一种改进的考虑环流特征的MOS预报方法

利用一种可以考虑天气环流形势场特征的MOS预报因子处理方法进行预报因子的处理,以T106L19模式的预报产品为基础建立云南省32个基本站点的降水和气温预报方程,并与不考虑天气形势场的因子所建立的MOS方程的预报结果进行对比。结果表明,MOS预报的结果对预报因子的变化很敏感,在考虑天气形势后的MOS预报对云南各站点的降水和气温的预报效果均有显著的改进,说明MOS预报因子的处理方法和选取对改进MOS预报效果具有重要的意义。

利用MJO活动规律进行云南雨季开始期的延伸期预测试验

雨季开始期的早晚历来是云南天气气候预测中的一个重要课题,特别是在近年来云南春季和初夏极端干旱事件频频发生的情况下,以及在社会和政府决策需提前预知雨季来临早迟的"刚性"需求下,对"雨季开始期"的延伸期预测显得极为迫切。为此,在应用MJO活动规律开展云南冬半年延伸期降水预测试验的基础上,结合前期对"热带低频振荡与云南雨季关系"的研究成果开展了本次"云南雨季开始期延伸期预测试验",并进行了认真的检验。通过检验,认为:(1)在预测中可根据MJO活动中心位置对应的影响云南水汽输送的干、湿窗口期,较好地预测延伸期时段内云南的降水趋势;(2)前期研究发现了影响云南多雨年、少雨年的对流活动关键区,此关键区春季前兆信号指数对云南雨季开始期的预测是有效的。因此,综合应用MJO移动规律和关键区前兆信号开展云南雨季开始期的预测是提高预测能力的一种有效途径。

云南5月雨量与热带海温异常及亚洲季风变化的关系

利用相关分析和合成分析方法 ,研究了云南 5月雨量与热带海温、热带对流活动及亚洲季风等大尺度气候环流背景变化的关系。指出云南 5月雨量与北印度洋季风气流区赤道东太平洋地区的对流活动有明显的相关 ,揭示了云南 5月多雨年和少雨年赤道东太平洋和印度洋地区的海温距平、2 0 0hPa纬向风和 850hPa矢量风场的不同分布特征。这种前后期海温、对流活动和高低层风场的变化具有很好的持续性 ,对预测云南 5月雨量的变化有一定的指示指义。还计算了南亚地区 4～ 6月的季风指数 ,分析了云南 5月雨量与初夏南亚季风指数变化的关系。结果表明 ,南亚季风指数高 ,云南 5月雨量偏多 ;南亚季风指数低 ,云南 5月雨量偏少。同时 ,研究还表明南亚季风指数在季风爆发前期和季风爆发时段的变化有很好的一致性。

连续小波变换在云南近百年气温和降水变化分析中的应用

用Ｍａｒｒ小波和Ｍｏｒｌｅｔ小波分析了云南近百年的气温和降水变化，得出云南近百年来气温和降水变化的一些多时间尺度演变特征和突变特征，这些特征为云南短期气候预测服务提供云南近百年来气候变化的多时间尺度演变规律和背景具有十分重要的实际意义。

雷达风廓线反演在云南强降水预报中的应用

利用VAD(Velocity Azimuth Display)方法反演多普勒雷达垂直风廓线,并将反演风场应用于云南强降水过程的诊断预报。通过反演风廓线资料与探空实况、NCEP再分析资料的对比分析,发现VAD方法反演的风廓线与实况资料具有较好的一致性,表明该方法在云南是可行的;通过反演风廓线资料可以较为精细地监测和分析大气垂直方向上水平风场的不连续性,由此得到低空切变、温度平流和低空急流等系统的厚度和强度演变特征。相对于时、空分辨率不足的常规探空资料,雷达反演风廓线具有较高的时间和垂直分辨率,能够更为详细地揭示强降水天气过程中起重要作用的天气系统的主要特征和演变过程。因此,VAD风廓线产品对云南强降水天气过程的预报具有较好的参考价值和应用前景。

