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。

500 hPa位势高度场极端天气事件的NCEP集合概率预报效果分析

基于百分位方法,首先通过构建气候等概率区间得到了位势高度场极端天气事件区分方法,并给出了相应的预报结果检验评价方案;以此为基础,对2003年夏季亚欧区域的500hPa位势高度场极端天气事件的NCEP集合概率预报效果进行了深入分析,得到如下结论:1)分析时段和区域内的极端事件的发生频率比气候平均状况略偏高。NCEP集合预报系统对异常偏低的极端事件的预报易偏高,但相对比较可靠;对相对异常偏高极端事件的预报频率随着预报时效的增大而减小,时效小于3d时预报频率偏高,时效大于5d时显著偏低,预报可靠性相对差一些。2)EV(economic value,经济价值)分析表明,NCEP集合预报系统对偏高(低)极端事件的概率预报效果明显高于正常天气事件。3)预报命中率分析表明,在高概率阈值下,预报命中率较低,这与预报系统在部分个例中的不发散有关。随着概率阈值的降低,预报命中率稳步提高,说明集合成员的发散使之可以覆盖实况可能出现的区间,从而得到更好的预报效果。

北半球500hPa高度场定常波不平稳性分析

提出并阐明Lorenz环流分解意义下的定常波不平稳性概念,它是月平均图上纬向波动分量气候变率与定常波强度相对大小的表征。根据Lorenz环流分解,定义全域(局域)定常波不平稳度Ius(Iu1s),分析了北半球500hPa位势高度场定常波强度较大的30°—60°N纬带的定常波不平稳性,结果表明:(1)全域定常波不平稳带位置存在季节性北进、南退过程。平稳的定常波出现在冬季的35°—55°N的中纬度带和夏季的副热带地区(35°N以南),分别与冬季的东亚大槽、北美槽和较弱的欧洲槽,以及夏季的副热带高压等系统相联系。不平稳度的高值中心出现在春季的35°N和夏季的50°N,这与定常波强度季节变化和月平均图上槽脊位置、强度年际异常有关。(2)局域定常波不平稳度存在着明显的纬向不对称性。平稳带通常位于定常波的强槽强脊所控制的区域,而不平稳带通常位于定常波强度较弱的区域。副热带(35°N及以南)局域定常波不平稳度冬强于夏,中纬度(35°N及以北)则夏强于冬。夏季局域定常波不平稳度地理分布具有复杂的结构。但无论冬夏,北欧是定常波最不平稳的地区,北美大陆附近的定常波则相对平稳。(3)夏季,从华北经东北至北太平洋存在一个定常波不平稳度高值带,其高值中心位于中国黑龙江省东部(45°N,130°E),主要影响中国北方(东北、华北、西北),可能是该区夏季气候脆弱带的环流成因。

华南前汛期降水与500hPa高度场耦合关系特征

利用NCEP/NCAR提供的1950～1999年4～6月逐日再分析资料,通过奇异值分解、子波变换等方法分析了华南前汛期降水与500hPa位势高度场耦合关系的多时间尺度特征。结果表明:华南前汛期降水和500hPa位势高度场相互耦合的空间分布型、季节内变化存在明显的年际差异,具有多层次、多时间尺度特征;华南前汛期降水和高度场耦合相关型许多一致的年际、年代际周期表明两者长期变化的耦合关系密切;另外,两者的年代际突变都十分显著。

月平均位势高度场异常持续性初步分析

使用 NCEP/ NCAR的 50 0 h Pa月平均位势高度场球函数展开系数资料 ,分析了北、南半球 1、7月具有较大年际异常方差贡献的 5种低阶球函数 (全波数 n=0～ 4)分量振幅异常的持续性 ,以及它们与热带太平洋海表温度年际异常的关系。结果表明 :振幅异常的持续性随 n增大迅速减小 ,明显的持续性只存在于少数低 n值超长波分量 ;均匀球函数分量振幅异常的持续性显著 ,且存在季节、半球际差异 ;北、南半球均匀球函数分量 (n=0 )振幅异常呈准同步变化 ,它们与热带太平洋 SSTA在 EN-SO尺度上准同步 ;南半球 n=2的带型球函数分量振幅异常也具有较强的持续性 ,且其变化与热带太平洋

我国近海热带气旋活动的气候特征及其与大尺度环境场的关系

利用1949-2004年共54a的热带气旋资料，通过对历年影响我国近海（距海岸线30012mile范围内）25°N以北及以南热带气旋的基本要素特征值的分析，发现我国近海25°N以北与以南热带气旋影响的频数和年代际变化不一致，尤其是20世纪80年代中期以来呈现反位相特征，近海25°N以北TC偏多，强度强；25°N以南TC偏少，强度弱．对热带气旋个数偏多年与偏少年对应的夏季海温场、高度场的合成分析，发现25°N以北偏多年比以南偏多年的东太平洋海温负距平强度大、范围广，高度距平场上反映出25°N以北偏多年西太平洋（包括南海）负高度距平区更为偏北、偏东；25°N以北TC偏少年时，中东太平洋海温为正距平区，高度场上太平洋低纬区域基本为正距平区，太平洋高纬区域是负距平区，而以南TC偏少年中东太平洋海温是负距平区，高度场上太平洋高纬区域是正距平区．文中还对当年前期各月海温场、高度场与当年以北、以南热带气旋个数分别作了相关分析，得出了一些实用有效的预报因子．

辽宁地区“8.16”特大暴雨过程数值预报产品检验

利用地面气象站和探空观测资料,对2013年8月16日辽宁地区特大暴雨过程数值模式预报的产品进行检验和对比分析,主要包括降水、500 h Pa位势高度场和副热带高压指数等。结果表明:一般性降水预报准确率T639模式整体优于EC模式,暴雨预报平均准确率EC模式略高于T639模式,T639模式和EC模式降水预报正负距平出现位置近似。多个数值模式对清原站主要降水时段(8月16日11—23时)的降水预报明显偏弱,WRF模式预报的全省3 h最大降水量远大于实况,T639模式和EC模式预报的降水量级均明显小于实况。EC模式和多模式集成72 h内降水落区与强降水中心位置的预报相对较稳定,过去15 d的滑动平均检验结果对降水预报具有一定的指示意义,72 h内EC模式的特征线预报一致性明显高于T639模式,对于辽宁省大部地区及上游高空槽附近EC模式降水预报的离散度小于T639模式。

台湾以东黑潮流量变异与冬季西北太平洋海洋-大气相互作用

通过对历史资料进行奇异值分解、合成分析及相关分析,揭示了对应冬季台湾以东黑潮流量增强(减弱)时,西北太平洋海区异常失热(得热),北太平洋(北纬20°N以北)上空500hPa位势高度负异常(正异常);进一步证实了冬季西北太平洋海洋-大气相互作用是一个正反馈过程;发现了冬季台湾以东黑潮的暖平流作用可能是维持该正反馈过程进行的一个必要条件;通过超前和滞后相关及合成分析,提出从10月开始,台湾以东黑潮流量异常形成的暖平流作用会对冬季西北太平洋海区海洋-大气相互作用有贡献。