2012年FNL气温、气压和地面温度资料与河南省实况观测要素的误差对比分析

为了进行河南省区域范围内FNL资料的可信度检验,利用2012年NCEP/NCAR的FNL分析资料和河南省121个地面气象观测站的气温、气压以及地面温度资料,通过Cressman插值方法,分别从00、06、12、18等4个时次、12个月份和全年平均等方面,系统地对比了分析资料值与观测值之间的误差。分析结果表明,2012年河南省FNL资料气温、气压及地面温度的误差值（FNL分析值-实测值）区域分布特征比较接近,即存在着由西部、西北部山区的误差值负值区向东部误差值正值区的渐变趋势。对比表明,河南省大部分地区气温的误差在-3～2 K之间;气压的误差多在-10～10 hPa之间;而地面温度的平均误差主要在-5～2 K之间。FNL资料气温比地面温度的模拟结果更为准确,气温和气压资料都能够较好地代表实况。     

1958—1986年中国对流层和平流层低层的温度变化

北半球地面平均温度变化的总趋势是,1940年左右增暖达到了峰值,继之变冷直到60年代中期,此后从1970年左右又转入了一个新的增暖期。50年代至70年代北半球自由大气,特别是对流层下半部,温度变化趋势大体与地面温度变化趋势一致。由于一些作者使用的是格点资料,对精度有一定的影响,因此各个结果之间有相当差异。J.K.Angell和J.Korshover 1975年以来直接使用探空站资料研究全球各纬带自由大气的温度变化,其近期的研究结果指出,1958年开始的地面和对流层的十年降温已为此后的升温所抵消,1981年的温度已超过了1958—1959年;1960—1985年北半球对流层和地面温度变化的总趋势是增暖的,对流层顶和平流层低层则是变冷的。中国区域内自由大气和地面温度变化如何?本文在这方面作了探讨,发现了一些有意义的结果。     

各层北半球环形模态异常与地面大气温度的关系研究

文中研究了不同气压层的北半球环形模态异常时,与之相应的北半球地面大气温度的变化及其月际变率特征。为衡量温度变化的程度,使用偏最小二乘回归方法定义了一个新的耦合指数。该指数定义为对地面气温距平场和北半球环形模态指数做偏最小二乘回归分析的第1主分量。分析表明,该指数可以较准确地表现出北半球环形模态异常时相应的整个温度场变化程度。通过该指数序列分析和环形模态异常时地面气温合成分析,比较了处于不同气压层面的北半球环形模态异常与地面大气温度异常的不同关系。(1)不同层面的北半球环形模态异常与同时期的地面温度关系比较:1月对流层中高层的北半球环形模态异常与1月地面温度异常关系最密切,密切程度超过其他气压层的北半球环形模态异常,与2月地面温度关系较显著的是1月平流层低层的北半球环形模态异常;(2)环形模态异常与地面气温耦合关系的月际变率分析结果:1月位于对流层中高层的北半球环形模态异常与1月地面气温耦合关系最强烈,与其他各月地面气温的耦合逐月递减,4月之后变得不明显;1月平流层低层的北半球环形模态异常除了与1月气温关系密切外,还与2、3月地面气温关系密切,4月之后不明显。     

近百年北半球冬季海平面气压场与冬季气温的多时间尺度相关

用１８８４～１９９４年资料研究了北半球冬季海平面气压距平场的时空结构及其与北半球冬季气温的相关关系。指出,近百年北半球冬季大尺度海平面气压场表现为４个基本模态。研究了这些模态的空间环流结构和时间演变特征（长期趋势、突变及阶段性）。指出,反映北半球阿留申低压强度的冬季海平面气压距平场的第二特征模态,在年际,年代际变化关系上与北半球的平均气温关系是非常密切的。     

地气耦合非定常距平模式的准业务预报试验

本文用地气耦合非定常距平模式对1988年1—12月北半球100 hPa、500 hPa、海平面气压和地面温度的月距平场进行了为期一年的逐月30天预报准业务试验。结果表明，模式对月距平场距平符号的趋势预报以100 hPa效果最好，海平面气压较差；模式对500 hPa、地面温度的月距平场预报优于持续性预报，表明该模式对距平场形势有一定的预报能力。试验结果还表明，模式预报在中低纬优于中高纬；但对不同层次、不同月份的预报效果不够稳定，而且对低值系统预报能力较差。模式的一个突出问题是预报场空间过份平滑，尚须作进一步试验、改进。     

