摘要:数值模式边界层物理过程和初值场条件的欠缺是海雾模拟准确率偏低的主要原因。本文为改进模式初始场，开展针对海雾模拟的卫星观测资料同化试验，将质量控制和偏差订正后的FY-3A卫星微波湿度计（MWHS）和微波温度计（MWTS）的优选通道数据，经3DVar（Three-dimensional variational data assimilation）进入WRF模式以试验其对黄、渤海海雾模拟的影响。通过分析静止气象卫星检测到的海雾区模拟大气温、湿场同化分析增量，发现代表环境场条件的海雾类型及模式对其模拟能力的差异，显著影响了同化效果，表现为同化对模式模拟能力较强的平流冷型海雾改进明显，对模拟效果不甚理想的非典型混合过程中的暖型海雾阶段则基本没有改进效果。为寻找原因，对包括海雾区低层大气模拟场逆温结构在内的温湿度场与邻近探空观测进行了对比，分析了随时间演变的海雾格点温、湿场同化分析增量，发现冷型海雾区格点同化分析增量能弥补观测—模拟差异，使气温调减，相对湿度调增，同时水汽和液态水也出现负相关的变化，边界层相关热力动力场同化分析增量在垂直方向也有配合迹象，相比而言，主体是暖型海雾的非典型过程则未见此类现象和其他的有益调整迹象。

摘要:夏季期间，西太平洋副热带高压（简称副高）存在两次明显的北跳，其中第一次北跳导致华南前汛期结束、江淮梅雨建立，而第二次北跳则意味着江淮梅雨结束、华北雨季开始。本文基于观测资料和再分析数据，利用快速傅里叶变换和合成分析方法，深入探讨不同时间尺度季节内振荡对气候态和异常年副高两次北跳的影响机制。结果表明：在季节内尺度上，平常年和异常年影响副高两次北跳的季节内振荡的主导周期不同。气候态上，以10~20天和准60天为主；第一次北跳异常年和第二次北跳偏早年，以30~60天为主；第二次北跳偏晚年，则呈现出10~20天和30~60天两个主导周期。不论气候态还是异常年，东亚—热带西北太平洋地区低频振荡在年循环背景下均呈现出明显的北传特征，这是导致副高发生两次北跳的重要原因之一。而印度季风区低频振荡在东北向传播过程中所引起的西风东伸是造成副高第一次北跳更为明显的原因。源自澳大利亚高压的冷空气入侵所激发的暖池对流的准双周振荡则是造成气候态和偏晚年副高第二次北跳更为显著的原因。由于前期春季西北印度洋海温出现异常，造成局地低频振荡发生位相迁移，进而导致副高第一次北跳发生异常。而副高第二次北跳异常则是因为ENSO改变了暖池地区季节内振荡的尺度和振幅所造成的。

摘要:利用NCEP/NCAR再分析资料和我国地面735站气温和降水资料，首先分析了欧亚遥相关型的时间演变和结构特征，在此基础上探讨了欧亚遥相关型不同位相时东亚大气环流的差异，并进一步研究了欧亚遥相关型影响我国冬季气温和降水过程中东亚高空急流的重要作用。从结构上看，欧亚遥相关型位势高度异常中心位于250 hPa高度，表现出准正压的结构。欧亚遥相关型位于正位相时，东亚温带急流强度偏弱且位置向北移动；副热带急流强度偏强，两支急流在45°N附近有明显分界；西伯利亚高压和阿留申低压强度增强；东亚大槽加深，槽线倾斜不明显。负位相时则相反。欧亚遥相关型与东亚高空急流的联系是其影响我国气温降水的重要原因。正欧亚遥相关型时，偏弱的温带急流区较强的北风分量有利于北方冷空气南下，从而造成我国气温偏低；偏强的副热带急流区增强的南风将副热带地区暖湿空气向北输送，两支急流协同变化，影响我国冬季降水异常的分布。去掉温带急流或副热带急流偏强的年份，欧亚遥相关型与我国温度、降水的相关性显著减弱，说明欧亚遥相关型是通过东亚高空急流协同变化的桥梁，对我国温度和降水异常产生影响。进一步研究发现，欧亚遥相关型与副热带急流的关系不如其与温带急流稳定，导致在欧亚遥相关型同一位相时东亚高空急流存在两种不同的配置，这种高空急流配置的不唯一性使得东亚高空急流能对欧亚遥相关型的气候效应起到调控作用。

