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动力季节预测中预报误差与物理因子的关系

应用气象学报 2008年第3期19卷 276-286页

作者：任宏利国家气候中心中国气象局气候研究开放实验室北京100081

为了在动力季节预测中更好地运用统计经验来改进预报,从研究气候系统物理因子影响模式预报误差的角度入手,探讨了与气候模式有关的统计经验获取问题,并利用国家气候中心海-气耦合模式的历史回报数据,考察了动力季节预测中夏季环流和降... 详细信息

为了在动力季节预测中更好地运用统计经验来改进预报,从研究气候系统物理因子影响模式预报误差的角度入手,探讨了与气候模式有关的统计经验获取问题,并利用国家气候中心海-气耦合模式的历史回报数据,考察了动力季节预测中夏季环流和降水的预报误差与主要物理因子,包括Nio3区海温指数、太平洋年代际振荡指数、南北半球环状模指数以及北大西洋涛动指数相关关系。分析结果显示:上述物理因子与模式预报的夏季环流和降水误差之间存在前期或同期的某种显著相关关系,并且显著关系分布随因子的不同而表现出明显不同的区域性特征,这为发展一种基于预报因子的误差订正新方法提供了新思路。

关键词：动力季节预测预报误差物理因子

气候信息交互显示与分析平台(CIPAS)设计与实现

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应用气象学报 2013年第5期24卷 631-640页

作者：吴焕萍张永强孙家民邵鹏程国家气候中心中国气象局气候研究开放实验室北京100081

气候信息交互显示与分析平台(CIPAS)设计为面向气候监测、诊断、预测等基础业务支撑系统。CIPAS设计了面向气候业务应用的集约化基础数据环境,内容涵盖全时间序列的地面常规观测、指数资料、再分析资料以及数值预报产品等,并提供基于要... 详细信息

气候信息交互显示与分析平台(CIPAS)设计为面向气候监测、诊断、预测等基础业务支撑系统。CIPAS设计了面向气候业务应用的集约化基础数据环境,内容涵盖全时间序列的地面常规观测、指数资料、再分析资料以及数值预报产品等,并提供基于要素、层次、时间、范围、种类等查询参数的统一、简单的访问接口(API);CIPAS设计采用多层次分布式架构并形成轻量级客户端,而客户端则采用组件化和插件化设计方法,涵盖数据、图形、分析处理、版面制图、配置管理等核心组件,形成可扩展和组装的基础业务功能模块及二次开发接口,并以工具箱的形式提供各种气候业务分析能力,如EOF,SVD等诊断分析工具。该文重点对CIPAS的建设原则、总体框架、主要功能、运行流程等设计进行详细介绍,并对平台实现所涉及的若干关键技术问题进行深入分析。CIPAS初步具备了气候资料综合检索、多维显示、统计诊断分析产品生成等综合业务功能,其建设成果在国家级和试点省份的试用显示其较好的业务应用能力与发展前景。

关键词：气候监测预测人机交互数据管理

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2018年全球重大天气气候事件及其成因

气象 2019年第4期45卷 533-542页

作者：孙劭李多王遵娅王国复柯宗建国家气候中心中国气象局气候研究开放实验室北京100081

2018年全球主要温室气体浓度继续攀升,地表温度相比工业化前水平偏高0. 99℃,为有观测记录以来的历史第四高值。全球冰川总量连续31年减少,南北极海冰范围全年处于历史低位。全球海洋表面温度较常年显著偏高,海平面继续加速上升,海洋热... 详细信息

2018年全球主要温室气体浓度继续攀升,地表温度相比工业化前水平偏高0. 99℃,为有观测记录以来的历史第四高值。全球冰川总量连续31年减少,南北极海冰范围全年处于历史低位。全球海洋表面温度较常年显著偏高,海平面继续加速上升,海洋热含量创历史新高,海洋酸化的影响日益加剧。年内,世界各地发生了许多重大天气气候事件,包括北半球异常活跃的热带气旋季、欧洲夏季持续性高温干燥天气、印度西南部的特大洪灾、澳洲东部严重旱情、欧美多地的低温暴雪以及全球多地的森林大火和强对流天气,造成了严重的人口伤亡和社会经济损失。本文系统性总结了2018年全球重大天气气候事件及其影响,并重点分析了印度近百年来最严重洪灾和美国东海岸爆发性低温雨雪冰冻两个典型气候事件的形成原因。分析表明,夏季南亚季风强度偏强、控制时间偏长,8月在南亚季风槽西部位置偏北、索马里越赤道急流偏强的共同作用下,南印度洋及阿拉伯海上空的水汽大量向印度地区输送,持续性的强降水天气引发了该地区近百年以来最严重的洪灾;1月上旬,在耦合的急流结构、强烈的海洋温度梯度以及气旋外围气温偏高的共同作用下,冬季风暴格雷森在短时间内爆发性加强,造成美国东海岸出现气温骤降、强风暴雪等剧烈天气现象。

