利用大洋浮标数据和NCEP再分析资料对FY-2C红外分裂窗通道的绝对辐射定标

介绍利用大洋浮标数据和NCEP再分析资料对FY-2C红外分裂窗通道进行在轨绝对辐射定标的方法,并选择了2006年10个时次的卫星数据进行辐射定标试验.将利用这种方法获得的定标结果与FY-2C卫星数据产品中提供的定标查找表进行比较分析,结果表明两套不同的定标系数反演的大气层顶(TOA)亮度温度的主要差别集中在云顶、冰雪覆盖区域等低温像元;而在常温区的陆表和海表像元定标结果差别较小,反演的TOA亮温差在2K左右.提出的替代定标方法可以极大地提高定标频次,为实现FY-2C红外分裂窗通道的实时绝对辐射定标提供了重要的方法基础.

NCEP/NCAR再分析资料在珠穆朗玛峰—念青唐古拉山脉气象研究中的可信性

由于珠穆朗玛峰-念青唐古拉山脉极高山区特殊的自然环境,这一带的气象观测资料极其匮乏。2003年在青藏高原南部念青唐古拉山脉(30o24'44.3"N,90o34'13.1"E,5850ma.s.l.)建立了自动气象站;2005年在珠穆朗玛峰北坡垭口(28o01'0.95"N,86o57'48.4"E,6523ma.s.l.)建立了自动气象站。利用这两自动气象站的观测资料与NCEP/NCAR再分析资料进行对比,检验NCEP/NCAR再分析数据在喜马拉雅山脉—青藏高原南部一带的可行性。研究结果表明,NCEP/NCAR再分析资料能够较好地反映气压和气温的天气尺度的变化。但是,再分析的气压和气温值系统性低于相应观测值,而且,某种程度上,低估了实际的变化幅度;再分析天气事件,在珠穆朗玛峰地区,超前于实际观测一日发生,而在念青唐古拉地区,基本上是与观测事件同一日发生。由于受相似大气环流的影响,珠峰和念青两者之间的观测资料、再分析资料都高度相关。

NCEP再分析资料在强对流环境分析中的应用

为考察NCEP再分析资料在我国强对流天气产生环境分析中的适用性,选取2002—2009年多普勒天气雷达识别的60例超级单体风暴个例,对比分析常规探空资料和NCEP再分析资料提取的温、湿、风垂直廓线,结果表明:NCEP再分析资料计算的对流有效位能因对抬升气团湿度敏感而与观测间差异较大,宜用K指数、温度直减率分析大气层结稳定度;因对流层中高层风与探空差异不大,其中500～700 hPa的风与探空近乎一致,因此NCEP再分析资料计算的深层、中层风垂直切变参量可靠性较高;NCEP再分析资料水汽参数与探空资料差异大,特别是在大气边界层,需用观测资料订正;边界层物理量,特别是风向与探空差异显著,因此不宜用NCEP再分析资料讨论雷暴触发问题;平均而言,NCEP再分析资料湿度廓线低层偏干而中层偏湿,925 hPa以上风速偏小,降低了强对流发生概率。

NCEP温度图像与天体引潮力附加构造应力结合作地震短临预测初探——以2003年7—8月3次西藏地震为例

利用美国国家环境预测中心NCEP全球再分析资料的温度图像结合天体引潮力附加构造应力,对2003年5月以来的国内MS≥6.0、国外MS≥7.0的地震作了统计分析。以2004年7月12日—2004年8月25日间西藏地区3次地震为例得出如下认识:NCEP温度异常图像可以较好地反映短临地震构造活动时空演变过程;天体引潮力附加构造应力对地应力处于临界状态的活动断层具有明显的诱发作用;利用NCEP温度异常图像与天体引潮力附加构造应力结合进行地震短临预测是具有良好应用前景的新思路;西藏的3次地震均发生在天体引潮力附加构造应力周期相同的相位上,即天体引潮力附加构造应力变化达到相对稳定的峰值的末端,而不是发生在天体引潮力附加构造应力最大时刻,同时2003—2004年在西藏发生的其它震例中,地震发生在上述周期相同的相位,因此认为应当对其它区域更长时间更多的震例作这方面的进一步研究。

美国NCEP/NCAR 40年全球再分析资料及其解码和图形显示软件简介

介绍了美国国家环境预测中心（ＮＣＥＰ）及国家大气研究中心（ＮＣＡＲ）的４０年全球再分析资料，此资料时间长（１９５７～１９９６年），观测资料丰富，分析方法统一，是目前全球最好的再分析资料。其输出内容共分四大类：观测档案、天气档案、时间序列档案及速视光盘，还有一张特殊的光盘。根据其受观测资料及模式影响程度的不同，其输出产品又可分Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ四类。用标准二进制格式输出，包括等压面、等熵面及σ面上的资料，有每日４次、每日２次、日平均、月平均的基本要素场和二维、三维的诊断分析场。它对数值模式计算及天气和气候的诊断分析非常有用。

