Ningaloo Niño/Niña对华西秋雨异常的影响

利用1979~2016年NOAA海表温度资料、NCEP/NCAR大气再分析资料以及CN05.1降水资料,首次研究了Ningaloo Niño/Niña与华西秋雨异常的联系,揭示了Ningaloo Niño/Niña与华西秋雨的响应关系。研究表明:1)在Ningaloo Niño/Niña年秋季,副热带东印度洋地区海温将发生明显变化,在扣除ENSO信号影响后,Ningaloo Niño/Niña会导致华西秋雨雨量的变化,在Ningaloo Niño年雨量增多而在Ningaloo Niña年雨量减少。2)Ningaloo Niño(Niña)年秋季,副热带东印度洋地区海温升高(降低),致使南北半球中低纬经向环流异常进而导致华西地区上升(下沉)气流增强,南海地区向华西地区的水汽辐合增强(减弱),与此同时,赤道附近的纬向环流异常与北半球低纬到中高纬的经向环流异常联系紧密,导致欧亚大陆中高纬地区环流经向度加大(减小),为华西秋雨的增加(减少)提供了有利条件。研究成果可为华西秋雨预测提供新的思路。

基于CCM算法的北半球环状模与东北亚冬季地面气温因果关系的年际变化特征研究

北半球环状模(Northern Hemisphere Annular Mode, NAM)是北半球冬季最主要的环流系统,其变化对北半球的冬季气候变率具有重要的影响。现有研究多采用相关、合成等统计方法对NAM及气候要素进行研究,鲜少从因果关系的角度来进行分析。本文基于收敛交叉映射(Convergent Cross Mapping, CCM)算法,利用1960~2018年美国气候预测中心(Climate Prediction Center, CPC)的NAM指数、NCEP/NCAR再分析资料,分析了NAM与东北亚地区冬季地面气温(Surface Air Temperature, SAT)的因果关系的年际变化及其可能的物理机制。结果表明:1)NAM对东北亚地区冬季SAT具有单向因果关系,且其关系的强弱存在年际变化,2006年、1982年分别为因果影响的最大值和最小值年。2)冬季NAM指数存在显著的8~9年尺度主周期,该周期为冬季NAM影响东北亚地区SAT的驱动因子,其变化在一定程度上影响了NAM对东北亚地区SAT因果关系的年际变化。3)对比NAM对SAT影响的因果关系的最大值(2006年)和最小值(1982年)年环流形势,可见,高值年(2006年)NAM的"跷跷板"结构明显,而低值年(1982年)NAM的南北振荡形势并不明显。本文对于分析因果关系的年际、年代际变化给出了一个新的思路。

基于因果检验的非线性系统的预测试验

非线性、非平稳系统的预测是一个具有重要科学意义的研究课题.最近一些工作已将收敛交叉映射算法(convergent cross mapping,CCM)用于检验变量之间的因果关系,由于在CCM算法中,相空间中相互靠近的点在时间上具有相似的发展趋势和运动轨迹,因此该方法可以尝试应用于非线性、非平稳系统的预测试验研究中.鉴于此,本文将CCM算法分别应用于Lorenz系统和实际气候时间序列的预测中,并检测不同相空间重构方法对预测效果的影响.主要结果如下:1)不论是理想Lorenz模型还是实际气候序列,对于单变量、多变量和多视角嵌入法3种重构相空间方法而言,多视角嵌入法对变量的预测效果最好,表明对于给定长度的时间序列,重构相空间中包含的信息越多,其预测能力越强;2)将NAM(northern hemisphere annular mode)加入SAT(surface air temperature)的重构相空间中可以改善SAT的预测效果.在使用单变量、多变量和多视角嵌入法进行预测时,利用复杂系统中变量中共有信息的特性,在时间序列长度一定的情况下,可以利用动力系统的复杂性来增加系统内的信息.基于因果检验的预测建模方法,通过挖掘数据中定量信息的提取,对非线性、非平稳系统预测技巧的改进提供了一个新颖的思路.