关键词：表面温度降水量极端事件气象灾害

半干旱草原下垫面动量和感热总体输送系数参数化关系研究

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物理学报 2013年第9期62卷 519-527页

作者：岳平张强李耀辉王润元王胜孙旭映中国气象局兰州干旱气象研究所甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室兰州730020 张掖国家气候观象台张掖734000

本文利用锡林郭勒草原2008年春季近地层涡旋相关系统和铁塔的风、温平均梯度观测资料,分析了总体输送系数随梯度Richardson数的变化特征,建立了动量总体输送系数随大气稳定度、近地层风速以及感热总体输送系数随大气稳定度和近地层气温... 详细信息

本文利用锡林郭勒草原2008年春季近地层涡旋相关系统和铁塔的风、温平均梯度观测资料,分析了总体输送系数随梯度Richardson数的变化特征,建立了动量总体输送系数随大气稳定度、近地层风速以及感热总体输送系数随大气稳定度和近地层气温的关系.中性条件下,半干旱草原植被下垫面动量总体输送系数与近地层大气动力状态之间存在明显的相互作用,总体输送系数与近地面层风速之间满足二次曲线拟合关系;风速较小时,大气动力特征对地表粗糙度长度的改变不是很明显,动量总体输送系数随气流增强而增大;而当风速较大时,强风速会使植被高度发生改变,动量总体输送系数随气流增强而减小.另外,感热总体输送系数与近地层气温之间也存在二次曲线关系.动量总体输送系数与近地层风速之间的关系、感热总体输送系数与近地层气温之间关系的建立为总体输送系数参数化提供了重要途径,同时该方案避免了对动力学粗糙度长度和热力学粗糙度长度的求解.

关键词：总体输送系数参数化湍流通量相似性函数

CMIP5模式对中国地区气温模拟能力评估与预估

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气候变化研究进展 2016年第1期12卷 10-19页

作者：张艳武张莉徐影中国气象局国家气候中心气候研究开放实验室北京100081

利用第五次国际耦合模式比较计划(CMIP5)中29个气候模式的气温模拟结果,评估了各模式对中国地区年平均气温的模拟能力,对未来不同典型浓度路径(RCPs)下中国地区气温的可能变化给出了预估。结果表明:各模式能较好地模拟过去100多年中国... 详细信息

利用第五次国际耦合模式比较计划(CMIP5)中29个气候模式的气温模拟结果,评估了各模式对中国地区年平均气温的模拟能力,对未来不同典型浓度路径(RCPs)下中国地区气温的可能变化给出了预估。结果表明:各模式能较好地模拟过去100多年中国地区增温趋势和年平均气温的空间分布,从模式间标准差来看,各模式对中国中部、南部气温模拟具有较高的一致性。利用相对均方根误差分析了各模式的模拟能力,对于多时间尺度(月、年)气温的气候平均态,有7个模式表现良好,高于中等水平,5个模式的模拟能力低于中等水平,模式集合平均值的模拟效果优于大多数单个模式。根据29个模式的评估结果,使用模拟性能相对较好的模式分析了未来不同排放情景下中国地区气温变化,21世纪前期,不同排放情景之间的预估结果差别较小,21世纪中期各情景之间的差别逐渐增大,到21世纪后期,3种排放情景的升温差别明显增大。

关键词：全球气候模式 CMIP5 中国气温 RCPs情景

黄土高原中部秋季干湿的年际和年代际环流异常特征及与海温的多尺度相关性研究

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物理学报 2013年第21期62卷 527-541页

作者：刘晓云王劲松李栋梁岳平李耀辉姚玉璧中国气象局兰州干旱气象研究所甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室兰州730020

