由历史文献记载反演逐年网格点降水量距平场——气候史料客观定量研究的新探讨

本文尝试由历史文献记载直接反演网格式降水量距平场。这项探讨是利用计算机的文字处理功能 ,以“中国三千年气象记录总集”1 ) 为基本资料 ,通过对各地点、各年份气候记载的赋值处理 ,用Cressman插值方法初步反演生成 1 50 1～ 1 90 0年网格降水量距平场 ,其时间分辨率为 1a,空间分辨率为 1°× 1°经纬度。这样的网格资料定量含义明确 ,空间和时间的连续性好 ,可以方便地与数值模拟结果进行对比 ,和进行降水的时间、空间变率研究 ,还可由它生成空间间隔均匀的降水量距平指数的时间序列 ,进行气候变化分析。

季平均3.2m地温距平场在汛期预报中的应用

１０年以内的各种气候变化，除正常年变化外，其余各种变化或因周期太短（如正常日变化、天气周期变化），或因气温振幅太小（如年际变化、月、季变化等），对３.２ｍ地温变化幅度的贡献均在０.０５—０.１５℃之间，故消除了正常年变化（取距平后的）３.２ｍ地温场（Ｔ′３２）在相当程度上是３２ｍ以下地热活动的反映，特别是｜Ｔ′３２｜≥０５℃的高（低）温中心，基本上是地下热活动的反映。分析了１９８０年以来逐季的Ｔ′３２图，发现其高值中心的演变颇有规律：从初生到最强阶段中心位置少动，此时Ｔ′３２水平梯度较大，强盛阶段一般与本区地震多发时段相连，在减弱和消失阶段表现为水平梯度变小，中心分裂。一个高温中心一般可维持１—５年。处在强盛阶段及稍后一些的高温中心区，当其尺度达到１０００ｋｍ时（用高温区周围的低温轴线的包围区计算），本身可以“制造多雨系统”，使得高温区多雨；当尺度小于１０００ｋｍ时，一般只能影响已有的天气气候系统。

两类ENSO事件前期的热带太平洋海温距平场

分析了１９５６年以来两类ＥＮＳＯ事件热带太平洋海温距平场的特征，结果指出，东部型Ｅ１Ｎｉｎｏ事件前期为ＬａＮｉｎａ事件年，热带中东太平洋为强的海温负距平，东部型ＬａＮｉｎａ事件前期为ＥｌＮｉｎｏ事件年，热带中东太平洋为强的海温正距平；中部型ＥｌＮｉｎｏ事件前期热带中西太平洋多为明显的海温正距平，中部型ＬａＮｉｎａ事件前期热带东太平洋多为明显的海温负距平。两类ＥＮＳＯ事件前期海温距平场特征基本相反。就热带西太平洋暖池海域而言，中部型ＥｌＮｉｎｏ事件前期暖池处于偏暖状态，东部型ＥｌＮｉｎｏ事件前期则处于偏冷状态。西太平洋暖池处于偏暖状态是中部型ＥｌＮｉｎｏ事件发生的必要条件。

50hPa距平场13个特征波型的相关性及其季变年变规律的研究

本文给出了平流层50hPa距平场13个特征波型和用288个格点距平资料计算的自相关系数分布图和500hPa288个格点及敏感区6个格点距平资料计算的相关系数分布图。三者之间非常相似。这意味着平流层和对流层之间是紧密相关的。50hPa自相关系数图反映的是超长波1—3波系统演变趋势,而500hPa相关系数图在秋季反映的是3波槽脊系统,冬夏季却反映的是2波系统,这足以说明50hPa距平场13个特征波型是平流层大气客观存在的运动形式。我们还发现它们在各自的季变年变过程中存在着显著的演变规律和相当长的稳定性,是大气环流未来变化和发生各种灾害性天气气候过程的重要影响因子。