NCEP FNL全球分析资料的解码及其图形显示

美国环境预报中心(NCEP)的FNL资料分辨率较高且融合了大量的观测资料及卫星反演资料,被广泛用于数值模式及天气、气候的诊断分析研究中。本文对该类资料的解码程序及绘图时所需控制文件、索引文件生成方法进行介绍,通过一系列批处理命令,可以进行大量FNL资料的解码及绘图处理,为科研工作者在资料内容提取和图形显示等方面的工作提供一定的参考。

基于ISCCP观测的云量全球分布及其在NCEP再分析场中的指示

国际卫星云气候计划(ISCCP)已经积累了20多年的持续云观测资料,提供了迄今为止最具权威的全球尺度云量信息,为全面认识全球尺度云气候特征提供了有利条件。利用长期稳定的ISCCP D2云量资料,文中系统地分析了全球尺度总云量以及高、中、低云云量的空间分布特征。结果表明,全球总云量均值为66.5(单位:%),其中洋面71.6,陆面55.9。全球云量分布极不均衡,且海陆差异显著,洋面局部云量最高可达90,而包括南极大陆在内的所有陆面区域多为云量低值中心。高云和低云全球分布形式存在明显差异,其中陆面以高云为主,洋面低云相对较多。低云集中分布于太平洋东南部和东北部的近海岸地区以及南半球洋面,热带辐合带、南太平洋辐合带等大尺度强对流活动区内高云数量占优势。特别,在气候平均态上分离低云和高云区,并结合对NCEP再分析资料所提供环流背景场的分析,研究发现两类云所对应的垂直和水平风场具有明显的差异。高云区从低空到对流层顶为一致的强下降运动,低云区的中高层被上升气流所控制但近地面一般存在弱的上升运动。反映在水平辐散场上,两类云对应的辐散度在垂直方向上变化趋势相反,其中低云对应的典型背景场为低层辐散高空辐合。进一步考虑水汽因素,600与850hPa水汽通量散度差对低云(负差异)和高云(正差异)的云量空间分布有较好的指示意义。

NCEP再分析资料和中国站点观测资料的分析与比较

美国国家环境预报中心 (NCEP)和国家大气中心 (NCAR)的全球再分析资料 ,在很多气候模拟和预测研究中都被作为区域气候模式的驱动场和初始场资料 ,并用来检验模拟结果的。作者通过对NCEP的 2种再分析资料NCEPI和NCEPII与中国台站观测资料的月平均温度和月降水总量进行相互插值 ,分析和比较了NCEPI、NCEPII再分析值与中国区域内观测值之间的差异以及 2种再分析资料之间的差异。从结果可以看到 ,NCEP再分析资料的月平均温度较观测值普遍偏低 ,而月降水总量较观测值则偏高 ;就季节变化而言 ,NCEP再分析值在夏季和年平均模拟的较好 ,冬季较差。同时可以看到 ,在温度和降水方面NCEPII较NCEPI都有所改进 ,尤其在中国东部地区 ,改进较为明显。

ECMWF和NCEP再分析资料在青藏高原高度场变化中的对比分析

利用ECMWF和NCEP/NCAR北半球逐月平均的600hPa、500hPa和200hPa高度场再分析资料,对高原地区高度场流型及量值进行对比研究.结果表明:二者在不同的再分析资料中具有一定的相似性,但仍存在着明显的区别.高度场流型的区别由低层向高层依次减小,600hPa高度场除冬季的流型基本一致外,其余三季的流型均存在明显的区别;500hPa高度场除夏季的流型存在明显的区别外,其余三季的流型基本一致;200hPa高度场四季的流型基本一致,没有明显区别.量值的年际/年代际变化和季节循环趋势基本一致.结合高原代表站探空资料进一步分析表明,高原中部和南部地区ECMWF再分析资料的量值更接近事实,高原北部地区NCEP/NCAR再分析资料的量值更接近事实.