MJO不同活动中心位置对云南冬半年降水过程的影响

通过对热带对流季节内振荡（MJO）的研究和业务实践应用表明，利用对MJO传播过程来研究延伸期（10～30d）天气已经成为一种新的、可行的手段。然而，在明确了MJO的活动位置条件下如何依据大气环流条件来把握云南冬季降水过程的延伸期预测，是预报实践中需要解决的重要问题。本文考虑云南冬半年在有北方冷空气南下入侵云南前提下，MJO活动位置（分为“干窗口”和“湿窗口”两种情况）及有无合适的水汽引导环流条件（分为“孟加拉湾一带90°E附近有南支槽系统”和“孟加拉湾至中南半岛西侧一带为反气旋环流”两种情况）主要有4种不同的配置类型，选取MJO影响下前3种不同配置类型的天气过程进行对比分析，期望能为云南冬半年延伸期天气预测过程中较好地把握过程降水及降水强度提供理论依据。分析表明：MJO活动中心进入孟加拉湾及西太平洋热带地区（本文称之为MJO“湿窗口”）以后将会充分激发这些地区的对流活动，MJO活动中心在孟加拉湾及西太平洋热带以外地区（本文称之为MJO“干窗口”）时不能充分激发云南上游热带地区的对流活动。在有北方南下冷空气影响云南的背景情况下，MJO在“湿窗口”时，要使云南出现大范围的降水天气过程必须还要有合适的环流条件（90°E附近南支槽前或西太平洋副热带高压西侧的偏南气流）引导热带地区的水汽进入云南；MJO在“干窗口”时，即便有合适的水汽输送与扰动环流条件，仍然不能造成云南大范围的降水天气过程。由于MJO在激发水汽方面的贡献非常明显，利用MJO的东传规律可以有效地进行云南冬半年降水的延伸期天气预测，并对中短期天气预报业务起到很好的指导作用。

冬季亚洲大陆的热力差异对亚洲季风活动的影响

亚洲冬季地面的热力状况与冬季风活动有关,对后期的天气气候变化也有重要的作用。作者用EOF方法分析了亚洲冬季地面气温的时空特征,发现第二模态表明东北亚和南亚地区的地面气温有反相变化的特征并具有明显的年代际变化。进一步研究发现,这种南亚东北亚的热力差特征与亚洲夏季风强弱有非常好的对应关系,籍此定义了一个大陆冬季南亚—东北亚热力差指数。分析表明热力差指数有非常明显的年代际变化,根据这一特征,进一步研究了夏季北半球大尺度环流和中国气候的年代际变化,发现其年代际变化对前冬亚洲大陆热力差指数的年代际特征敏感,相应大陆正、负热力差指数年代,东亚季风的变化特征几乎完全相反:南亚东北亚热力差正(负)指数年代,东亚夏季风较强(弱)。热力差指数对中国夏季降水的年代际变化也有重要影响,正(负)指数年代,中国夏季降水主要以第1(2)类雨型为主。同时,作者还分析了低纬度热带地区海温和对流活动对大陆冬季南亚东北亚热力差异响应的滞后性特征。

FY-2C云迹风资料在中尺度数值模式中的应用研究

利用探空观测资料对FY-2C云迹风资料进行统计检验和误差分析,并针对其误差特征进行偏差订正和热成风原理两种方法的质量控制。然后通过GRAPES-3Dvar同化到GRAPES-Meso模式中,对2005年7月1日00时至7月2日00时发生在中国西北部的一次暴雨过程进行了数值对比试验。结果表明:云迹风数量在垂直方向上主要集中分布于500hPa以上的对流层中高层,在250hPa附近数量分布概率最大;高度在500hPa以下云迹风存在明显的风向误差和很大的风速误差,而且误差分布发散,可用性较差。500hPa以上层次的云迹风误差较小,且误差分布呈高斯分布具有一定的系统特性,可用性较好;通过质量控制后,可以把风向错误或风速偏差太大的云迹风予以剔除,进一步提高云迹风的精度;同化云迹风资料后,在暴雨区附近初始风场低层的西南气流明显加强,有利于暴雨区水汽输送和水汽辐合,最终能很好地改善24h暴雨预报的强度和落区。

小波变换在短期气候预测模型研究中的应用

用小波变换的小波系数及其反演建立不同时间尺度的气候预测模型，并对昆明、玉溪和楚雄１９９１～１９９６年的月气温距平值以及滇中月降水距平值在月、季、年三种时间尺度上进行了预测试验和检验。结果表明：所建立的气候预测模型对月气温距平值预测的效果在月、季、年三种时间尺度上均是十分显著的，其对月气温距平值预测的距平符号相关准确率在月、季、年三种时间尺度的预测中已分别达到了７３．１％，７３．１％和６９．４％。对月降水距平值预测的效果则没有气温那么显著，而仅在月、季时间尺度上对雨季５～１０月的预测有比较明显的效果，对于干季１１～４月和年时间尺度上的预测则几乎没有效果。

