng Youmin Tang Tongwen Wu Xiaoge Xin Xiangwen Liu Jianglong Li Xiaoyun Liang Qiaoping Li junchen yao Jinghui Yan CMA Earth System Modeling and Prediction Centre China Meteorological Administration(CMA)Beijing100081China State Key Laboratory of Severe Weather China Meteorological AdministrationBeijing100081China College of Environmental Science and Engineering University of Northern British ColumbiaPrince GeorgeV2N 4Z9Canada

The El Niño-Southern Oscillation(ENSO)ensemble prediction skills of the Beijing Climate Center(BCC)climate prediction system version 2(BCC-CPS2)are examined for the period from 1991 to *** upper-limit ENSO predictability of this system is quantified by measuring its“potential”predictability using information-based metrics,whereas the actual prediction skill is evaluated using deterministic and probabilistic skill *** show that:(1)In general,the current operational BCC model achieves an effective 10-month lead predictability for ***,prediction skills are up to 10–11 months for the warm and cold ENSO phases,while the normal phase has a prediction skill of just 6 months.(2)Similar to previous results of the intermediate coupled models,the relative entropy(RE)with a dominating ENSO signal component can more effectively quantify correlation-based prediction skills compared to the predictive information(PI)and the predictive power(PP).(3)An evaluation of the signal-dependent feature of the prediction skill scores suggests the relationship between the“Spring predictability barrier(SPB)”of ENSO prediction and the weak ENSO signal phase during boreal spring and early summer.

关键词： ENSO ensemble prediction skill potential predictability measure BCC-CPS2 climate model

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互构、互信与互驯:都市青年智能手环实践研究

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中国青年研究 2023年第10期 21-29页

作者：姚俊臣蒋宇楼元英北京师范大学新闻传播学院

智能技术的快速迭代重构了“人—机”关系这一重要的技术哲学命题。对都市青年智能手环使用的实践考察发现,用户与智能手环经互构、互信和互驯三个阶段完成深度勾连。在互构阶段,智能手环具备建构与改造身体的力量,但个体并未完全丧失... 详细信息

智能技术的快速迭代重构了“人—机”关系这一重要的技术哲学命题。对都市青年智能手环使用的实践考察发现,用户与智能手环经互构、互信和互驯三个阶段完成深度勾连。在互构阶段,智能手环具备建构与改造身体的力量,但个体并未完全丧失主体性,在不同空间中有限度地、有策略地使用智能手环;在互信阶段,人与智能手环的关系表现为双方基于数据信赖与情感依赖展开的协同行动,能够促进自我认知与身体机能向好发展;最后,用户经过占有、物化、融入和转化四个阶段将统一的商品物私有化、独特化,但也存在被驯化的风险。未来,智能手环实践的基本逻辑应坚持“以人为本”,寻求智能手环与青年群体的价值共鸣、情感共振。

关键词：智能手环驯化 “人—机”关系身体青年

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基于气候系统模式FGOALS-g2的热带气旋活动及其影响的动力降尺度模拟

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大气科学 2018年第1期42卷 150-163页

作者：姚隽琛周天军邹立维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 中国科学院大学(UCAS) 北京100049 中国气象局国家气候中心北京100081 南京大学江苏省气候变化协同创新中心(JCICCC) 南京210023

热带气旋是气候模拟关注的重要对象,但是,由于当前的气候系统模式分辨率较低,难以合理再现热带气旋分布特征,因此,动力降尺度就成为一种有效的手段。本文使用区域气候模式Reg CM3,对中国科学院大气物理研究所气候系统模式FGOALS-g2的模... 详细信息