东亚地区500 hPa位势高度场NCEP/NCAR再分析资料与ERA-40资料的比较

运用统计分析方法对3份500 hPa位势高度场资料,即NCEP/NCAR全球大气再分析月平均资料和欧洲中心ERA-40资料,国家气候中心的NMC资料(该资料的基础是站点观测资料的实测数据,并结合中央气象台的日常累积资料整编而成)进行比较,以讨论NCEP/NCAR再分析资料与ERA-40资料以及NMC资料的相关性,尤其在东亚地区的可靠性。3份资料综合分析得到如下结论:在东亚地区,特别是贝加尔湖以南至中国西北和中西部的大部分区域内(30°—50°N,80°—115°E),NCEP/NCAR资料和ERA-40资料各季的平均场、相关场均存在大范围的显著性差异区,差异最大的季节在夏季,时段为1958—1970年,而在冬季相关较好。同时NCEP/NCAR资料在20世纪60年代初出现异常低值,在60年代中期有突然的增长,而欧洲中心的ERA-40资料和国家气候中心的NMC资料均无此现象。针对以上问题,对北半球500 hPa资料的使用提出如下建议:在东亚地区应用NCEP/NCAR资料时,如果范围涉及贝加尔湖以南至中国西北和中西部地区(30°—50°N,80°—115°E),尽量应用20世纪70年代以后的资料,尤其在春、夏两季;而该区域内的ERA-40资料和NMC资料在这一时段内是基本一致,具有可信性。

使用NCEP数据分析新疆于田地震前异常增温

美国国家环境预测中心(NCEP)全球再分析资料为监测地震异常提供了新的数据源。分析了2008年3月21日新疆7.3级地震前一个月的NCEP数据,发现2月18日06时(UTCS世界标准时间)在震中附近的断层带上出现温度异常,随后异常持续并向震中位置靠近。20日18时,异常区域完全覆盖震中位置,增温幅度达到7 K。21日12时异常结束。分析表明:温度异常区域与断层分布具有一致性,增温中心对应未来震中位置,增温幅度和发震震级可能存在对应关系,这对预测地震具有重要意义。

NCEP全球预报系统在ARM SGP站点预报大气温度、湿度和云量的检验

利用美国大气辐射测量项目(ARM)制作的"气候模拟最佳估计"(CMBE)观测数据集,检验美国环境预报中心(NCEP)全球预报系统(GFS)2001～2008年在ARM Southern Great Plains(SGP)站点预报的大气温度、相对湿度和云量的垂直分布,主要结论如下:(1)NCEP GFS较好地预报出了温度和相对湿度的季节变化。就各个季节平均而言,NCEP GFS高估了1.5～12km的大气温度,同时低估了春冬季13～16km和秋冬季1.5km以下的大气温度,各高度上温度偏差绝对值小于1℃;NCEP GFS预报结果再现了观测到的相对湿度垂直分布的双峰结构,但是高估了4～12km的相对湿度。模式分辨率提高(T170L42更新为T254L64)显著改进了14～18km相对湿度的预报。(2)预报的云量在10km以下小于观测值,在10～13km则高于观测值,而且,NCEP GFS没有预报出非降水性低云的云量,其预报的降水云的云量在8km以下也低于观测值,反映出NCEP GFS模式中浅对流和深对流活动不够活跃。(3)NCEP GFS模式用预报的相对湿度和云水/云冰混合比(qc)诊断云量,采用同样的诊断公式由观测的相对湿度和NCEP GFS预报输出的qc计算云量,得到的云量在11km以下所有高度上都更加显著地小于观测值,即比NCEP GFS对云量的低估更加严重,说明NCEP GFS可能低估了此高度区间的qc。(4)2001～2008年间NCEP GFS预报的温度、湿度和云量改进不显著,其预报云量和qc的误差很可能与模式中深对流和浅对流方案、层云微物理方案的不确定性有关。

ERA-Interim和NCEP/NCAR再分析数据气温和气压值在天山山区适用性分析

利用在天山山区海拔超过1 500 m的气象站的逐日气温和气压数据与同期经过水平方向和垂直方向插值后ERA-Interim和NCEP/NCAR两套再分析数据进行回归分析,研究再分析数据在天山山区不同季节的适用性,并验证再分析数据偏差与气候区的一致性。结果表明:从整体上,ERA-Interim数据气压和气温的可信度优于NCEP/NCAR数据,但在局部存在差异。两套再分析数据的偏差与气候分区、高程和季节相关。中天山山区再分析数据气温偏差呈现暖偏差,而天山南坡呈现冷偏差。两套再分析数据的气温偏差在高山带呈现暖偏差,在中山带呈现冷偏差。春秋两季气温的偏差小于夏冬两季。气压的偏差在夏季低于其他三季。而偏差可能会导致以再分析数据为驱动的气候模式结果的偏差。

NCEP/NCAR再分析资料在纳木错流域湖泊/冰川区适用性分析

利用中国科学院青藏高原研究所纳木错多圈层综合观测研究站在念青唐古拉峰扎当冰川垭口(30.47°N、90.65°E,5800m)和纳木错站(30.77°N、90.99°E,4730m)的逐日平均气温、相对湿度、气压等资料,与同期NCEP/NCAR再分析资料进行了对比分析,讨论了再分析资料在纳木错流域湖泊/冰川区气候变化研究中的适用性。结果表明:扎当冰川垭口和纳木错站气压再分析资料的可信度好于气温,相对湿度稍差;扎当冰川垭口气压和相对湿度再分析值与实测值的差值在冬季偏大,夏季偏小,气温则相反。在研究期间,总体上再分析资料在冰川区的可信度好于湖泊区,再分析资料能很好地反映该地区地面气压、气温和相对湿度的日变化特征,在应用到该地区气候变化的研究时应考虑地形的影响。