库尔勒市霜冻特征及其驱动力分析

利用库尔勒市气象局2003—2012年春、秋季最低地面温度、最低气温、云量、风速和海平面气压等气象要素资料,分析该地区的霜冻特征以及最低地面气温和其它气象要素之间的关系,结果表明:(1)库尔勒市霜冻主要出现时段为10月、11月以及次年的3月;(2)最低气温与最低地面温度之差介于-3～8℃,其中在3～5℃之间占总数的72.5%;(3)当08时海平面气压低于1015 hPa时,发生霜冻的概率仅为4.8%;气压超过1025 hPa时,出现霜冻的概率达84.7%;(4)通过最低气温、云量和风速建立的最低地面气温预报方程,分别对最低地面温度和霜冻做出预报,其中最低地面温度预报的准确率在70.7%～83.5%之间,霜冻预报的准确率为89.9%,效果良好。     

北半球夏季对流层顶气压与气温的年(代)际变率与趋势分析

利用NCEP/NCAR再分析月平均资料,研究了1979—2002年夏季全球对流层顶气压和气温的分布特征与变化趋势。选取了夏季北半球对流层顶年(代)际变率最大区域来定义气压指数和气温指数。分析结果表明:(1)全球对流层顶气压和气温在北半球随纬度的增加而增大,在南半球随纬度先增大再减小,而在整个热带地区对流层顶气压和气温的分布则较为均匀。(2)全球平均的对流层顶气压和气温在分析时段内呈减小趋势,但在中高纬度地区对流层顶气压和气温存在大范围增大现象,表明二者的趋势并不是全球一致的。(3)对流层顶年(代)际变率最大值出现在北半球的中纬度地区和南半球的副热带及高纬度地区,最小值则出现在热带地区。气压指数和气温指数显示出准10年和准3～5年周期。     

图里河国家基准气候站CAWS600-S型自动气象站观测数据资料均一性分析

利用历史数据对安装CAWS600-S型自动气象站后所获得的年平均气温、年平均气压、年平均风速、年平均地面温度进行均一性分析。主要运用要素逐年变化曲线、统计分析、对比数据分析等方法进行检验,结果未发现自动站年平均气温、气压、风速与历史记录存在显著性差异,可以与人工观测的历史数据进行合并应用。而自动站年平均地面温度与人工观测数据存在较大差异,在资料应用时应注意区别。     

南半球环流与西太平洋副热带高压和台风群中期活动的关系

通过对南北半球环流6年资料的分析,发现在北半球夏季5～8月,南半球中纬西风指数、低纬西风指数、赤道气压指标与北半球西太平洋副热带高压和台风群的中期活动均有较好的关系。在台风群活跃的年份,台风群生成阶段前后,环流变化由南半球中纬先开始,随后南半球低纬和赤道地区环流也出现变化,赤道气压指标到达低值,此后,北半球西太平洋副热带高压的特征产生一系列的变化,上述南北半球环流系统变化的传播过程为准二周周期。     

夏季北半球青藏高原对流层顶气压异常变动的物理机制研究

利用NCEP/NCAR再分析月平均资料,通过构造青藏高原(下称高原)对流层顶气压指数以及选取1992年和1998年这两个高原对流层顶气压正、负异常最大值年份进行对比分析,研究了北半球夏季高原对流层顶气压异常变动的物理机制。结果表明：(1)高原对流层顶气压异常变动与平流层和对流层气温及位势高度异常有密切联系,同时,与地表...     

西江流域面雨量与区域大气环流型关系

利用Lamb-Jenkinson大气环流分型方法,对西江流域1971—2015年逐日平均850 hPa和500 hPa高度场进行环流客观分型,分析流域降水天气环流型出现概率及主导环流型变化特征,探讨主导环流型对西江流域总面雨量和子流域面雨量的贡献率及环流型配置与降水的关系。结果表明:当850 hPa为西南风型、500 hPa为西风型时,流域出现降水天气的概率最大;850 hPa气旋型和500 hPa西风型对年总面雨量和各子流域面雨量的贡献率均为最大,且对东部子流域面雨量的贡献率大于西部子流域,850 hPa南风型与500 hPa反气旋型的环流配置是西部子流域秋季降水偏多的主导环流型配置;春季850 hPa气旋型与500 hPa西风型、夏季850 hPa气旋型与500 hPa西风型、秋季850 hPa南风型与500 hPa反气旋型、冬季850 hPa西南风型与500 hPa西风型的环流配置时,出现强降水天气的概率分别为18.7%,21.1%,4.0%和2.0%,即夏季最大,其次为春季,冬季最小。近45年,850 hPa气旋型、500 hPa西风型对流域年总面雨量的贡献率呈增加趋势,是西江流域面雨量呈偏多趋势的主导环流型。     