北半球50hPa位势高度距平场的EOF分析及其与对流层的比较

本文以EOF方法为基础对北半球50hPa高度月平均距平场进行了分析,指出北半球50hPa场存在着几种定常的环流型,且它的距平场的 EOF 展开精度具有相当好的稳定性。另外,北半球50hPa高度月平均距平场高、中纬之间存在着远远超过 a=0.001信度检验的“跷跷板”式振荡。功率谱分析发现,北半球50hPa 环流场有着显著的准2—3年及准4个月振荡周期,赤道平流层 QBO 现象在高度场上也有清楚的反映。通过与对流层的 EOF 分析比较得到,500hPa 与50hPa 第一、第二特征向量场有相似的空间分布,但对于 EOF 展开无论是从拟合精度的稳定性还是收敛性看,平流层都远远优于对流层。

北半球500hPa月高度距平场的球函数谱结构

给出了用场集球函数展开系数分析其距平场集模方球函数谱结构的方案。用１９５１～１９８６年１、７月北半球５００ｈＰａ高度场球函数展开系数，分析了距一场的球函数谱结构。结果表明，它们具有低维、低阶的特点，距平环流的基本特征及季节、年际变化可以用不足５０个球函数分量较精确地描述。

500hPa月平均高度距平场统一的时空结构研究

大气环流异常的空间分布结构、年内演变和年际演变规律与长期天气和短期气候变化有密切的关系。国内外对它们的基本特征、演变规律以及形成和变化的物理原因作了许多研究;这些研究是长期天气预报和短期气候变化研究很有成就的一个方面。但是上述的多数工作主要是对环流异常的空间分布特征和时间分布规律分别进行研究,以揭示时空各自独立的分布规律。

全球月平均高度距平场正斜压性的分析(I)——相关系数分布

利用欧洲中心全球客观分析的7层月平均位势高度距平资料,分别计算了相同格点上12—2月和6—8月各层高度距平之间的同时相关分布。结果表明:全球月平均位势高度距平场的正压、斜压性随地理区域变化很大,并有较明显的季节变化。其中12—2月对流层下部大气环流距平场在海洋上空有较好的相当正压性,在大陆上空正压性较差;对流层上部大气环流异常的正、斜压性分布与下部不同,赤道附近地区是相关系数的高值区,副热带地区主要是低值区;在对流层下部与上部大气环流距平场的相关系数分布图上,海洋上空并不总是高值区,在热带东太平洋区域就出现最强的负相关中心。与6—8月的相关系数分布型比较发现:特别明显的季节变化在非洲大陆和热带印度洋区域,12—2月为强正压区,6—8月为强斜压区。

中国汛期月降水量距平场的时空综合分析

本文应用时空综合的经验正交函数分析方法，对１９５１～１９８４年中国１６０个站点的月降水量距平场进行展开，得到了能够反映我国汛期（４～９月）各月降水量距平场时空变化的特征向量场和时间系数。分析结果表明：我国汛期月降水异常存在着几种典型的空间分布型并具有明显的季节变化规律和年际演变特点。

前期500hPa高度距平场与黄南汛期降水

本文利用天气学遥相关的方法,即用前期1-3月500hPa高度距平场资料,经过一定的相关检验,发现1月高度距平场与黄南地区汛期降水存在较好的相关关系。将相关指标区作为预报因子,用于黄南地区汛期降水趋势预报。通过1991—1994年试用,效果良好。

重建山西近70年降水距平场

本文据邻省和本省具有均一、连续长序列降水资料,采用EOF分析与逐步回归相结合的方法,重建了山西21站近70年逐月标准化降水序列。

贵州多雨、少雨年高度距平场环流特征分析

为了解贵州夏季降水异常与同期高、中、低层环流系统的异常有何关系 ,在 195 8～ 1997年贵州夏季降水中选出 6个多、少雨年 ,与同期环流距平场进行合成分析 ,结果表明 :在多、少雨年环流距平场具有明显不同的特征。贵州多雨年南亚高压较常年偏弱 ,西太平洋副热带高压较常年偏南偏强。在贵州少雨年 ,南压高压呈西弱东强的特征 。

