NCEP/NCAR FNL资料在强对流天气中可信度的初步分析

基于NCEP/NCAR FNL(1°×1°)资料已成为研究强对流天气触发机制、演变等特征的基础资料,有必要分析该资料在强对流天气中的可信度。利用山西岢岚地区2005-2014年共414个强对流天气日的NCEP/NCAR FNL(1°×1°)资料与探空资料,采用偏差、绝对差、相关系数和偏差区间占有率的统计方法,对常用的常规气象要素、诊断量进行统计分析,结果表明:1)在常规气象要素中,温度的可信度最高,而相对湿度的可信度最低,纬向风和经向风的可信度相差不大,均略低于温度的可信度。2)总体上,诊断量的可信度不如常规气象要素的,其中,K指数偏差值在[-5,5]内占总数的57. 25%,沙氏指数SI偏差值在[-3,3]内占总数的75. 12%,对流有效位能CAPE偏差值在[-100,100]内占总数的78. 26%,风暴强度指数SSI偏差值在[-10,10]内占总数的62. 08%。因此,虽然NCEP/NCAR FNL资料中的常规气象要素可信度较高,但与强对流天气存在紧密联系的诊断量却存在较大偏差和绝对差,其可信度较低,若以其进行强对流天气机理的诊断分析,需注意该资料的这种特征。

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/NCAR再分析风速、表面气温距平在中国区域气候变化研究中的可信度分析

采用计算标准化均方根误差、相关分析和EOF分解等多种客观分析统计方法,对NCEP/NCAR再分析风速、表面气温距平在中国区域的可信度进行了研究,结果表明中国东部不同要素距平的标准化均方根误差均比西部地区的小,说明NCEP/NCAR再分析资料的可信度东部比西部要高,可能是受到模式地形和中国地面气象站点“东密西疏”分布格局的较大影响。随着高度升高,NCEP再分析风速距平的误差减小,进一步表明地形对NCEP再分析资料的可信度具有较大影响。另外,冬季再分析风速误差较大的特点在850,500和200 hPa等压面上均存在,表明冬季再分析风速距平的可信度受到再分析模式系统误差的较大影响。相关分析结果和标准化均方根误差计算结果之间具有很好的反向对应关系,即均方根误差大,NCEP再分析资料与实测资料的相关性就差,均方根误差小,则对应两者之间的相关性就较好。标准化均方根误差较小的要素,其NCEP再分析和站点实测资料距平EOF分解得到的特征向量空间分布较为相似,各特征向量对应时间系数的相关性也比较好;反之,标准化均方根误差大的要素,其NCEP再分析和站点实测资料距平EOF分解得到的特征向量空间分布则相差较大,对应时间系数的相关性也比较差,因此采用EOF分解方法,分析对应特征向量空间分布相似性及其时间系数变化的一致性,可以对NCEP再分析资料的可信度有一个更加客观的认识。综合上述各季节、各要素多种方法的分析结果,可以发现NCEP再分析风速距平在春、夏、秋季具有一定的可信度,但冬季的可信度较差;表面气温距平则是冬季的可信度最好,夏季的可信度较差。

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。

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。

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。

青藏高原地区上空NCEP/NCAR再分析温度和位势高度资料与观测资料的比较分析

利用青藏高原12个探空站资料及NCEP/NCAR再分析资料,对各标准等压面上的月平均温度和位势高度资料进行了比较,结果表明:NCEP/NCAR再分析资料能够客观地反映青藏高原上空温度和位势高度多年平均的气候特征;与实际探空资料相比,在年际变化中再分析资料的温度和位势高度也具有较高的可信度;但在长期趋势变化上,再分析资料在青藏高原对流层低层存在着明显虚假的变化趋势。总之,再分析温度和位势高度资料在青藏高原气候研究中有较高的参考价值,尤其是1979年后再分析资料的质量在平流层低层得到明显的改善。

NCEP/NCAR再分析资料在青藏铁路沿线气候变化研究中的适用性

通过对青藏铁路沿线8个常规气象站的温度和降水观测资料与NCEP NCAR再分析资料的对比,详细地考查了再分析资料用于青藏铁路沿线气候变化研究的可行性。统计对比分析表明:再分析资料可较好地反映地面气温及降水的年变化特征,可基本反映其年际变率和年际间的差异。然而,再分析的气温值系统性低于实际观测值,降水量则系统性偏大;再分析资料得出的近40年气温长期变化趋势误差较大,降水的长期趋势特别是年降水有一定的参考价值。总体而言,再分析的气温好于降水,青藏铁路沿线主体好于两端,再分析资料可用于青藏铁路沿线主体段年到年际尺度的短期气候变化研究。

