北半球环流系统季节内及年际以上振荡信号的信息传输

利用NCEP/NCAR月平均高度场再分析资料,分别提取季节内和年际以上振荡的基本特征和形式,运用信息传输理论分析这两种振荡信号的信息在低纬度与中高纬度间的传输.发现季节内振荡信号信息损失率较年际以上的偏大,且在特定地区这两种振荡信号的信息具有反向传输的特征;空间传输的水平分布上,两种振荡信号均表现为纬向上低纬度信息损失率大且海陆分布差异显著;空间传输的垂直分布上,年际以上振荡信号的低纬度高空信息损失率较大,中高纬度从对流层至平流层底信息损失率都较小,而季节内振荡信号则是低空信息损失率大,高空信息损失率小. 关键词： 滤波 高度场 信息损失率     

全球温度场信息熵的时空特征分析

本文基于信息熵理论定义气象要素信息熵,并运用其分析全球温度场在不同时空尺度上偏离气候态(1971—2000)的不确定性. 研究结果表明:1)温度场气候态信息熵(CE)具有明显的纬向分布特征,总体表现为温度场CE由低纬度地区向中高纬度地区递增,且海陆差异显著,可以较好地区分各个气候带;其垂直变化,在低纬度地区表现为随高度的升高而增加,但在中高纬度地区则以300hPa为界呈准对称分布,在此高度之上其值随高度升高而增加,之下则相反,这一特征在高纬度地区更为明显.2)温度场月信息熵(ME)的季节性差异显著,总体表 关键词： 信息熵 温度场 可预测性     

基于奇异值分解对中国夏季降水模式误差订正的研究

利用奇异值分解(SVD)方法对国家气候中心气候业务模式CGCM的预报结果进行订正, 进而得到改进后的预报结果. 通过对1983–2011年中国夏季降水的模式预报和实际降水值各年份之间的耦合场进行SVD分解, 选取模式预报和实况降水相关性最好的前3–7个模态, 对这5种不同模态个数的订正结果加以对比, 选出对中国区域订正效果最好的模态个数, 得到模式预报的订正结果. 对2004–2009年6年进行交叉回报试验, 以距平相关系数和均方根误差作为评判标准来检验回报结果, 得出2004–2009大部分年份取前5个模态作为当年订正的模态个数时,订正效果最好. 利用已有的2004–2009年的模式和实际降水资料进行检验, 证实在大部分年份5个模态订正效果最好, 并将结果与系统误差订正法的结果相比较, 表明SVD法对2004–2009年 6年的订正结果中, 有4年比系统误差法的订正效果好. 以2010年作为预测年, 以1983–2009年27年交叉回报检验的结果确定模态个数, 对预测结果加以分析, 显示该方法具有潜在的业务应用价值. 关键词： 奇异值分解 模式预报订正 汛期降水     

中国近50年气候破纪录温度事件发生概率分析

随着全球变暖趋势的不断增强,破纪录温度事件（record breaking temperature events, RBTE）发生的频次呈现不断增加的特点.基于已知当前年份的温度记录,未来五年内这个记录被打破的概率是多少？即未来五年内发生新的RBTE的概率是多少？这是目前国内外学术界关注的前沿科学问题之一.文中基于概率统计模型研究在不同情景下RBTE发生概率,并与实际观测资料检测结果作对比分析,研究近50年中国RBTE发生概率的变化与全球增暖的关系.结果显示,RBTE发生概率的大小依赖于温度的增长趋势和相 关键词： 破纪录温度事件 全球增暖 极端事件     

东亚区域大气长程相关性

运用去趋势涨落分析方法分别研究NCEP/NCAR再分析资料中的高度场和温度场,揭示了东亚区域高度场和温度场的标度指数分布特征.结果表明高度场和温度场都具有长程相关性,且二者空间分布特征总体匹配.对同一层格点资料而言,低纬度地区标度指数较大,长程相关性较好;中高纬度地区标度指数较小,长程相关性较差,呈现比较明显的纬向分布特征.不同层格点资料的标度指数分布有所区别,具体表现为高度场资料随层数的增加,其平均标度指数值呈增长趋势且纬向分布特征更为明显;在高度场中下层青藏高原地区标度指数明显大于同纬度其他区域.温度场资料随层数的增加平均标度指数先减小再增大,也具有一定的纬向分布特征.总体而言,高度场长程相关性的标度指数值要高于温度场.分季节研究表明,高度场和温度场也具有较好的长程相关性,冬季标度指数高于其他季节,为利用冬季信息制作夏季汛期预报提供了一定的理论依据. 关键词： 高度场 温度场 长程相关性 去趋势涨落分析     