黄土高原地区作为气候敏感区和生态脆弱区地表干湿状况的年际和年代际变化特征十分明显.但以往主要是针对夏季进行分析,而对黄土高原秋季干湿变化规律及大气环流机理的认识非常有限.本文基于中国589站最近50 a(1961—2010年)月降水和气... 详细信息

黄土高原地区作为气候敏感区和生态脆弱区地表干湿状况的年际和年代际变化特征十分明显.但以往主要是针对夏季进行分析,而对黄土高原秋季干湿变化规律及大气环流机理的认识非常有限.本文基于中国589站最近50 a(1961—2010年)月降水和气温月平均资料、NCEP/NCAR提供的再分析资料以及NOAA提供的海表温度(Sea Surface Temperature,SST)资料,运用带通/低通滤波、小波分析、EOF/REOF和回归分析等方法,在对中国秋季干湿时空演化分类的基础上,通过研究秋季黄土高原中部干湿演变周期、大气环流特征及与海温的多尺度相关关系,以揭示影响黄土高原中部秋季干湿变化的物理机理,并确定影响该区域干湿状况的前兆信号.小波功率谱分析表明,黄土高原中部秋季干湿指数存在准4 a和准8 a的周期,1970—1990年准8 a尺度周期振荡尤为明显.年际(周期8 a)尺度上偏湿年的大气环流特征是,欧亚大陆中高纬呈"双阻型",200 hPa西风急流显著北移,日本海-鄂霍茨克海受反气旋控制,其底部的偏东水汽输送带将水汽输入研究区.年代际(周期>8 a)尺度上偏湿年的大气环流特征是,东亚大陆为一致的低值系统;200 hPa东亚副热带西风急流减弱北移,研究区主要水汽来源由经孟加拉湾在中南半岛转向的南风水汽输送及中纬度的西风水汽输送组成.整个序列上,Nino3区SST指数(Nino3I)超前5个月与秋季干湿指数已呈显著的负相关关系,而孟加拉湾—中国南海SST指数(BayI)则超前3个月与干湿指数呈现显著的负相关关系.年际尺度上,秋季Nino3I,BayI均与秋季干湿指数存在显著相关(准4 a,4—6 a),而年代际尺度上,只有BayI与秋季干湿指数存在显著相关性(准10 a).黄土高原中部秋季干湿的年际和年代际周期的确定、大气环流异常特征的认识及与海温的多尺度相关关系的建立,不仅揭示了影响该区域干湿变化的物理机理,也为干旱气候预测提供了重要的前兆信号.

关键词：黄土高原中部干湿特征海表温度小波分析

云和降水扰动对黄土高原半干旱草地辐射收支及能量分配的影响

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物理学报 2013年第20期62卷 553-566页

作者：岳平张强赵文王劲松王润元姚玉壁王胜郝小翠阳伏林王若安中国气象局兰州干旱气象研究所甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室兰州730020

地表辐射收支和能量分配对陆-气系统的反馈是气候模式中最重要的物理过程之一.认识半干旱地区云和降水的扰动对辐射收支和能量分配的影响规律,是提高数值模式中评估地表辐射收支和能量平衡参数化效果的关键环节.利用兰州大学半干旱气候... 详细信息

地表辐射收支和能量分配对陆-气系统的反馈是气候模式中最重要的物理过程之一.认识半干旱地区云和降水的扰动对辐射收支和能量分配的影响规律,是提高数值模式中评估地表辐射收支和能量平衡参数化效果的关键环节.利用兰州大学半干旱气候与环境观测站2008年的观测资料,研究了云和降水的扰动对辐射收支各分量的削弱作用及对地表能量平衡的影响规律.年平均结果表明,多云状况可以作为年平均的气候背景;云和降水对短波辐射削弱最强,大气向下长波辐射随天空云量的增加而增强,地表向上长波辐射随着云量的增加而减小,净辐射占总辐射的比率受云和降水的影响较小.季节平均结果显示,短波辐射日积分量在生长季和非生长季均随云量的增加而降低,生长季云和降水对短波辐射的削弱作用明显强于非生长季.生长季,晴天、少云和多云时向上长波辐射差异不大,阴天时向下和向上长波辐射明显减小.非生长季,地表向上长波辐射受云和降水的影响较小,日积分量变化不大,向下长波辐射随云量的增多而增强.地表反照率具有明显的日变化和季节变化,冬季大,秋季小;地表反照率日变化呈不对称的"V"形分布.生长季,感热通量和土壤热通量随云量增多而减小;潜热通量在晴天、少云和多云状况下随云量增多而增大;阴天时受降水影响,净辐射的严重削弱导致了潜热通量大大降低.非生长季,少云时净辐射日积分量最大,晴天时的净辐射与多云和阴天状况接近;感热和潜热通量随云量的增多而减小,土壤热通量日平均积分值在非生长季为负.生长季,多云状况的能量闭合度最好,能量不平衡差额占净辐射的3.9%;阴天时最差,不平衡差额占净辐射的16.8%;晴天和少云状况不平衡差额约占净辐射量的7%.非生长季受积雪影响,能量不闭合差额明显大于生长季.

