2009年11月冰冻雨雪事件10—30d延伸期稳定分量提取及分析

针对2009年11月冰冻雨雪事件,通过经验正交函数分解等方法提取10—30 d稳定分量,并第一次运用计算贡献率和相似系数判定等手段把稳定分量进一步客观地分离成气候态稳定分量和异常型稳定分量.将气候态稳定分量与低通滤波分量合成气候背景场.研究发现:气候背景场环流形势持续时间较长,随时间变化缓慢,主要提供了事件发生的气候背景,指示大尺度环流调配置和调整;气候背景场空间活动范围较大,能较好地刻画永久半永久性大气活动中心变化情况,且在垂直各层有稳定一致的配置关系;异常型稳定分量重点体现了环流相对异常特征,与2009年11月冰冻雨雪事件有较好的对应关系.在气候背景场提供确定的环流大背景下,异常型稳定分量表征了对应天气系统的相对强弱变化.     

基于2013年8月中国中东部地区持续高温的延伸期稳定分量提取及改进研究

基于2013年8月中国中东部地区持续高温及其减弱过程, 利用美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心逐日平均的500 hPa高度场、风场再分析资料和美国国家海洋和大气管理局的海温重建扩展资料进行分析, 通过前期海温强迫相似年的选取方法以及带通滤波和经验正交函数分解等方法提取出10–30 d的稳定分量, 并通过对稳定分量的诊断分析探究了这次持续高温及其减弱过程的维持机制. 研究发现: 通过选取与个例前期海温强迫最相似的30年来代替常规的气候态30 年(1981–2010 年), 所提取的气候态稳定分量所占的比重变化不大, 稍有减弱, 而异常型稳定分量占的比重显著性提高, 且其所刻画的影响异常事件的天气系统强度及稳定性明显提高, 能够更加清晰地显示延伸期天气过程的维持机制. 这表明在提取稳定分量时考虑前期的海温强迫作用是非常有必要的. 同时, 通过对延伸期稳定分量的分析, 表明此次持续高温及减退过程主要受到北极涛动、亚洲大陆中高纬纬向环流形势和西太平洋副热带高压(西太副高)强度、位置的共同影响.     

2013年长江下游降水低频分量延伸期预报的扩展复数自回归模型

用长江下游降水低频分量和全球850 hPa低频经向风主成分,建立扩展复数自回归模型(ECAR),对2013年1—12月长江下游降水低频分量进行延伸期逐日变化预报试验.结果表明,20—30 d时间尺度的长江下游低频降水预测时效可达43 d左右,能较好地预测与暴雨过程对应的低频分量的非线性增长过程,预报能力明显优于自回归模型(AR).这种通过构造主要低频序列组成的扩展复数矩阵(ECM)进行复数自回归(CAR)建模的ECAR方法,也为展现气候系统内部分量之间相互作用的动力学过程提供了崭新的描述.基于全球环流主要20—30 d振荡型的发展和演变,对于提前27 d预报长江下游地区2013年10月上旬后期大暴雨过程很有帮助,其中南半球热带外环流20—30 d振荡是影响2013年夏秋季长江下游地区延伸期强降水变化的一个主要因子.     

基于延伸期可预报性的集合预报方法和数值试验

集合预报是考虑初始条件和模式不确定性的有效途径. 结合延伸期可预报性特征,对具有不同特性的可预报分量和随机分量采用不同的集合预报方案和策略,发展了一种基于延伸期可预报性的集合预报新方法(PBEP).该方法以延伸期数值预报模式为平台,对可预报分量采用多个模式误差订正方案,从考虑模式不确定性的角度进行集合;而对随机分量则利用历史资料从气候概率的角度给出集合概率分布,避免模式误差对随机分量概率分布的影响.试验结果表明,相比于国家气候中心的业务动力延伸集合预报系统,该集合预报方法对全球各区域环流预报技巧均有提高,对不同空间尺度的波也有不同程度的改进,显示出潜在的业务应用前景.     

1—30d尺度温度关联网动力学统计性质研究

利用美国国家环境预报中心再分析资料中的温度资料,从低频和高频振荡等多种尺度构建温度关联网络,并分析其动力学统计性质及转换条件.研究表明：1和30d尺度下温度关联网络分别属于小世界网络和类全局耦合网络.温度关联网络在两种类型之间转化的时间尺度条件为11—12d.1d尺度节点的连边数南北半球呈准对称分布,赤道附近的低纬度地区存在三个连边数较大的区域：热带印度洋海域、赤道东太平洋海域和赤道东大西洋海域.海陆气候子系统的关联性差异导致30d尺度温度关联网络中陆地节点的联边数较少,节点之间的关联性相对海洋要差许多. 关键词： 多尺度 小世界网络 全局耦合网络 关联阈值     

连续流动分析法测定不同冰冻时间的淡水总氮浓度

采用AA3连续流动元素分析仪对不同冰冻时间的标准水样和自然水样的总氮含量进行了测定。结果表明.供试水样在-20℃条件下冰冻30d的总氮浓度稳定,但自然水样较标准水样波动幅度大。     