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。

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。

NCEP/NCAR再分析温度资料在农业气象中的应用可行性

为探讨NCEP/NCAR再分析温度网格资料在农业气象研究中的应用价值,以北京、南京、广州、昆明、郑州和三亚6个气象台站的实测地面气象资料为依据,证明了NCEP/NCAR再分析温度网格资料的可靠性。进一步用Cressman插值、双线性二次插值、抛物线二次插值以及先抛物线插值后线性插值等4种插值方法,用NCEP/NCAR再分析温度网格资料对上述6站的地面日平均气温进行了插值计算,并对不同插值方法的结果作了比较。结果表明,站点纬度较高时(30°N以北),应用双线性二次内插法插值效果较好,精度略低;站点纬度较低时(30°N以南),应用Cressman插值法插值效果好,精度也高。这可能是较高纬度缺测资料较多造成的。利用NCEP/NCAR再分析网格温度插值资料分析两系法杂交水稻在泰国的制种气候适应性证明该资料在农业气象研究中是可以应用的。

NCEP/NCAR再分析资料中北半球夏季海平面气压的年代际变化

NCEP/NCAR再分析资料集中1948—2005年北半球夏季海平面气压(sea level pressure,SLP)场具有明显的年代际变化特征,主要在东亚和北非大陆地区以及极地地区。20世纪60年代中后期和70年代中后期夏季SLP场有两次跃变过程。对于北半球夏季SLP的这次年代际变化过程而言,20世纪60年代末首先于北欧地区出现距平变化,然后逐渐向东南方向移动,70年代早期贝加尔湖地区开始出现正距平信号,之后这种正距平信号开始往南移,70年代中期东亚大陆出现正距平中心。另外,20世纪60年代中期西北大西洋SLP距平也开始了转变,之后分别向南、北移动,于70年代早期加强了北欧的正距平强度,同时非洲北部也开始了SLP距平的转变。

中国东部地区NCEP/NCAR再分析地表能量平衡资料的检验

本文通过分析中国东部6个观测站1958-1960年连续3年的地表热量平衡观测资料与相同时段的NCEP/NCAR再分析地表热量平衡资料在逐日、候、旬、月、季节、年等不同时间尺度上的差异,检验了20世纪60年代以前NCEP/NCAR再分析地表热量平衡资料在我国东部地区的可信度,结果表明:各站的NCEP/NCAR再分析地表热量平衡资料基本上能够较好地反映实际地表热量平衡通量的季节变化特征.随着时间尺度从日增大到年,NCEP/NCAR再分析资料与观测资料的误差逐渐减小,再分析资料的可信度随时间尺度的增大而逐渐提高.低纬地区的NCEP/NCAR再分析地表热量平衡资料与观测资料之间的误差较小,再分析资料的可信度较高,对于同一测站而言,再分析的辐射平衡和潜热通量资料比感热通量资料的可信度大,精度较高.与冬季相比,夏季再分析地表热量平衡资料更接近观测.在目前我国地表热量平衡观测资料相当缺乏的情况下,NCEP/NCAR再分析地表热量平衡资料不失为一种较好的用于研究气候变化的补充代用资料.

基于NCEP FNL资料的环渤海地区低空急流的时空分布特征

利用2008年NCEP FNL全球分析资料,研究了环渤海地区低空急流的时空特征,并与探空资料结果进行对比。结果表明：环渤海地区低空急流的日变化特征明显,18时（世界时）达到最大;季节变化非常明显,春季出现的次数最多;它的风速范围为12-14 m/s,风向以SW为主,主要出现在925 h Pa上;环渤海地区低空急流在西北部以高层（700和850 h Pa）为主,在东北部和南部以低层（925 h Pa）为主;在700 h Pa上,各时次出现低空急流的个数差异不大,在850 h Pa上出现低空急流最多的时次主要是12时,在925 h Pa和1 000 h Pa上出现低空急流最多的时次是18时;由高层到低层,低空急流的中心由西北部逐渐向东北部移动,低空急流的强度在春季逐渐增强,在秋冬季逐渐减弱。NCEP FNL分析资料能够捕捉到更多的低空急流。

比较NCEP/NCAR和ERA-40再分析资料与观测资料计算得到的感热资料的差异

利用1951-2000年我国西北干旱、半干旱区地温、气温和表面风场逐日4个时次（北京时间2、8、14和20时）的台站观测资料，以及NCEP／NCAR和ERA-40再分析资料，计算并比较了在我国西北地区春夏季感热输送的差异。分析结果表明：NCEP／NCAR和ERA-40的感热输送再分析资料都能显示出我国西北地区是欧亚大陆上的感热中心之一。从年代际时间尺度上，ERA-40再分析资料的感热资料更接近于实际台站观测资料计算得到的感热资料。