新疆北部降水相态的识别判据研究

利用2005—2014年春秋两季月降水资料,统计分析了近10 a新疆北部4个站点的雨雪天气;利用同时期的高空资料,选取了500 hPa和850 hPa高度差(H_(500-850))、700 hPa和850 hPa高度差(H_(700-850))、850 h Pa和925 hPa高度差(H_(850-925))、700 hPa和925 hPa高度差(H_(700-925))、500 hPa温度(T500)、700 hPa温度(T700)、850 hPa温度(T850)、925 hPa温度(T925)共8个指标参与统计,得出4个站点的主要影响因子及降水相态判别指标;并利用判别指标对2015年3—4月、10—11月伊宁及乌鲁木齐站点出现的降水相态进行检验。研究表明:(1)伊宁T925、T850分别为2.5℃、-2.5℃时;塔城站点T925、T850分别为1.8℃、-1.5℃时可作为雨雪分界指标;伊宁、塔城两站T700对降水相态的指示意义不大;阿勒泰T850、T700、T500分别为-2℃、-8.5℃、-25.3℃时;乌鲁木齐T850、T700分别为-1.75℃、-9.3℃时,可作为雨雪分界,T500对乌鲁木齐降水相态的指示意义不大。(2)伊宁H_(700-925)、H_(850-925)分别为2220 m、680 m时;塔城H_(700-925)、H_(850-925)分别为2 207.5 m、675 m时;阿勒泰H_(700-850)、H_(500-850)分别为1522 m、4 052.5 m时;乌鲁木齐H_(700-850)、H_(500-850)分别为1520 m、4 067.5 m时,可作为雨雪的简单分界。(3)通过检验,总结出的雨雪判别指标可为新疆北部降水相态客观预报提供较好的参考。     

西北区东部“1998年8月19~20日”暴雨诊断分析

１９９８年８月１９～２０日,在西太平洋副热带高压东退退北跳的背景下,受５００ｈＰａ青藏高原中尺度低涡和７００ｈＰａ东西向切变线影响,甘肃、平西两省南部出现区域性暴雨,物理量诊断分析结果表明,暴雨区７００～１００ｈＰａ是一致上升运动,最大中心在７００ｈＰａ,７００～３００ｈＰａ为正涡度,正Ｑ矢量涡度中心在５００ｈＰａ,Ｑ矢量散度自地面到２００ｈＰａ为副合上升区,中心在５００ｈＰａ,水汽通量散度的辐合区来自两个地方,主要部分位于青藏高原,其次是来自东侧８５０～７００ｈＰａ。     

郑州市汛期FSFE02、FSFE03降水预报效果检验

利用2000－2001年6－9月份日本数值预报产品，郑州市降水实况资料及同期天气图，对日本数值预报产品在郑州市汛期天气预报中的应用效果进行了检验。结果表明；用FSFE02，FSFE03作郑州市24h汛期降水预报效果最好的是晴雨预报；各月预报能力有差异；空报率高于漏报率。在500hPa为偏南气流的条件下，该数值产品的预报效率较高；对于两层均为偏北气流及高层低槽中空西北气流的天气系统配置预报效率也较高；若中高层均为低槽，则预报效率最低。     

兰州中低层风向与降水的关系

对兰州单站探空资料７００ｈＰａ和５００ｈＰａ风向进行统计分析表明，兰州７００ｈＰａ风向既受复杂地形影响，又受天气系统影响。７００ｈＰａ的东北风和东南风与降水有较好的相关关系。７００ｈＰａ、５００ｈＰａ风向有机组合，其降水相关概率提高到７１％—８２％。     