中国东北区域盛夏雨季的客观识别

鉴于我国东北三省雨季客观识别方法不尽相同,且无东北区域统一的雨季监测指标.为了更好地开展区域关键天气过程的客观化识别和监测,本文从区域角度出发,采用东北三省102站逐日降水量资料,通过对东北区域多年平均5点平滑处理的4月1日—10月31日逐日降水量序列的综合分析,及对历年逐日滑动平均雨量的对比试验,确定了东北盛夏雨季判别的阈值参数及通过阈值后的持续时间参数,进而研发了适合东北区域盛夏雨季开始和结束日期的客观识别方法.并采用美国环境预报中心和国家大气研究中心逐日再分析的风场、位势高度场资料,通过对盛夏雨季前、中、后期不同高度层大气环流场的对比分析,验证了该客观识别方法的合理性.结果表明,东北区域1981—2010年气候态平均的盛夏雨季的起止日期分别为每年的6月26日和8月30日.     

基于模式误差分布特征的中国夏季旱涝预测可信度研究

基于美国气候预报中心组合降雨分析资料对国家气候中心海气耦合模式多年夏季降水预报误差进行统计分析,以揭示模式预报误差的分布规律及特征.研究发现,模式预报误差分布特征满足正态分布,基于误差分布特征分析模式对中国夏季降水的预测能力,通过误差分布的高斯拟合曲线特征对比模式预报与动力统计方法的预测技巧,进而得到动力统计方法改进误差分布特征的两种类型:1)变幅型改进;2)均值型改进.在此基础上,根据模式误差的统计特征提出了一种新的旱涝预测可信度计算方法,用于定量化地评估动力统计方法在不同地区的预测可信度大小,并应用于实际预测.最后以2012和2013年夏季降水为例,给出了实况、预测以及可信度检验.结果显示该方法能较好地反映出预测的不确定性,较其他检验方法更具针对性,对异常降水的预测可信度反映更为准确,验证了方法的有效性,可进一步提高动力统计方法的预测服务水平.     

黑潮及其延伸区海表温度变化特征与大气环流相关性的初步分析

为了研究黑潮海表温度的时间变化特征, 以预测黑潮海表温度变化趋势, 本文利用哈德莱中心1941-2009年海表温度 资料定义了一个黑潮温度指数KI, 来表征吐噶喇海峡以东黑潮及其延伸区的海温变化. 由小波分析得到, KI具有准3、 7年的年际振荡特征和准20年的年代际变化特征, 此外KI还具有明显的季节锁相特征. KI与太平洋年代际振荡(PDO)及厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)有很好的滞后相关性. 通过美国国家环境预报中心/大气研究中心再分析资料合成分析发现KI为正异常时, 赤道东太平洋海温异常变暖(即厄尔尼诺发生), 哈德莱环流加强, 使得西风动量的输 送增强, 造成阿留申低压加深(PDO为暖相), 进而冷却黑潮延伸区的海表温度并使黑潮延伸区向东延伸, 这一"ENSO-PDO-黑潮海温变化"的过程具有滞后性, 从而使得ENSO指数、PDO指数可以作为黑潮温度变化的前兆因子, 对于预测黑潮海温变化及周边气候均具有一定的意义.     

中国冬季区域性极端低温事件分类及其与气候指数极端性的联系

基于区域性极端低温事件客观识别技术, 对1951–2010年中国冬季的区域性极端低温事件进行客观识别. 根据事件的空间分布特征, 将综合指数前60位的事件划分为全国型、东部型、东北-华北型、华北-华南型、北方型和西北-华南型六类; 通过分析不同区域类型低温事件形成的环流背景场验证了分类的有效性. 在此基础上, 以1971年1月21日开始的典型事件为例, 分析了事件对应的海温场、高度场和风场的异常, 确定与区域性极端低温事件联系较密切的可能气候因子, 进而分析不同类型事件与各气候指数异常的对应关系. 总体而言, 赤道中东太平洋海温指数异常偏小、北太平洋涛动指数异常偏小、北极涛动指数异常偏小和冬季风异常偏强时, 发生区域性极端低温事件的概率较高; 且这四种指数的历年冬季平均值达到15%(或85%)极端阈值的年份中, 发生区域性极端低温事件的百分率分别达到80.0%, 77.8%, 60.0%和62.5%, 从而为区域性极端低温事件的诊断和预测研究等提供了一定的参考. 关键词： 区域性极端低温事件 空间分类 气候指数 极端     

雪面上光学湍流的测量与估算

 用合肥35 m铁塔测量系统,测量了2008年1月28 日至2月1日雪面上折射率结构常数,并用bulk方法和涡旋相关法估算了折射率结构常数,给出了大气层结稳定条件下的相似函数。结果表明：实验期间,大部分时间雪面上大气处于近中性和稳定状态;采用该相似函数,bulk方法和涡旋相关法估算的折射率结构常数与实测结果一致性很好;雪面上折射率结构常数也存在一定的日变化,但与草坪、海洋、沙漠等下垫面相比小1~2个量级,变化范围为1.9×10^-16~1×10^-14 m^-2/3。     