热带气旋是气候模拟关注的重要对象,但是,由于当前的气候系统模式分辨率较低,难以合理再现热带气旋分布特征,因此,动力降尺度就成为一种有效的手段。本文使用区域气候模式Reg CM3,对中国科学院大气物理研究所气候系统模式FGOALS-g2的模拟结果进行动力降尺度,基于热带气旋路径追踪法,从热带气旋的路径、强度和降水三个方面,检验了动力降尺度在热带气旋模拟能力上的增值。结果表明,动力降尺度结果大幅提升了热带气旋路径频率的模拟,较之全球模式,其与观测的路径频率分布的空间相关系数从0.57提升至0.74;区域模式模拟的热带气旋强度与观测更为一致,全球模式难以模拟40 m s-1以上风速的热带气旋,区域模式能够模拟风速为60 m s-1的热带气旋;在热带气旋降水方面,降尺度后的热带气旋降水贡献率和平均热带气旋降水强度均有所改善,在西北太平洋区域较之全球模式,区域模式将热带气旋降水贡献率和降水强度提高了10%和4.7 mm d-1。动力降尺度后TC(tropical cyclone)的模拟技巧得到提升的区域为西北太平洋区域,但在中国南海区域,技巧提升的不显著甚至有所下降。关于动力降尺度结果在西北太平洋区域的技巧提升,分析表明能够更好体现CISK(Conditional Instability of the Second Kind)机制是主要原因,区域模式模拟的水汽增多、正涡度增强、上升运动增强而垂直风切变减弱都有显著贡献。

关键词：热带气旋路径热带气旋降水气旋路径追踪区域模式西北太平洋

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一种基于优化A-star算法的室内外一体化寻径方法研究

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测绘科学 2024年第8期49卷 121-130页

作者：姚俊臣张福浩王亮何望君中国测绘科学研究院北京100036

针对A-star(A*)算法在室内外一体化三维路径分析上存在搜索精度差、空间查询效率低的问题,该文提出一种改进A*算法的室内外一体化路径搜索方法。首先从包含室内外场景的三维模型中提取用于路径搜索的导航网格,并采用耳裁剪(ear clipping... 详细信息

针对A-star(A*)算法在室内外一体化三维路径分析上存在搜索精度差、空间查询效率低的问题,该文提出一种改进A*算法的室内外一体化路径搜索方法。首先从包含室内外场景的三维模型中提取用于路径搜索的导航网格,并采用耳裁剪(ear clipping)算法进行优化,实现导航网格自适应性剖分,大幅提高导航网格空间精度。然后,引入布尔(boolean)数组和弱堆(weak heap)等数据结构,融合地形复杂度控制变量,对A*算法进行计算效率和精度方面改进,并通过漏斗算法进行路径平滑处理,使之更好地适应室内外一体化三维路径搜索场景。最后,基于某校园室内外一体化三维场景,完成算法效率和精度对比和验证。

关键词：导航网格改进A*算法最短路径搜索室内外一体化

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区域耦合模式FROALS模拟的西北太平洋热带气旋潜势分布与年际变率:耦合与非耦合试验比较

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大气科学 2015年第4期39卷 802-814页

作者：姚隽琛周天军邹立维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际重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049 中国科学院气候变化研究中心北京100029

热带气旋潜势指数可以合理刻画热带气旋生成的位置与范围,被广泛应用于评估气候系统模式对热带气旋的模拟.本文使用区域海—气耦合模式FROALS对西北太平洋地区1982～2007年的积分结果,检验了该模式对热带气旋潜势指数的气候态和年际变... 详细信息

热带气旋潜势指数可以合理刻画热带气旋生成的位置与范围,被广泛应用于评估气候系统模式对热带气旋的模拟.本文使用区域海—气耦合模式FROALS对西北太平洋地区1982～2007年的积分结果,检验了该模式对热带气旋潜势指数的气候态和年际变率模拟能力,并从决定热带气旋潜势的五个变量角度,分析了造成模式模拟偏差的原因.结果表明,模式可以合理再现西北太平洋地区热带气旋潜势指数的分布,但由于西北太平洋季风槽模拟偏弱且耦合后模拟海温偏冷,使得耦合试验模拟的热带气旋潜势指数分布偏弱,尽管较之单独大气模式,其模拟的空间分布有改善.在年际变率方面,模式可以合理再现年际变率中热带气旋潜势指数对ENSO的响应,且耦合模式优于单独大气模式,分析表明其原因在于耦合模式模拟的850 hPa季风槽强度与年际变率优于单独大气模式.因此区域耦合模式在模拟热带气旋指数年际变率方面相较大气模式有优势.