摘要:根据北京全区2007~2014年117个自动气象站逐小时降水资料，在揭示降水总体时空特征的基础上，进一步研究了北京地区各季（以春、夏、秋为主）降水的精细化特征。研究发现：北京全区年均降水量存在两个高值中心（城区和下风方向的降水高值中心），城市热岛效应可能是城区高值中心形成的重要影响因素之一；北京全区降水的季节分布不均，日分布也不均匀；城市化对北京地区降水的影响具有季节差异，夏季短历时和中历时降水在城区和东北部存在显著的大值区，受到城市热岛效应的影响可能较为明显，长历时降水在城区反而相对偏低，而春季城区短、中历时降水并未偏多，长历时降水却在城区出现明显的高值中心；降水日变化季节差异明显，春、秋两季呈现双峰型变化，而夏季呈现单峰型变化，该日变化的特征与全区降水的空间分布格局关系紧密。

摘要:基于1985~2011年逐时地面台站观测云资料，分析了对流云和层状云及其比例关系的时空演变特征，结合逐日融合降水资料研究了对流云、层状云与季风雨带的对应关系。结果表明，中国东部暖季（5~9月）对流云发生频率平均为15.4%，层状云为30.0%。对流云与层状云发生频率的比例在广东、广西、海南省东部和贵州省大部分地区大于1，其它地区均小于1。伴随季风雨带的北进南退，层状云发生频率和云量中心均与降水中心对应，且层状云云带与季风雨带位置吻合，随时间的演变趋势也相同，说明季风雨带主要由层状降水构成，对流云发生频率和云量大值中心则位于季风雨带南侧。对流云和层状云发生频率/云量的变化在华南地区和江淮流域呈显著负相关，云的类型主要由大气稳定度决定。对流云和层状云发生频率在华北地区呈显著正相关，水汽是形成云的决定因素。就降水频率而言，华南地区层状云降水和对流云降水各占一定的比例，而江淮流域和华北地区层状云降水频率更大。

摘要:从气候波动的瞬时频率与瞬时振幅出发，结合最小二乘支持向量机技术，提出了基于幅频分离技术的气候时间序列预测方法，并对南京地区降水距平进行了30候的预测试验。结果表明，幅频分离预测法能够对所有模态的振幅和高频模态的瞬时频率进行较好的预测，而预测的瞬时频率累积误差会对模态分量的预测距平相关性产生敏感影响，该新方法能够显著提高气候序列高频模态的预测效果。对于气候序列的低频模态分量，集合经验模态分解的边界效应会对瞬时频率的求解产生较大误差，使得序列边界区的幅角计算不准确，导致对低频模态的最终预测效果不理想。对气候序列的高频分量采用幅频分离并进行最小二乘支持向量机预测，而对其低频分量仅采用最小二乘支持向量机进行直接预测，可同时提高高、低频分量的预测效果，并最终提高整个气候序列的预测准确性。该分频预测方法可以使南京降水预测的30候距平相关保持在0.4以上。

摘要:本文利用日本气象研究所（MRI）参加第五次国际耦合模式比较计划（CMIP5）的大气环流模式在高、中、低三种分辨率下的AMIP试验结果，评估了其对华南春雨气候态和年际变率的模拟能力，比较了不同分辨率的模拟结果。结果表明，三种不同水平分辨率（120 km、60 km和20 km）的模式均能再现北半球春季位于中国东南部的降水中心。相较于120 km模式，20 km模式能够更为合理地模拟出华南春雨位于南岭—武夷山脉的降水中心。水汽收支分析表明，60 km、20 km模式高估了水汽辐合，使得华南春雨的降水强度被高估。在年际变率方面，在三种分辨率下，模式均能较好地再现观测中El Niño衰减年春季的西北太平洋反气旋以及华南春雨降水正异常。较之120 km模式，60 km、20 km模式模拟的降水正异常的空间分布和强度更接近观测，原因是后者模拟的El Niño衰减年春季华南地区的水平水汽平流异常更接近观测。本研究表明，发展高分辨率气候模式是提高华南春雨的气候态和年际变率模拟水平的有效途径之一。