Analysis of stable components in the extended-range forecast for the coming 10-30 days in winter 2010 and 2011

In this paper we try to extract stable components in the extended-range forecast for the coming 10–30 days by using empirical orthogonal function （EOF） analysis, similarity coefficient, and some other methods based on the National Center for Environmental Prediction （NCEP）/National Center for Atmospheric Research （NCAR） reanalysis daily data. The comparisons of the coefficient of variance of climatological background field and truth data in winter between 2010 and 2011 are made. The method of extracting stable components and climatological background field can be helpful to increase forecasting skill. The forecasting skill improvement of air temperature is better than geopotential height at 500 hPa. Moreover, this method improves the predictability better in the Pacific Ocean. In China, the forecast in winter in Northeast China is more uncertain than in the other parts.     

基于遗传优化的西太平洋副高异常活动年份的动力预报模型反演

基于2000–2010年NECR/NECP的500 hPa位势场资料, 用EOF时空分解方法和动力模型重构思想, 通过遗传算法的全局优化搜索和并行计算途径, 开展了500 hPa位势场动力预报模型反演, 建立了刻画副高活动的非线性动力预报模型, 实现了副高活动的中长期预报. 模型预报试验表明, 该模型对副高的中长期活动, 尤其是异常活动能够较好地描述和预报, 进而为副高等复杂天气系统的预报探索了新的方法思路. 关键词： 副热带高压 500 hPa位势场 动力模型反演 遗传算法     

Simultaneous iso-electric focusing of proteins in a micro-fabricated capillary coated with hydrophobic and hydrophilic plasma polymerized films

The ability to modify and reduce the electroosmotic flow (EOF) is one of the most influential parameters which affects iso-electric focusing (IEF) of proteins. Therefore capillaries are usually coated with polymers or gels to prevent non-specific adsorption and suppress the EOF in capillary iso-electric focusing (cIEF) of proteins. In this research hexamethyldisiloxane (HMDS) and 2,3-epoxy-1-propanol (glycidol) plasma polymerized films were deposited onto both surfaces of the capillary separation channel. Cathode solution pH 3, anode solution pH 10 and a carrier ampholyte, pharmalyte provided the necessary stable pH gradient. Simultaneous IEF of proteins in capillaries coated with hydrophobic and hydrophilic plasma polymerized films occurred within minutes. The electroosmotic force of uncoated glass capillaries was suppressed by 50% after deposition of 200 nm 2,3-epoxy-1-propanol compared with a 30% reduction of EOF when the capillary was coated with 200 nm HMDS. The hydrophilic 2,3-epoxy-1-propanol plasma polymerized film was more resistant with a stronger attachment to the glass surface than previously prepared acetonitrile plasma polymerized films.     

Analysis of isotopic signals in the Danube River water at Tulln,Austria, based on daily grab samples in 2012

Results of stable isotope measurements (δ²H, δ¹⁸O) of daily grab samples, taken from the Danube River at Tulln (river km 1963) during 2012, show seasonal and short-term variations depending on the climatic/hydrological conditions and changes in the catchment area (temperature changes, heavy rains and snow melt processes). Isotope ratios in river water clearly reflect the isotopic composition of precipitation water in the catchment area since evaporation influences play a minor role. Average δ²H and δ¹⁸O values in 2012 are?78‰ and?11.0‰, respectively, deuterium excess averages 10‰. The entire variation amounts to 1.8‰ in δ¹⁸O and 15‰ in δ²H. Quick changes of the isotopic composition within a few days emphasise the necessity of daily sampling for the investigation of hydrological events, while monthly grab sampling seems sufficient for the investigation of long-term hydro-climatic trends. ³H results show peaks (half-width 1–2 days, up to about 150 TU) exceeding the regional environmental level of about 9 TU, probably due to releases from nuclear power plants.     

Spatiotemporal distribution characteristics and attribution of extreme regional low temperature event

Based on an objective identification technique for regional low temperature event(OITRLTE), the daily minimum temperature in China has been detected from 1960 to 2013. During this period, there were 60 regional extreme low temperature events(ERLTEs), which are included in the 690 regional low temperature events(RLTEs). The 60 ERLTEs are analyzed in this paper. The results show that in the last 50 years, the intensity of the ERLTEs has become weak; the number of lasted days has decreased; and, the affected area has become small. However, that situation has changed in this century.In terms of spatial distribution, the high intensity regions are mainly in Northern China while the high frequency regions concentrate in Central and Eastern China. According to the affected area of each event, the 60 ERLTEs are classified into six types. The atmospheric circulation background fields which correspond to these types are also analyzed. The results show that, influenced by stronger blocking highs of Ural and Lake Baikal, as well as stronger southward polar vortex and East Asia major trough at 500-h Pa geopotential height, cold air from high latitudes is guided to move southward and abnormal northerly winds at 850 h Pa makes the cold air blow into China along diverse paths, thereby forming different types of regional extreme low temperatures in winter.