阿拉伯海和孟加拉湾夏季风气候特征的差异

利用 1 958— 1 997年 3— 1 1月 NCEP/NCAR850和 2 0 0 h Pa再分析风场资料 ,研究了南亚夏季风活动的气候特征。发现南亚不同区域的经、纬向风季节变化及纬向风的峰型结构差异明显。夏季在阿拉伯海和孟加拉湾分别有两个最明显西南风速中心 ,这两个地区的西南风活动明显不同 ,孟加拉湾西南风出现及向北推进到2 0°N时间比阿拉伯海明显偏早 ,结束时间偏晚 ,是南亚季风区西南夏季风维持时间最长的地区。对比分析强、弱夏季风年 6— 8月高、低层经、纬向风距平垂直切变矢量风场发现 ,热带低纬度越赤道气流及南亚季风区的流场结构明显不同。

云南月气候要素场预测的业务技术研究

考虑到气候系统的非线性特性以及有关变量之间的物理关系，同时考虑到有关变量场随时间的空间演变特征，并从云南短期气候预测的业务技术出发，提出了云南月气候要素场业务预测的一种相空间投影技术。从该技术对云南１９９７年１—９月的月气温距平场和月雨量距平百分率场预测的实况检验结果得出，该技术对云南月气温和月雨量预测的距平符号相关准确率可分别达到５５２／７２０＝７６．７％和５１７／７２０＝７１．８％。

云南省冰雹的时空分布特征

利用近 4 0年的云南省冰雹资料 ,统计分析了云南省冰雹的时空分布特征 ,进一步揭示了其活动规律及主要影响因素。研究结果表明 :冰雹的季节分布比较复杂 ,呈现出春季和夏季两个峰值的特点 ;冰雹的季节分布还与海拔高度有关 ,低海拔地区为春季多雹型 ,高海拔地区为夏季多雹型 ;滇西地区冰雹日数的年际变化特征较滇东地区显著而年代际变化特征没有东部地区站点明显 ;滇东地区表现出了明显的年代际变化特征 ,目前处于冰雹相对较少时期。从区域来看 ,年冰雹日数山区较坝区高 ,高海拔地区较低海拔地区高。

3种数值模式对云南地区雨季降水预报的检验

为了了解数值模式降水预报在云南地区的预报效果和误差特点,利用T639、德国和日本模式对2010—2013年云南地区雨季(5—10月)的24—72 h降水预报进行了检验和分析。结果表明:日本模式对云南地区雨季小雨和中雨具有较好的预报能力,T639模式对大雨和暴雨的预报效果明显优于德国和日本模式。T639和日本模式对6—8月降水预报的TS评分高于其他月份,而德国模式对10月中雨及以上量级降水预报的TS评分明显高于其他月份和其他两种模式。日本模式能准确预报出较强雨带的位置且降水量较接近实况,但对降水中心位置的预报偏西;T639模式能较好的预报降水中心,但预报的降水量偏大;德国模式对云南西部地区降水预报偏大,对东部地区降水预报偏小。日本模式对台风低压影响的降水预报效果较好,而德国模式对两高辐合系统影响的大雨和暴雨预报效果较好;对冷锋切变造成的中雨及以上量级降水,T639模式的24 h和48 h预报更具有参考价值。

全球变化中的我国云南气候与生态响应

分析了全球变化背景下的我国云南气候、水土资源和生物多样性变化 ,评估了近 50a云南气候生态与环境的现状、变化和成因。在IPCC等相关工作的启示下 ,初步提出了云南生态环境建设与社会经济协调发展的对策与建议。

误差订正在预报集成中的应用研究

根据误差的特性 ,即误差由系统误差和随机误差组成 ,对保山 5月雨量的几种预报方法的预报结果进行分析 ,寻找系统误差的订正方法 ,降低系统误差的影响。将几种预报方法订正后的结果平均从而消除随机误差 ,其预报结果明显改善 ,平均误差和均方根误差明显降低 ,预报准确率明显提高 。