摘要:为了提高边界层参数化在我国复杂下垫面上的描述能力，改善边界层能量和物质输送计算和检验其数值模拟效果，本文选取WRF三维模式，采用基于我国不同下垫面上的边界层观测资料改进的新MYNN（Mellor-Yamada-Nakanishi-Niino）参数化方案对2009年3月17日黄海海雾以及2011年12月4日华北地区两次大雾过程进行模拟检验，探讨边界层参数化方案对雾和边界层结构模拟的影响。参照卫星云图和探空资料，边界层内云水混合比垂直积分的水平分布的模拟能力明显提高，反映了改进的MYNN方案能够更好地模拟出两次雾过程的发生、移动和雾区空间分布，更精确的云水混合比和温度的垂直分布能更好地给出雾区的垂直结构和稳定层结，同时可改善雾区低层位温以及比湿垂直分布的模拟。

摘要:按照CORDEX（COordinated Regional Downscaling Experiment）计划试验设计要求，利用中国科学院大气物理研究所全球模式FGOALS-g2的数据驱动区域气候模式RegCM3，针对1986~2005年历史气候和2010~2065年RCP8.5排放情景下气候预估，对东亚地区进行了50 km动力降尺度模拟。首先评估了RegCM3模式及驱动模式FGOALS-g2对1986~2005年夏季中国地表气温和极端高温事件的模拟能力，然后比较了两个模式在RCP8.5排放情景下对中国夏季地表气温和极端高温事件预估的变化，重点分析了动力降尺度结果的优势。结果表明，两个模式均能合理再现夏季中国地表气温和极端高温事件的大尺度气候态特征。相对于全球模式，区域模式由于水平分辨率较高，能在刻画地表气温分布的细节上体现出优势。在RCP8.5排放情景下，两个模式预估的三个地表气温指标均显著升高，到21世纪中期（2046~2065年），两个模式预估的全国平均地表气温增幅相当，气温日较差变化均较小。在FGOALS-g2模式预估中，到21世纪中期，三个地表气温指标的增幅相当，气温日较差没有明显变化，东北和青藏高原的地表气温增幅最大。在RegCM3模式预估中，到21世纪中期，中国大部分地区日最高气温（Tmax）增幅大于日最低气温（Tmin）增幅，气温日较差增加；而在青藏高原西部，Tmax的增幅较Tmin偏低，气温日较差减小。在RCP8.5排放情景下，两个模式预估的极端高温事件到21世纪中期也显著增加，RegCM3模式预估的极端高温事件全国平均增幅略高于FGOALS-g2模式的预估。在两个模式的预估中，日最高气温最大值（TXx）、暖昼指数（TX90p）和持续暖期指数（WSDI）变化的空间分布特征与Tmax相似；和当代相比TX90p增加了60%以上，而WSDI增加了一倍以上。

摘要:索马里急流是北半球夏季最为强盛的越赤道气流，南亚高压则是出现在对流层高层、平流层低层最大最稳定的反气旋环流系统，基于近60年NECP/NCAR再分析资料，本文研究了年代际尺度上夏季索马里急流与南亚高压的联系。研究结果表明：年代际尺度上，索马里急流与南亚高压存在显著的正相关关系，当索马里急流偏弱（强）时，夏季南亚高压偏弱西退（偏强东进）。对不同年代际背景下南亚高压东西部的经向垂直环流的分析发现，当索马里急流处于偏弱位相时，南亚高压西半部（20°~70°E）经向垂直环流偏强，而其东半部（75°~120°E）经向垂直环流减弱；反之亦然。南亚高压南北两侧的纬向垂直环流的变化也有差异，索马里急流偏弱（强）时，北部南亚高压（27.5°~35°N）的青藏高原上空纬向垂直环流显著减弱（增强），而南部南亚高压（20°~27.5°N）的伊朗高原上空纬向垂直环流减弱（增强）明显。
进一步的研究发现，年代际尺度上索马里急流与南亚高压的联系受到PDO（Pacific Decadal Oscillation）年代际变化的调制。PDO正负位相的转折，首先改变了对流层高层副热带西风急流的强弱变化，从而使得位于其南部的南亚高压强度和热带东风急流发生相应的改变，热带东风急流的变化又通过热带印度洋上空的局地纬向垂直环流将异常信号传递到对流低层，改变热带地区索马里急流的强弱变化。