关键词：热带气旋热带气旋潜势区域耦合模式FROALS 西北太平洋

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BCC-CSM2模式耦合同化对北极海冰次季节预测的影响

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气象学报 2024年第3期82卷 340-355页

作者：邱孙俊杰刘向文姚隽琛中国气象科学研究院北京100081 中国气象局地球系统数值预报中心北京100081

近年来北极海冰的加速融化对北半球天气和气候的影响逐渐加剧,开展准确的海冰次季节预测已成为迫切需求。基于北京气候中心气候系统模式(BCC-CSM2),采用多种耦合同化方案(大气同化、海洋-大气同化、海洋-海冰-大气同化)产生模式初值,开... 详细信息

近年来北极海冰的加速融化对北半球天气和气候的影响逐渐加剧,开展准确的海冰次季节预测已成为迫切需求。基于北京气候中心气候系统模式(BCC-CSM2),采用多种耦合同化方案(大气同化、海洋-大气同化、海洋-海冰-大气同化)产生模式初值,开展大气(FST-A)、海洋-大气(FST-AO)、海洋-海冰-大气(FST-AOI)预测试验,进而探讨了多圈层耦合同化对北极海冰次季节预测的影响。结果表明,随着耦合同化分量的增加,模式对海冰密集度气候态和变率的预测技巧逐渐提高,其中FSTAOI在所有试验中表现最优。海洋-海冰-大气同化对预测的影响存在明显的季节性差异,其在大多数月份(尤其是少冰期(9—10月))能够明显降低海冰密集度预测误差,但在快速融冰期(6—7月),若干海冰边缘区(波弗特海、东西伯利亚海、拉普捷夫海、喀拉海附近)的密集度误差随预测时间延长而快速增大。因此,多圈层耦合同化在总体上能够有效改善北极海冰次季节预测,但其在快速融冰阶段对预测的影响存在较大不确定性。进一步诊断表明,在快速融冰期,采用海洋-海冰-大气同化初值的试验在预报开始阶段(主要指第1周)低估了海冰边缘区的密集度。在海冰-反照率正反馈机制影响下,这可能导致模拟地表短波辐射吸收增加,引起海水升温和海冰融化加快,进而导致海冰误差快速增长。未来研究将致力于继续提升海洋-海冰-大气多分量耦合同化的协调,以持续改进北极海冰次季节—季节预测能力。

关键词： BCC-CSM2 耦合同化北极海冰次季节预测

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区域海气耦合模式FROALS的发展及其应用

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大气科学 2016年第1期40卷 86-101页

作者：周天军邹立维韩振宇刘博姚隽琛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 国家气候中心北京100081 中国科学院大学北京100049

区域海气耦合模式是研究局地海气相互作用过程影响气候变率的重要平台,也是对全球气候模式进行"动力降尺度"的重要工具。本文介绍了LASG(State Key Laboratory of Numerical Modeling for Atmospheric Sciences and Geophysical Fluid D... 详细信息

区域海气耦合模式是研究局地海气相互作用过程影响气候变率的重要平台,也是对全球气候模式进行"动力降尺度"的重要工具。本文介绍了LASG(State Key Laboratory of Numerical Modeling for Atmospheric Sciences and Geophysical Fluid Dynamics)/IAP(Institute of Atmospheric Physics)发展的区域海气耦合模式FROALS(Flexible Regional Ocean–Atmosphere–Land System model),并总结了过去五年围绕该区域海气耦合模式开展的研究工作。FROALS的特点之一是有两个完全不同的大气模式分量和海洋模式分量选项,可以适应不同的模拟研究需求。针对区域海气耦合模式在西北太平洋地区的模拟偏差,通过分步骤考察不同大气模式分量和不同海洋模式分量对模式模拟性能的影响,指出大气模式是导致区域海气耦合偏差的主要分量。通过改进对流触发的相对湿度阈值标准,有效地改善了此前区域海气耦合模式在亚洲季风区普遍出现的"模拟海温冷偏差"。改进的FROALS对西北太平洋地区的大气和海洋环境有较好的模拟能力,合理地再现了西北太平洋地区表层洋流气候态和年际变率。较之非耦合模式,考虑区域海气耦合过程后,改进了东亚和南亚地区的降水和热带气旋潜势年际变率的模拟。最后,针对东亚—西北太平洋地区,利用FROALS对IAP/LASG全球气候模式模拟和预估的结果进行了动力降尺度,得到了东亚区域50 km高分辨率区域气候变化信息。分析显示,FROALS模拟得到的东亚区域气候较之全球气候模式和非耦合区域气候模式结果具有明显的"增值",显示出区域海气耦合模式在该区域良好的应用前景。