基于NCEP资料的我国大气可降水量的计算及其时空分布

利用1948—2009年的NCEP再分析资料获取多年平均大气可降水量,分析我国大气可降水量的空间分布和季节变化,并选用2001年的资料与同期探空资料进行对比验证.结果表明:我国大气可降水量的空间分布总趋势是低纬大于高纬,平原大于高原,沿海地区大于内陆地区;季节变化明显,冬季大气可降水量较小,夏季较大;NCEP资料与探空资料的计算结果基本一致.

NCEP集合预报系统在亚欧和北美区域的预报效果对比

使用NCEP集合预报系统(EPS)输出的500hPa位势高度场预报资料和相应的NCEP/NCAR再分析资料,针对集合平均预报和概率预报,采用多种预报效果检验评价方法,对该系统在亚欧和北美区域的预报效果进行全面的分析比较。总体而言,NCEP-EPS对亚欧区域的环流集合预报效果不亚于其对北美区域的预报效果。1)ACC检验表明,亚欧区域的集合平均预报效果在除冬季外的三个季节都明显优于北美区域,可用预报的时效相差达0.6～1d,且夏季的差别最大。RMSE检验表明,亚欧区域的预报效果在四个季节里均优于北美区域。2)集合概率预报可靠性的季节差别不明显,均为预报时效较短(长)时,北美(亚欧)区域的可靠性更好。系统对亚欧区域的事件识别范围相对较小,但其预报可靠性较高,北美区域则正好相反。3)夏季亚欧区域的集合概率预报效果明显优于北美区域,秋季和冬季北美区域的预报效果较好,春季在预报时效小于5d时北美区域占优,而其后则是亚欧区域的预报分辨能力更好。

NCEP-FNL与T213L31同化资料对比分析中的地形差异影响

分析了2005年5月11日至6月10日的NCEP-FNL与T213L31分析资料在位势高度、温度和风场上的整体差异,揭示了低层差异最小,差异极值主要分布在3个关键区的特征。进一步通过地形高度差异与位势高度差异的相关性分析,认为青藏高原附近的地形高度差异的极值是引起两种资料位势高度差异的主要原因,并计算分析了这种差异对高原周围中低层大气环流的动力和热力影响。结果显示,在NCEP-FNL中的西南涡强度和热源作用较强,中层风速切变较弱。

青藏高原地区NCEP新再分析地面通量资料的检验

利用1979—1998年地面气象站温度观测资料和1982年8月—1983年7月高原热源观测资料,检验了NCEP DOE新再分析地面气温和地面辐射收支在青藏高原地区的偏差。比较表明,气温和地面辐射量新再分析值能反映实际年变化特征,但其温度值系统性偏低,偏低幅度随地区和季节而变化。由于其气温和地表温度偏低造成地表长波辐射和大气逆辐射系统性偏低;冬季积雪地区的地表吸收太阳辐射和净辐射新再分析值偏小;地面净长波、净短波和总的净辐射与实测的偏差比较小。分析发现,同化模式地形高度与地面气象站海拔高度的差异是造成气温新再分析与实测偏差的主要原因,冬季积雪区地表反照率新再分析值偏大是造成冬季地面净辐射偏小的因素,并加剧了冬季气温新再分析的偏差。其研究对改进气候模拟结果分析有一定的启发。

用NCEP/NCAR再分析辐射资料估算月平均地表反照率

本文利用１９７９年～１９９５年１７年平均的ＮＣＥＰ／ＮＣＡＲ（ＮａｔｉｏｎａｌＣｅｎｔｅｒｆｏｒＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎ－ｔａｌＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎ／ＮａｔｉｏｎａｌＣｅｎｔｅｒｆｏｒＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃＲｅｓｅａｒｃｈ，美国国家环境预报中心／美国国家大气研究中心）再分析辐射资料估算了全球月平均地表反照率。从所得结果的时空分布来看，用ＮＣＥＰ／ＮＣＡＲ辐射资料得到的全球地表反照率基本上正确反映了地球表面下垫面类型的分布特性及其变化。纬向平均分布显示了全球地表反照率具有明显的年变化，与其它类似工作相比，除高纬度海表反照率略为偏高外，其它地区的分布基本一致。用该资料得到的我国地表反照率也很好地表征了我国复杂的下垫面特性及其随季节的变化，其时空分布与国内其他作者的结果一致，部分地区数值上略为偏大，用１９７９年青藏高原气象科学试验观测资料验证后发现。