NCEP/NCAR再分析温度·位势高度和风速场资料在上对流层/下平流层的适用性评估

利用全球169个探空站资料检验NCEP/NCAR再分析资料,分析全球(主要是陆地地区)上对流层互下平流层位势高度、温度以及风速场标准误差的分布特征。结果表明,再分析风速场资料标准误差分布主要受急流区的影响,在急流区与实际风场存在明显的差异;并且风速场标准误差的分布具有明显的冬夏季节差异,在海岸线附近平均偏差较大;再分析位势高度、温度场的标准误差高值区主要集中在东半球低纬地区(印度洋沿岸),标准误差分布与其平均偏差分布基本一致,所以标准误差可以由平均偏差很好的解释;再分析温度、位势高度资料内陆地区标准误差偏低,高值区主要沿海岸线分布,风速场平均误差在海岸线附近比较大,这与探空站数据的质量地区差异及陆地观测站密集、海洋观测站较少密切相关。

NCEP/NCAR再分析温度·位势高度和风速场资料在上对流层/下平流层的适用性评估(英文)

利用全球169个探空站资料检验NCEP/NCAR再分析资料,分析全球(主要是陆地地区)上对流层互下平流层位势高度、温度以及风速场标准误差的分布特征。结果表明,再分析风速场资料标准误差分布主要受急流区的影响,在急流区与实际风场存在明显的差异;并且风速场标准误差的分布具有明显的冬夏季节差异,在海岸线附近平均偏差较大;再分析位势高度、温度场的标准误差高值区主要集中在东半球低纬地区(印度洋沿岸),标准误差分布与其平均偏差分布基本一致,所以标准误差可以由平均偏差很好地解释;再分析温度、位势高度资料内陆地区标准误差偏低,高值区主要沿海岸线分布,风速场平均误差在海岸线附近比较大,这与探空站数据的质量地区差异及陆地观测站密集、海洋观测站较少密切相关。

基于NCEP FNL资料的山西岢岚地区雨雪天气诊断可信度分析

基于山西岢岚地区2005—2014年共1218个雨雪天气日的NCEP FNL资料(1°×1°)与探空资料,采用偏差、绝对差、相关系数和偏差区间占有率的统计方法,对常规物理量(温度、相对湿度、纬向风和经向风)和诊断物理量(T_(800-500)、T_(d800)和TT_(d700))进行统计分析。结果表明:常规物理量中的温度平均偏差值和绝对差值最小、相关系数值最大,分别为-0. 22℃、1. 02℃、0. 90,可信度最高;而相对湿度的平均偏差值和绝对差值最大、相关系数值最小,分别为12. 31%、19. 68%和0. 63,可信度最低;纬向风和经向风的可信度相差不大,略低于温度;诊断物理量T_(800-500)、T_(d800)和TT_(d700)的偏差值分别为-0. 08℃、1. 50℃和2. 79℃,绝对差值分别为1. 21℃、3. 33℃和4. 14℃,相关系数值分别为0. 95、0. 92和0. 74,偏差值为[-5,5]占总数百分比分别为98. 77%、80. 30%和75. 04%。即T_(800-500)可信度最高,TT_(d700)指数可信度最低。

NCEP/NCAR40年再分析资料图形显示系统

针对美国国家环境预测中心 (NCEP)及国家大气研究中心 (NCAR)的 4 0年( 1 958～ 1 997)全球再分析资料 ,利用数据库开发软件VisualFoxPro结合气象图形显示和分析系统软件GrADS建立了一个图形显示处理系统 ,能够方便地绘制资料集中提供的各种气象要素在不同区域、不同时间和不同投影下的图形 ,还可导出所需要的数据供进一步研究。

基于GPS和NCEP FNL数据改正InSAR大气延迟的可行性分析

InSAR技术是近二十几年来迅速发展的极具应用价值的空间对地观测新技术,它具有监测精度高、范围大、成本低、空间连续覆盖等优点,为滑坡、泥石流等地质灾害监测提供了一种新型的监测方法。但由于地质灾害多发生在暴雨频发、地质地貌复杂的区域,特殊的地理位置与气候使得InSAR技术应用中受大气延迟的影响非常严重,导致InSAR图像错误解释。本文在全面回顾当前主流的几种改正InSAR大气延迟的方法在国内外滑坡监测中的应用现状和实例的基础上,分析这几种技术的优势及问题点,并结合最新技术进展提出了一种基于GPS和NCEP FNL数据改正InSAR大气延迟的新方法,详细推导了该方法处理的流程,结合实例进行了分析比较,证明了其可有效削弱InSAR干涉图中的残余大气延迟相位,进而提高InSAR监测精度的优点。