关键词：半干旱草地云和降水的扰动辐射收支能量平衡

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ENSO与登陆我国热带气旋的关系研究

热带气象学报 2009年第5期25卷 576-580页

作者：王小玲宋文玲国家气候中心/中国气象局气候研究开放实验室北京100081

利用1951—2005年登陆我国热带气旋信息化资料、ENSO事件以及海温指数资料,讨论ENSO事件与登陆我国热带气旋的关系。结果表明,7—9月热带海洋持续维持ENSO事件状态,对当年登陆热带气旋有明显影响,暖(冷)事件年,登陆热带气旋频数易偏少(... 详细信息

利用1951—2005年登陆我国热带气旋信息化资料、ENSO事件以及海温指数资料,讨论ENSO事件与登陆我国热带气旋的关系。结果表明,7—9月热带海洋持续维持ENSO事件状态,对当年登陆热带气旋有明显影响,暖(冷)事件年,登陆热带气旋频数易偏少(多)、初旋日期偏晚(早)、终旋日期偏早(晚),活动期偏短(长),平均登陆强度偏强(弱),登陆TY频数偏少(多),即ENSO事件对登陆热带气旋有明显的预报信号。当年有ENSO事件的结束或开始,但7—9月热带海洋维持正常偏暖(偏冷)状态,对当年的登陆热带气旋也有一定的影响。暖事件对登陆热带气旋的影响比冷事件更明显。

关键词： ENSO 登陆热带气旋热带气旋信息化资料海温指数资料

基于2008年1月中国南方低温雨雪冰冻事件10-30天延伸期稳定分量的研究

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物理学报 2012年第10期61卷 520-529页

作者：王阔封国林孙树鹏郑志海兰州大学大气科学学院兰州730000 国家气候中心中国气象局气候研究开放实验室北京100081

对北半球1978—2007年1月6日—2月4日逐日500 hPa高度场资料带通滤波,得到10—30 d时间尺度分量,结合经验正交函数分解方法(empirical orthogonal function,EOF)提取出气候态基底.同样滤波北半球2008年1月冰冻雨雪事件的逐日实况资料,... 详细信息

对北半球1978—2007年1月6日—2月4日逐日500 hPa高度场资料带通滤波,得到10—30 d时间尺度分量,结合经验正交函数分解方法(empirical orthogonal function,EOF)提取出气候态基底.同样滤波北半球2008年1月冰冻雨雪事件的逐日实况资料,并将其投影到气候态基底上,利用各贡献率作为考察该EOF分量对原场的影响指标.从10—30 d延伸期预报的角度提取稳定分量进行诊断分析,探讨影响此次天气过程的主要因素.通过贡献率分析方法把10—30 d延伸期稳定分量划分为气候态稳定分量和异常型稳定分量两个部分.结果表明:气候态稳定分量在我国南方2008年1月冰冻雨雪事件中占主体地位,异常型稳定分量相当于在气候态稳定分量的基础上叠加的扰动值,但异常型稳定分量在本次过程中的作用不能忽视,甚至起到关键性的作用,并且与实况距平在太平洋地区整体环流形势有较好的对应.这些结论加深了对10—30 d时间尺度可预报性的认识,为10—30 d延伸期预报提供了一种新的思路和解决问题的途径.

关键词：稳定分量气候态稳定分量异常型稳定分量低温雨雪冰冻