不同集成方法对云南日最低气温的集成预报试验

通过前期对ECMWF-thin地面2 m气温在云南不同地区日最低气温各时效预报产品的检验,结果显示数值模式对云南不同地区日最低气温的预报性能,随预报时效延长并非一致性下降,而是呈现波动性降低。本文在此基础上,采用算术平均集成、相关权重集成、误差订正集成、相关权重与误差订正综合集成、预报准确率评分权重集成、准确率评分与误差订正综合集成等方法分别构建6种集成预报模型,并开展对云南省不同地区站点的日最低气温的集成预报试验。结果表明,6种集成方法对云南省不同地区站点日最低气温的集成预报效果均较未经集成的原始预报有明显提升,但不同集成方法对同一地区日最低气温的改进效果不同,同一种集成方法在不同地区的集成预报效果也有所不同;6种集成模型中简单的算术平均集成预报效果相对较差,而既考虑前期相关性和技巧评分,同时又考虑前期预报误差变化的综合集成效果相对较好;值得注意的是随着预报时效的延长,各种集成方法对原始预报效果的改进更加显著,具有很好的参考意义。

云南省极端最大日雨量时空分布特征及其重现期估算

本文用云南133个气象站自其建站以来近70年的逐日降水资料,分析了云南省极端最大日雨量的时空分布特征,在此基础上根据耿贝尔I型极值分布模型,对云南省各气象站自其建站以来的极端最大日降水的重现期进行了估算,并分析了不同重现期内各气象站可能出现的极端最大日降水量值。结果表明:云南省极端最大日雨量的空间分布极不均匀,分别在滇西北、滇东北、滇东及滇西南至滇南等地区存在日最大雨量值超过200 mm的分布中心;截止到2017年,云南极端最大日雨量值为250.1 mm (普洱的江城);近70年来全省暴雨大雨以上量级的强降水频次呈现增长态势,且干季强降水频次的增长尤为明显;不同重现期下云南极端最大日雨量的估算结果显示,局部地区百年一遇的极端最大日雨量值可超过320 mm,且强降水区域呈现扩大趋势。

用功率谱分析昆明地区6～9月气象要素场的振荡周期

本文通过对昆明地区30年的6～9月地面十四点气压场,温度场和湿度场的观测资料进行逐日功率谱分析,得出昆明地区上述要素场存在5～7d的周期振荡,从而为中短期天气预报提供客观依据.

2009年秋季云南降水极端偏少的显著异常气候特征分析

2009年秋季云南出现了大范围降水极端偏少现象,导致秋季全省库塘蓄水严重不足,成为后期云南出现秋、冬、春和初夏连旱的主要原因之一.因此,通过相关分析和平均值显著性检验方法分析了此次云南秋季降水极端偏少的异常气候特征.结果表明:造成2009年秋季云南大范围降水极端偏少的最主要原因是亚洲极涡显著偏弱,持续偏强偏西的西太平洋副热带高压阻挡了东亚冷空气的向南入侵,使得冷空气明显偏北偏东.而孟加拉湾地区对流层中低层的异常反气旋环流使得赤道索马里附近由南向北的越赤道气流异常偏西偏北,且阻挡了西南气流向云南输送水汽.可见,干燥的对流层大气以及较弱的垂直上升运动是云南区域内高低层大气表现最异常的特征.相关分析还发现,云南秋季降水与南半球极地及中高纬高度场都存在显著的相关关系,与赤道西太平洋地区的对流活动具有显著正相关,且2009年在显著相关区域内高度场和赤道西太平洋对流都表现出不利于云南秋季降水偏多的显著异常气候特征.

云南2次川滇切变线强降水过程对比分析

利用探空、雷达和自动站观测资料等对2009年6月下旬川滇切变线影响下发生在云南的2次强降水过程进行对比分析,从大气环流形势特征、物理量条件和雷达产品特征等方面揭示2次过程的异同点.结果表明:川滇切变线南移影响云南时通常都有地面冷锋配合,锋面辐合抬升为强降水提供主要的动力条件.副热带高压西侧的西南气流源源不断地为降水提供水汽和不稳定能量,有西南低空急流配合时更有利于出现大范围强降水,强降水落区主要位于切变线及其南侧的风速辐合区;500 hPa引导气流对切变线的强度和移向有重要影响.即便前期700 hPa上切变线两侧高度场"北高南低"形势不明显,但在500 hPa中高纬为经向环流形势下,特别是有阻塞高压生成时,槽后脊前偏北气流有利于引导冷空气向南输送,使低层切变线加强并南移影响云南,造成云南全省性强降水过程.在此情形下,降水以层状-积云混合降水回波为主,且持续时间长、分布均匀.