关键词：亚洲季风区域海气耦合模式模式偏差季风的模拟和预估

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AIGC议题的动态演进与传播结构:基于微博和Twitter的比较分析

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西安交通大学学报（社会科学版） 2024年第3期44卷 176-186页

作者：张尔坤张洪忠姚俊臣王诗然北京师范大学新闻传播学院北京100875 北京师范大学艺术传媒学院北京100875

不同文化背景和社会情境可能会形成不同的技术认知,基于跨平台比较视角,采用动态主题模型等工具比较微博和Twitter中人工智能生成内容(AIGC)议题在发展趋势与传播结构上的差异,探讨促成这些差异的多维因素。研究发现:在微博中,用户更关... 详细信息

不同文化背景和社会情境可能会形成不同的技术认知,基于跨平台比较视角,采用动态主题模型等工具比较微博和Twitter中人工智能生成内容(AIGC)议题在发展趋势与传播结构上的差异,探讨促成这些差异的多维因素。研究发现:在微博中,用户更关注AIGC的经济和商业价值,侧重探讨新技术与经济发展的关系;在Twitter中,AIGC讨论与技术逻辑具有更紧密的联系,诸多文化界、产业界博主将技术对产业、伦理的影响和对未来的想象推到更重要的讨论位置。研究认为,由经济要素驱动的AIGC讨论机遇与风险并存,在关注AIGC经济价值的同时,也要警惕资本、市场对技术认知和技术发展的过度干预,防止技术背离“以人为本”的价值初衷。最后,宏观层面的语境也并非稳定不变,未来应当继续关注技术认知的结构性变化以及其将如何影响新技术发展等问题。

关键词：人工智能生成内容主题建构传播结构技术认知微博 Twitter 动态主题模型社交媒体

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Chinese Contribution to CMIP5:An Overview of Five Chinese Models' Performances

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Journal of Meteorological Research 2014年第4期28卷 481-509页

作者：周天军陈晓龙董璐吴波满文敏张丽霞林壬萍姚隽琛宋丰飞赵崇博 State Key Laboratory of Numerical Modeling for Atmospheric Sciences and Geophysical Fluid Dynamics Institute of Atmospheric Physics Chinese Academy of Sciences Climate Change Research Center Chinese Academy of Sciences University of the Chinese Academy of Sciences Laboratory for Climate Studies National Climate Center China Meteorological Administration

An overview of Chinese contribution to Coupled Model Intercomparison Project-Phase 5 （CMIP5） is presented. The performances of five Chinese Climate/Earth System Models that participated in the CMIP5 pro ject are assessed in the context of climate mean states, seasonal cycle, intraseasonal oscillation, interan-nual variability, interdecadal variability, global monsoon, Asian-Australian monsoon, 20th-century historical climate simulation, climate change pro jection, and climate sensitivity. Both the strengths and weaknesses of the models are evaluated. The models generally show reasonable performances in simulating sea surface tem-perature （SST） mean state, seasonal cycle, spatial patterns of Madden-Julian oscillation （MJO） amplitude and tropical cyclone Genesis Potential Index （GPI）, global monsoon precipitation pattern, El Ni-no-Southern Oscillation （ENSO）, and Pacific Decadal Oscillation （PDO） related SST anomalies. However, the perfor-mances of the models in simulating the time periods, amplitude, and phase locking of ENSO, PDO time periods, GPI magnitude, MJO propagation, magnitude of SST seasonal cycle, northwestern Pacific mon-soon and North American monsoon domains, as well as the skill of large-scale Asian monsoon precipitation need to be improved. The model performances in simulating the time evolution and spatial pattern of the 20th-century global warming and the future change under representative concentration pathways pro jection are compared to the multimodel ensemble of CMIP5 models. The model discrepancies in terms of climate sensitivity are also discussed.

关键词： CMIP5 Chinese models seasonal cycle MJO GPI ENSO PDO global monsoon Asian monsoon global warming climate sensitivity

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