摘要:本文统计分析了北京地区近三年的有效降水，重点研究了积层混合云降水特点并对其分类，发现积层混合云降水出现频次约占总降水次数的61%，其中积层混合云降水以积层连结型和水平混合型为主，二者之和占近80%。重点分析了积层混合云中对流和层云两种不同特点降水类型的宏微观结构，确立了反射率因子Z、温度T、粒子含水量M、催化剂AgI（碘化银）活化率NE和粒子相态HTC（hydrometeor type classification）为人工增雨潜力识别指标及这些识别指标的取值范围，同时也根据研究现状和人工影响天气需求总结制定出人工增雨潜力等级。利用偏振雷达构建模糊逻辑识别算法对积层混合云三种降水类型进行增雨潜力区域识别研究，结果表明：（1）对于播撒碘化银增雨来说，积层混合云的增雨潜力区在垂直方向上可分为上、中、下三层，上层（增雨等级为“不适合”）和下层（零度层及以下）分别受含水量和温度等影响不适合增雨，中间层（增雨等级大于等于“等级一”）是可增雨区域；（2）积层混合云中层云区增雨潜力较小，对流云区可增雨潜力要远大于层云区，开式流场型与积层连结型可增雨潜力要大于水平混合型；（3）当降水云中识别出霰粒子时，其附近的大部分区域会有较好的增雨潜力。通过偏振雷达实例检验和数值模式模拟在积层混合云不同部位播撒碘化银催化试验发现，在增雨潜力较好的区域催化有很明显增雨效果，模拟试验结论与偏振雷达识别增雨潜力区结果也基本一致，说明基于偏振雷达的增雨潜力区识别方法和结果是具有参考意义的。

摘要:基于1951~2010年GPCC（Global Precipitation Climatology Centre）的逐月降水数据，利用集合经验模分解法（Ensemble Empirical Mode Decomposition，简称EEMD法）对全球、东西半球、五个大陆和四个典型干旱半干旱区等不同空间尺度年降水量的年代尺度特征进行了研究，区分了不同空间尺度上降水的年代际变化及其长期趋势。结果发现：（1）全球陆地平均降水既存在年代际的周期振荡，又存在长期变化的趋势，降水的年代际周期振荡的强度远大于降水的长期趋势，两者的共同作用使得全球陆地平均降水呈现以年代际周期振荡为主的特征。（2）在半球尺度，2000年以前，东、西半球具有明显相反的年代尺度变化特征，东半球变干（降水减少），西半球变湿（降水增加）。（3）1951~2010年，欧亚大陆和非洲大陆与北美、南美和澳洲大陆的年代际振荡和趋势存在着一个近似反位相的关系；干旱化与干旱时段是完全不同的两个过程，两者所处的时段也不同；近10年（2001~2010年）全球五个大陆可能将进入一个相对湿润的时段。（4）四个典型干旱半干旱区降水的年代尺度变化具有明显的区域差异。总体来说，华北和北非与北美和中亚降水在长期趋势及年代际振荡上具有反位相的特征。华北和北非的年代际振荡具有近似的位相。在最近几十年，北美和中亚同处于湿润时段，但前者开始于1975年，后者开始于1985年。此外，中亚的第一个湿润时段（1959~1968年）却对应北美的干旱时段。

摘要:中国科学院大气物理研究所参与CMIP5项目的海—陆—气耦合气候系统模式（FGOALS），能较好地模拟东亚副热带西风急流时空变化特征。FGOALS模式输出的1960~2005年风场再现了梅雨期东亚副热带西风急流气候态的三维结构，模拟出以120°E为界的急流海陆分布型，与NCEP/NCAR再分析资料风场空间分布一致，但FGOALS模式模拟的急流中心强度偏弱、位置偏北偏西。FGOALS模式也模拟出了ENSO年际演变过程中的海陆空间分布型，但对ENSO背景下西风急流强度、位置和形态演变过程的模拟与NCEP/NCAR再分析资料存在较大差异。基于热成风原理、地转风关系和波活动通量等研究了模式模拟急流位置和强度偏差产生的可能原因：FGOALS模式模拟的青藏高原加热效应偏弱、低纬度对流活动偏弱，导致对流层中上层上升运动偏弱和潜热加热减弱，使得中低纬度对流层中上层温度出现冷偏差、南亚高压偏弱，温度经向梯度和南亚高压北侧气压梯度力偏弱以及大气内部动力作用偏弱，从而造成急流中心强度和位置出现偏差。梅雨期西风急流空间分布型与长江中下游强降水落区有着密切联系，FGOALS模式模拟的西风急流中心强度偏弱和位置偏北偏西，模式输出的长江中下游地区降水量与观测值相比偏少。此外，FGOALS模式对ENSO背景下大气环流异常的模拟有待改善。