极端事件再现时间长程相关性与群发性研究

利用百分位阈值方法定义极端事件,从极端事件再现时间的角度,研究了极端事件发生时间间隔的长程相关性.发现若原时间序列具有长程相关性,则它的极端事件再现时间序列也具有长程相关性,计算表明两者的标度指数α相当接近,这一特性与随机产生的再现时间序列有着本质的差别,再现时间序列的长程相关性是由原序列的长程相关性决定的.具有长程相关性的时间序列再现时间的概率分布明显不同于随机序列,其小值再现时间的概率较大,反映出极端事件的群发现象.本文根据这一特征定义了再现时间的群发性指数,发现时间序列的长程相关性是导     

Characteristics of vapor based on complex networks in China

The uneven spatial distribution of stations providing precipitable water vapor (PWV) observations in China hinders the effective use of these data in assimilation, nowcasting, and prediction. In this study, we proposed a complex network framework for exploring the topological structure and the collective behavior of PWV in the mainland of China. We used the Pearson correlation coefficient and transfer entropy to measure the linear and nonlinear relationships of PWV amongst different stations and to set up the undirected and directed complex networks, respectively. Our findings revealed the statistical and geographical distribution of the variables influencing PWV networks and identified the vapor information source and sink stations. Specifically, the findings showed that the statistical and spatial distributions of the undirected and directed complex vapor networks in terms of degree and distance were similar to each other (the common interaction mode for vapor stations and their locations). The betweenness results displayed different features. The largest betweenness ratio for directed networks tended to be larger than that of the undirected networks, implying that the transfer of directed PWV networks was more efficient than that of the undirected networks. The findings of this study are heuristic and will be useful for constructing the best strategy for the PWV data in applications such as vapor observational networks design and precipitation prediction.     

长江中下游汛期降水模式预测误差相似性及其可预报度

对数值模式预测误差进行相似预报进而订正模式预报结果,是提高模式预报水平的有效手段之一.本文从数值模式预测误差场存在相似性的角度出发,研究了长江中下游汛期降水逐年模式误差场间的相似性及其可预报性,探讨了数值模式预测误差在历史资料中的相似信息量,发现利用相似误差订正可以明显提高模式预报水平.进一步对历史模式预测误差场进行经验正交函数(EOF)分解,着重研究了误差场前三个特征向量的空间分布及其时间系数演化规律,发现对各分量分别进行相似预报可以简化预报对象,并且针对性更强,可以提高其潜在预报水平.在研究数值模式预测误差场相似性的基础上,定义了数值模式预测误差的相似可预报度,用以衡量逐年模式预测误差的可预测性,发现模式预测误差场前三个分量的相似可预报度明显高于原始模式误差场,揭示出有针对性地分别预报模式预测误差各分量的潜在应用价值.     

时间滞后对全球温度场关联性的影响

基于美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心以及欧洲中期天气预报中心发布的再分析资料,构建了考虑时间滞后情况下的全球温度场关联矩阵,分析了时间滞后对全球温度场关联性时空特征的影响.结果表明:随着滞后时间的增加,全球温度场的关联性总体呈逐渐减弱的趋势,但对应不同的滞后时间其规律也不同,在滞后1—30 d的情况下,可根据全球平均关联系数C_glb的下降 关键词： 温度场 关联矩阵 时间滞后     

动态最优多因子组合的华北汛期降水模式误差估计及预报

利用国家气候中心季节预报1983—2009年27年模式预报结果,结合74项环流指数及美国国家海洋局和大气管理局提供的40个气候指数和美国气候预报中心实际降水分析资料,采用资料诊断分析和数值模拟实验相结合的方法,通过多因子的历史相似信息提取预报相似年,获得预报场的误差订正项.在这一订正思路的基础上,考虑前期关键影响因子的选取、多因子组合的优化配置,构建适用于不同预报年的区域动力-统计模式预报误差订正方案.以华北为例,探索多因子最优组合的多元客观相似判据,发展基于多因子动力-统计模式预报误差的动态订正新技术,改善华北夏季降水预报效果,提高预报技巧.通过2005—2009年独立样本回报结果表明,动态最优多因子组合相似订正方法距平相关系数评分相对于系统订正方法有着显著的提高,该订正方案对华北地区的夏季降水预测有着很好的业务前景,具有重要的应用价值,即将投入业务运行. 关键词： 关键因子集 模式误差估计 汛期降水 预测