1961—2017年中国华东区域高空温度变化特征

利用中国华东六省一市13个探空站1961—2017年高空温度数据,对850 hPa、500 hPa、200 hPa高空温度的时间变化特征和空间变化特征进行分析,结果表明：1961—2017年中国华东区域对流层中下层增温趋势明显,向上增温趋势减弱,对流层顶增温趋势有所增强。850 hPa、500 hPa温度的年代际变化均呈现出先降低后升高的趋势,而200 hPa温度的年代际变化则呈现持续升高的趋势。秋、冬季在各个层次上均为显著的增温趋势,冬季的增温趋势明显大于其他季节,500 hPa春季和200 hPa夏季有微弱的降温趋势。不同层次年平均气温的空间分布均有明显的南北差异,且随着高度的增加,南北平均温差先增大后减小。850 hPa、500 hPa年平均温度的空间变化趋势一定程度上呈现出华东沿海地区增温趋势大于内陆的特征,200 hPa则呈现华东南部的增温趋势大于北部的特征。850 hPa各季节呈现出中国华东沿海地区增温、内陆增温趋势不如沿海地区或内陆呈现降温趋势,500 hPa的春季和200 hPa的夏、秋季则呈现出中国华东南部地区增温、北部地区降温的趋势。     

90年代西太平洋副高异常的分析

西太平洋副热带高压的活动是影响我国东部降水的主要因子之一。监测和研究副高的活动对预测我国东部汛期降水有重要意义。但９０年代副高特征量出现连续异常,分析指出,特征量的这种异常并不代表副高活动真正异常,而是与计算特征量所用资料的变更有关。对１９９１年１１月到１９９６年２月使用Ｔ４２模式资料期间的５００ｈＰａ高度,利用ＮＣＥＰ／ＮＣＡＲ重分析资料进行了订正,并重新计算了此期间的副高诸特征量。     

统计预报海温场驱动的CAM3.1模式预报试验

基于动力气候模式进行月一季尺度预报的“两步法”思想,提出一种新的预报海温场统计模型,并以该统计模型预报的海温场驱动NCAR CAM3.1模式对1981-2000年月时间尺度的东亚500 hPa高度距平场进行客观回报试验;在此基础上,提出了对预报结果的订正方法。结果表明:统计预报海温模型的预报海温场能够反映出全球海温空间分布的基本特征,并对表征ENSO事件的Ni?o3.4区海温变化的预报能力较强。该统计模型预报的海温场驱动的CAM3.1模式可以较好地预报出东亚500 hPa环流的主要分布特征,试验表明:适当的统计订正方法可以在一定程度上提高CAM3.1模式对东亚夏季500 hPa环流背景的预报技巧。     

北半球50hPa平均环流的若干特征及其与500hPa的某些关联

本文根据北半球50hPa20年平均环流的槽脊特征,分析发现:在全年各月,尤其是冬半年中高纬圈,以2波为主要特征;夏季50hPa平均环流在30°N圈的90—120°E上存在着可能是青藏高原影响的强高压脊。 对50hPa超长波的波数、波长以及500hPa占50hPa波长之比率分析发现:由于地转偏向力向北(南)的增加(减小)和平均波长向北(南)的减小(增大)的相反作用的共同结果,50hPa上的波数在极地和赤道少,而在中纬度最多,这与500 hPa相类似; 对流层(500hPa)与平流层(50hPa)的平均波长比率冬季明显大于夏季,尤其是中高纬度。这表明中高纬度对流层与平流层之间冬季比夏季有着更多的相互作用。这与Charney和Drazin的理论分析相一致。     

The Relationship between the Meridional Profile of Zonal mean Geostrophic Wind and Station Wave at 500 hPa

The sea-level pressure (SLP), 500 hPa height, zonal-mean 500 hPa height ([Z500]), stationary wave ed dy component of the 500 hPa height (Z*500) and zonal-mean 500 hPa geostrophic wind [Ug ] fields poleward of 20°N are examined for the period 1958-1997, with emphasis on the winter season. The relationships be tween the Arctic Oscillation (AO)index and algebraic difference of the zonal-mean wind in 55°N and 35°N (Ut) index were investigated, making use the Monte Carlo procedure, Singular Value Decomposition (SVD), Empirical orthogonal function (EOF) and regression method. The leading modes of empirical orthogonal function (EOF＇s) of SLP are more robust than the 500 hPa height EOF＇s, not only in the ratio of the two largest eigenvalues, but in more zonally symmetric. Comparing the meridional profiles of zonal-mean wind amplitude associated with the AO and Ut index, the profiles for the two indexes are very similar, both with respect to amplitude and the placement of the maximum and minimum. Comparing the station wave component of 500 hPa height field regressed upon the AO and Ut index, there is one-to-one correspondence between all the major centers of action in the two maps, especially in the North Atlantic and Eurasian continent. The pattern is unlike the prominent teleconnection patterns, they have hemispheric ex tent and cannot be interpreted in term of the individual wavetrains.