摘要:利用2013年5月15日到8月31日南京江北工业区（长三角典型工业区）同步的观测资料分析了近地层臭氧（O₃）和细颗粒物（PM_2.5）、气溶胶光学厚度（AOD）的变化特征及相互间的关系，并结合光化学箱模式分析了AOD对近地层O₃生成的影响。结果表明，观测期间PM_2.5平均质量浓度为56.2±20.1 μg m^-3；AOD（500 nm）均值为1.4±0.9；波长指数α（440~870 nm）均值为1.0±0.3。PM_2.5质量浓度24 h均值超国家二级标准20.2%，超标时AOD均值增加14.7%，α平均值增加23.9%，O₃体积分数均值减少12.3%。O₃超国家二级标准10.1%，超标时段AOD增加34.9%，α变化不显著。高温低湿条件下，O₃日变化峰值（y）和PM_2.5质量浓度（x）存在较高的线性相关。相对湿度＜60%时，两者拟合曲线为y＝0.97x＋43.96（拟合度R²=0.60），温度＞32°C时，两者拟合方程为y＝1.24x＋30.61（R²＝0.64）。夏季长三角工业区呈现高浓度O₃与高浓度PM_2.5叠加的大气复合污染。O₃日变化峰值和AOD变化呈显著负相关。模拟结果显示，O₃日变化峰值（y）和AOD（x）呈现极高的负相关[y＝－34.28x＋181.62，R² = 0.93或y＝220.62·exp(－x/3.17)－19.50，R²＝0.99]。

摘要:利用CMIP5提供的25个工业革命前控制试验（piControl）模拟数据评估了热带太平洋两类El Niño（即东部EP和中部CP型El Niño）的海表盐度（SSS）空间结构差异及其与海表温度（SST）和降水的关系。结果表明：（1）大部分模式能够模拟出EP和CP型空间结构，两类El Niño中的SST、降水和SSS的空间技巧评分依次减小，其中，EP型SST和降水水平分布的模拟能力强于CP型，SSS则为CP型强于EP型，CP型模拟的SST、SSS和降水异常中心位置较EP型偏西且强度偏弱；（2）CP型SST、降水和SSS三者空间分布的线性一致性比EP型好，即在CP型中，SST影响降水，进而影响SSS，同时SSS对SST调制的反馈机制较显著，而对于EP型，由于海洋水平平流和非局地效应等因素，使得SST与SSS空间对应较差；（3）依据多模式模拟的SSS空间技巧评分高低将CMIP5模式分为两类，技巧评分低（高）的模式模拟的SST、SSS和降水异常值的中心位置偏西（偏东），引起中心位置偏移的原因与模式模拟赤道太平洋冷舌的位置有关，即赤道太平洋冷舌西伸显著，导致发生El Niño时SST异常变暖西伸显著，进而使得降水异常和SSS异常位置偏西。同时，技巧评分低的模式还易出现向东南延伸的负SSS异常，原因是双赤道辐合带的东南分支过于明显，即降水偏多，导致SSS偏淡。SSS变化会影响ENSO的发生发展。因此，探讨两类El Niño盐度分布的差异及相关物理场的关系，为提高模式的气候模拟和预测提供有益的借鉴。

摘要:利用Hadley中心提供的逐月海温资料、ERA-Interim再分析资料以及NOAA（National Oceanic and Atmospheric Administration）的逐月向外长波辐射（OLR）资料探讨了1979~2011年夏季青藏高原“湿池”的水汽含量与前期印度洋海温异常的关系，并对可能的原因进行了分析。结果表明，夏季青藏高原水汽（去趋势）EOF第二模态与前期印度洋海温存在密切的正相关，前期3~4月关键区（5°S~20°N，45°E~75°E）的海温异常可以作为夏季高原水汽的预测信号。在暖水年，赤道附近显著的东风异常对夏季高原水汽输送起到了至关重要的作用。500 hPa上副热带高压显著增强并西移，600 hPa上赤道附近为显著的异常东风，将水汽从西太平洋、南海、孟加拉湾向西输送到印度半岛，并在异常反气旋环流西侧的南风作用下，将水汽带向青藏高原。高层风场上，西太平洋地区辐合，青藏高原上空辐散。以上环流形势表明暖水年夏季青藏高原水汽偏多；冷水年则相反。就影响机制而言，前期春季印度洋海温显著偏暖，引起其上空异常的对流上升运动，驱动异常沃克环流从春到夏显著维持，副热带高压的季节性北跳和异常增强西移，有利于赤道东风异常的增强和西移，并经过水汽输送通道将水汽带向青藏高原上空。

摘要: