摘要:目前一种比较流行并且可行的同化方法-集合Kalman滤波(EnKF)能够计算依赖于流的误差统计量.理论上,EnKF能够比最优插值、三维变分等更准确地计算误差统计量,能更好地融合背景场和观测场的信息.作者利用二维平流扩散方程经过10天的同化循环,比较不同观测分布的情况下EnKF和最优插值(OI)的模拟能力.理想试验结果显示,随着观测分布密度的减小,尤其是当观测的分辨率大于OI估计的相关尺度时,集合Kalman滤波的结果比最优插值有更明显的改进.

摘要:以梅雨锋中尺度低压个例为研究对象,根据目标观测的思想,采用NCEP和T106再分析资料分析了区域初始分析误差对梅雨锋中尺度低压数值预报误差的影响.结果表明:区域初始分析误差对数值预报误差有重要影响,改善某些特定区域初始场质量有可能改善随后数值预报的效果.但是,区域初始分析误差对数值预报误差的影响较为复杂,它与天气类型、不同个例和区域间误差相互作用等因素密切相关.对梅雨锋中尺度低压短期数值预报有较大影响的初始分析误差与梅雨锋锋区及其附近地区的要素场关系密切,相比较而言,风场似乎更加重要一些.如果对梅雨锋带中低层风切变区及相伴低空急流区有更好的描述,这将对梅雨锋中尺度低压系统数值预报效果的改善有着积极的作用.在此基础上,就相关的目标观测设计问题作了简要讨论.

摘要:基于0.5°×0.5°经纬网格分辨率的一个全球植被动态模式,利用全国676个雨量站点1961～2000年日资料在0.5°×0.5°网格上插值得到的降水和气温资料作为模式气候强迫,模拟研究了中国区域近40年来的植被动态变化,估算了当前中国区域陆地植被净初级生产力,并分析气候与植被净初级生产力的相关性.结果表明:模拟的植被分布时空格局与实际观测的对应关系良好,模拟与观测的叶面积指数总体上比较一致;植被初级生产力空间分布及总量(约为4.64×1015 g·a-1(C))的模拟比较理想.对模拟结果分析显示降水是影响净初级生产力的主要气候因子,而在干旱、半干旱地区温度与植被净初级生产力存在显著负相关关系.研究表明该模式能够比较合理地模拟气候对植被年际动态和生产力变化的影响,对于进一步深入研究气候与植被相互作用是有意义的.

摘要:基于NCEP/NCAR的500 hPa再分析高度场资料计算出多年北半球及各分区的极涡面积和强度,利用线性倾向估计、小波分析及二项式滑动平均分析极涡及我国春季降水的年代际变化特征,并采用奇异值分解讨论同期及前期极涡对我国春季降水的影响.各季节极涡面积及强度均存在显著的年代际变化,在20世纪70年代中期之前有上升趋势,而后出现下降的趋势;但极涡面积总体上有显著的线性变小趋势.在60年代中前期极涡位置偏向亚欧大陆,在90年代中后期极涡位置有偏向太平洋和大西洋一带趋势.我国160站平均春季降水量经历较明显的3次上升过程和4次下降过程;华南、西南地区春季降水趋势与长江流域、黄河流域呈现两种相反的分布型;在20世纪60年代中前期、90年代初及末期,长江流域、黄河流域春季降水量偏多,而在80年代末期、90年代中期及本世纪初,华南、西南地区出现偏多.在春季,若Ⅱ区(150°E～120°W)极涡面积异常大,Ⅰ区(60～150°E)、Ⅲ区(120～30°W)极涡强度异常弱,长江、黄河之间中游地区的降水出现负距平,广东、福建沿海降水出现正距平.前期冬季极涡比夏、秋季极涡对我国春季降水的影响更明显,特别是前冬北美区、大西洋欧洲区极涡面积的影响.

摘要:利用一个无量纲的水汽发展方程,针对同化时间窗口内出现和不出现降水两种情况,分析了不同模式误差和初始误差对降水四维变分资料同化预报效果的影响.结果表明,应用四维变分资料同化方法进行降水预报前,应该充分考虑数值模式中的误差,才能得到比较满意的同化及预报结果.假定同化窗口内获得的比湿观测场是准确的,当不存在模式误差时,四维变分资料同化方法可以有效地消除初始场误差,找到比湿真实初始场;而存在模式误差时,四维变分资料同化后的模式初始场会偏离真实的比湿初始场,并且模式误差越大,偏离程度越严重.在一些模式误差情况下,由于模式误差在同化窗口及延伸预报时段的作用不同,进行四维变分资料同化处理后,尽管累积降水量的预报结果在同化时间窗口内优于同化前的预报,而在最终预报时刻反而差于同化前.

摘要:利用嵌套网格空气质量预报模式,在对上海市环境监测中心提供的观测数据进行必要的质量控制后,采用最优插值方法对可吸入颗粒物(PM10)、二氧化氮(NO2)和二氧化硫(SO2)进行资料同化.选取2004年8月1～20日做作逐日同化试验的结果表明,无论是PM10、NO2还是SO2,其同化偏差平均值均在20 μg·m-3以下,比同化前减少了至少50%;3种污染物的同化偏差小于其未同化偏差的天数均在16天以上.在大气清洁和污染两种情况下,对PM10分别作10天的同化试验表明,同化后的均方根误差均小于同化之前.此同化方法能利用观测数据较好地修正空气质量模式预报场,从而为模式提供与实际更加接近的初始场.

摘要:利用2002年北京自动气象站资料,对北京"城市热岛"效应现状进行了分析.为了与20世纪70年代的结果相比较,选择城区代表站为天安门广场站,城郊代表站为朝阳气象站站.与20世纪70年代相比,目前北京的"城市热岛"表现出一些新特点:1)利用城区与城郊日均温差表示的"城市热岛"强度的统计结果表明,现在北京的"城市热岛"效应在夏季最强,秋、冬季次之,春季最弱,2)除夏季"城市热岛"整天存在(午后的平均强度在2℃左右)以外,其他季节的午后,天安门广场地区经常出现"城市冷岛"现象.3)北京"城市热岛"消失的极限风速没有发生系统性变化,当风速＞3级时,北京"城市热岛"基本上消失.作者还研究了北京"城市热岛"形成和消失的日变化特征,以及"城市热岛"强度对风速等气象要素变化的响应特征.值得指出的是,对强"城市热岛"的个案分析显示,冬季夜晚"城市热岛"强度经常表现出较大的波动性,与此相伴随,城郊地面风出现风向突变和风速的阵性现象.

摘要:利用昆明2000年紫外辐射实测资料,研究了昆明紫外辐照度的变化特征.主要结果是:位于低纬、高原地区的昆明,紫外辐射最强的时段出现在5月,其平均紫外日曝辐量达2.11 MJ·m;最弱的时段出现在1月,其平均日曝辐量仅为0.75 MJ·m,约为5月相应值的1/3;居中的时段出现在8月,其平均日曝辐量达1.11 MJ·m2,约为5月相应值的1/2.紫外日曝辐量在日总辐射日曝辐量中所占的百分率不是常数,它随季节有明显变化:1月平均为7.75%,5月平均为12.72%,8月则为8.4%.

摘要:作者总结了用地气图方法进行1995～2004年汛期降水预报的经验教训.10年来各单位的平均得分均为60多分,表明气候预测尚未过关.地气图方法虽然取得了在8大单位中平均排名第一的成绩,但比第二名只多0.4分.表明地气图方法还有很长的路要走.不过它所走的大方向:要考虑岩石圈热力异常对短期气候变化的影响,似乎值得肯定.因为岩石圈与大气圈的耦合作用是气候系统中的一对主要矛盾,而且岩石圈释放的热量有时可达100～101 W·m-2的量级,这足以影响到短期气候变化.10年中1995年和2002年本方法预报得分排名为倒数第一,因而对此进行了深入分析.最值得吸取教训的是2002年和2003年.

摘要:区域气候模拟研究在过去十几年里取得了显著的进步.经过广泛的发展和不断的检验,区域气候模式现在已经成为气候研究和业务预报的重要工具.目前已经发表了很多令人鼓舞的结果,其中包括过去极端气候事件的模拟,当前气候发展演变和未来气候变化的预测,特别是对月和季节尺度气候的模拟与预测.通过对高分辨率和动力连续的区域气候模式结果的分析,人们对于周一季节时间尺度的各种物理过程,包括陆面和水文过程、边界层、云和降水、云-辐射相互作用的认识也在不断的深入.然而,区域气候是多尺度扰动(如中尺度、天气尺度、行星尺度扰动)和多圈层系统(如大气圈、生物圈、水圈、冰雪圈、陆面)相互作用的结果,同时物理过程本身具有不确定性,人们对一些复杂的物理过程,特别是土壤湿度作用以及云-气候反馈过程也缺乏深刻的理解,因此该领域的研究还面临着很多挑战.作者重点总结并评述了区域气候模式对现在和未来区域气候模拟、极端天气和气候事件模拟、物理过程研究、短期气候预测几方面应用的研究进展,最后讨论了区域气候模式发展在上述各方面,特别是周-次季节时间尺度区域天气和气候的模拟与预测所面临的挑战和应用前景.