平均场分解初探

本文探讨了经验正交分解的基本原理,对两种平均场分解方法进行了比较,结果表明,利用距平场分解得到的特征向量作为基底分解平均场是可行的,文中给出的实例清楚地显示出几个主要影响因子的分布特征。 文中还讨论了几个与经验正交分解法的有效性有关的理论问题,并定义了两种关系矩阵,通过分析它们之间的关系,间接地导出了时空转换公式。

北半球月平均环流与长江中下游降水的关系

本文利用1951—1984年500hPa月平均高空和月总降水资料,着重分析了500hPa距平场对长江中下游夏季降水的影响及其相关关系。针对长江中下游夏季降水这一预报对象,计算了500hPa距平场的信息区,指出在大尺度距平场的演变过程中,不同时间和不同地点距平场的量值对长江中下游这一特定顶报区域降水的影响是不同的。並且指出长江中下游地区冬季降水主要是受欧业型环流的影响,而夏季降水则主要是由于东亚—西太平洋型环流所形成。另外通过对实际距乎场和信息近似距平场的分析表明,信息区的变化在一定程度上反映了实际距平场的大尺度变化特点。

基于PC-CCA方法的气象场资料插补试验

引入主成分典型相关分析（ＰＣ－ＣＣＡ）方法建立缺测气象要素场序列的插补模式，对区域性气象场序列（以长江流域月气温距平场为例）各种时空缺测分布型态作插补试验。结果表明，当插补场站网分布型取包含子场在内的混合站网时，建模样本量达２５年就可有最优插补精度，且性能稳定，效果优良。尤其当距平符号单一且大尺度分量占优势时。

我国东部近百年夏季雨型的大气环流和海温场特征

根据新划分的 1 90 0～ 1 998年东部夏季雨型序列 ,分析了与各类雨型相对应的北半球海平面气压场和海表温度距平场的特征。指出不同雨型对应着不同的环流场和海表温度距平场 ,而且存在着差异的强信号区。

近100年全球温度场中的年代际振荡

利用小波分析，指出全球温度资料场中最重要的振荡尺度为：准２年、４～５年、近２２年以及大于５０年。对后两种尺度振荡的分布特征进行了比较研究。从振荡强度的地理分布发现：北半球大洋区副热带到中纬一带年代际和更长尺度振荡信号较强，位于西边界的大西洋湾流和太平洋黑潮附近尤其突出，可能表明与海洋环流系统变化有关。比较我国区域和北太平洋一些区域的２２年振荡发现：本世纪早期信号较强，各区域同位相；后期减弱，位相也逐渐错开。利用近１００年太阳活动资料分析发现：２２年尺度的振荡的确在５０年代后减弱，但其与气候变化是否有关仍有待深入探索。

青藏高原地面加热场强度变化及其与太阳活动的关系

利用1958-2006年日喀则和玉树观测的历年各月平均地面（0cm）温度和气温（百叶箱）资料，采用新量纲重新计算并续补了48年的青藏高原地面加热场强度距平指数。结果表明，青藏高原地面加热场强度存在后延1～2个月的显著相关，干季具有较好的持续性。除存在明显的年际和年代际变化特征外，总体表现出春、夏季由弱变强，秋、冬季由强变弱，且具有稳定而显著的准11年和17年周期。持续的太阳黑子数偏少对青藏高原地面加热场强度的增强具有明显的指示性；太阳黑子周期长度（SCL）变长（太阳活动减弱）时，青藏高原地面加热场强度减弱。通过初步分析认为，太阳活动是引起青藏高原地面加热场强度变化的重要原因之一。

和田河夏季流量对区域0℃层高度变化的响应

利用和田市气象站的0℃层高度,和田河上游乌鲁瓦提和同古孜洛克水文站的实测流量资料,以及NCEP/NCAR500hPa月平均温度资料,分析了和田河夏季流量的变化、同期流域内0℃层高度情况以及500hPa温度的特征。结果显示:1961—2004年,和田河夏季流量、和田站0℃层高度均呈不显著的线性下降趋势,在1979年分别出现了由丰到枯、由高到低的突变。和田河夏季流量典型偏丰、偏枯年同期500hPa温度距平场有显著差异。在年代际和年际尺度上,和田河夏季流量对流域内0℃层高度变化都有明显的响应。