摘要:

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摘要:“干更干、湿更湿”变化范式为理解气候干湿变化提供了一个简化模板。然而，这一范式仅能有效描述受海洋变化影响的全球平均结果。陆地上水资源变化的影响因素众多，存在很大的不确定性，地形复杂地区尤其如此，目前尚未找到高度概括其时空变异规律的方法。本研究总结了全球陆地，尤其是高海拔地区的水资源变化的研究进展，对比了全球气候模式和区域气候模式预估结果的差异，揭示了陆地水资源对变暖的响应机理，并分析了影响陆地水资源变化的主要地表和人类活动因素；提出陆面过程的精确描述以及地表水热状况及其非均匀性的高分辨率精细刻画和模拟，可以为气候系统提供更准确的下边界条件，进而提高地形复杂区域降水空间分布的模拟性能，为陆地尤其是高海拔山区的水资源及其变化研究奠定基础。

摘要:西南低涡是形成于我国青藏高原东南侧的一种α中尺度涡旋，是导致中国夏半年暴雨的主要天气系统之一。文中简要回顾了2000年以来有关西南低涡的最新研究成果，主要包括西南低涡的人工智能识别、西南低涡频数的长期变化及其气候学特征、西南低涡的集合预报、双核西南低涡的首次发现等。在此基础上，归纳出该研究领域需要深入探讨的若干问题，包括西南低涡频数变化的外强迫因素，青藏高原特殊地形导致的地形Rossby波、重力波与西南低涡之间的相互关系，双核西南低涡的形成机制以及双核西南低涡与经典西南低涡形成机制的差异等。

摘要:云粒子成像仪（Cloud Imaging Probe，CIP）和降水粒子成像仪（Precipitation Imaging Probe，PIP）在云微物理和人工影响天气的观测研究中具有重要的作用。受限于仪器的成像测量原理，CIP和PIP所测云微物理数据质量因伪粒子的影响而降低，因此，急需一款能够对仪器所测数据进行订正的软件以满足云微物理分析的数据质量要求。在对测量过程中影响仪器测量准确性因素分析的基础上，提出了一套可提高仪器测量数据准确性的方法。利用LabVIEW图像化编程语言，编写出了一款可处理CIP和PIP图像数据的软件，可满足对CIP和PIP所测数据的质量控制要求。利用所开发的软件对2010年4月20日一次降水性层状云的飞机探测资料进行处理，获取了整个降水性层云的垂直结构特征与粒子谱的变化特征，表明本软件有助于云降水微物理的研究。

摘要:基于NECP/NCAR再分析资料和四川省38个站点降水资料，结合长周期旱涝急转指数，分析了四川省夏季旱涝急转的时间演变特征及其与典型年份大气环流的联系。结果表明：1）四川省夏季旱涝急转指数年际变化差异较大，旱转涝事件多于涝转旱事件，但发生旱转涝事件的可能性和强度降低，而涝转旱年强度更强；2）旱转涝年的旱期与涝转旱的涝期相比，前者西太平洋副高位置偏西、偏强，不易将南海及西太平洋的水汽输送到四川，降水偏少偏旱，而后者中高纬槽脊波动剧烈，在高原东南侧低值系统与副高的配合下，有利于暖湿气流向北输送，在四川地区形成降水；而旱转涝年涝期与涝转旱年旱期相比，环流经向运动偏强，中高纬槽脊波动明显，有利于中高纬冷空气南下与低纬北上的暖湿气流相遇形成降水，降水偏多偏涝。

摘要:大气质量的周循环特征反映了人类周期性的活动规律对大气环境的影响。基于安徽省16个城市PM_2.5、PM₁₀、CO、NO₂、SO₂和O₃这6种污染物的监测结果，对安徽省大气污染的周循环特征进行了评估。首先基于原始逐小时污染物浓度时间序列在日和周窗口时间宽度上的滑动平均序列，定义了周循环距平百分率序列的计算方法，排除了日循环和长期低频变化的影响。以此为基础，基于合成分析以及贝叶斯统计分析，发现这6种大气污染物中，PM_2.5、PM₁₀、CO和NO₂有着较为明显的周循环变化特征，其周循环距平百分率有着较大的变幅；而O₃的周循环特征相对不明显。主成分分析获得的周循环，第1模态发现除O₃以外的其他5种污染物的周循环有着同样的演进模式，即从周三开始持续到周五的累积和周六之后的衰减；O₃的周循环峰值与谷值与其他污染物存在着大于12 h的滞后，反映了在周循环尺度上O₃距平变化对其光化学反应前体距平变化的滞后响应特征。

摘要:利用2000—2013年西北地区376个国家站逐日最低气温及NCEP FNL再分析资料，基于西北区站点降温幅度和欧亚大陆500 hPa低频高度场，使用偏最小二乘回归方法建立西北区站点寒潮延伸期预测模型，分别以2017年1月的一个寒潮日和非寒潮日为例进行预测试验，并对2014—2017年冬半年（共728 d）西北地区的寒潮进行回报试验。结果表明，该模型能够提前10～30 d较好预测寒潮日与非寒潮日，对寒潮日提前10～30 d预测的降温幅度≥8 ℃的站数平均为32.9个，命中率最高可达67％，而对非寒潮日提前10～30 d预测的降温幅度≥8 ℃的站数平均为2.7个。对2014—2017年冬半年西北地区延伸期寒潮日的预测结果显示，该模型提前10～30 d预测的平均站点命中率为11.5％，空报率为70.3％。规定降温幅度≥8 ℃的站数超过15个时为一个寒潮日，则平均CS评分为0.1，预测的寒潮日与实际寒潮日对应最好。该模型可用于西北区地区延伸期寒潮的预测，具有一定的参考价值。

摘要:基于欧洲中期天气预报中心（the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts，ECMWF）2015年2月8日—2016年12月31日中国华东及华南地区24～168 h预报时效的逐日24 h累积降水集合预报资料，利用前馈神经网络建立NN（Neutral Network）模型及NN-GI（Neutral Network-Geographic Information）模型进行概率预报试验，并对两个模型输出的概率预报结果进行评估。结果表明，经NN模型和NN-GI模型订正后，降水概率预报结果得到明显改进，在168 h预报时效时，降水概率预报的CRPS值与原始集合预报相比分别下降了约16.00％、21.27％。与NN模型相比，NN-GI模型由于考虑到各格点的地理信息差异，在区域内预报技巧整体改进更优。这表明，在利用机器学习方法改进降水预报时，在模型中加入各个格点的地理信息非常重要。

摘要:利用NCEP/NCAR和ERA-Interim再分析资料，通过多元线性回归等分析方法，研究了西太平洋遥相关型（Western Pacific teleconnection，WP）和北大西洋涛动（North Atlantic Oscillation，NAO）的不同配置对中国东南部冬季气温的影响。结果表明：WP正位相年，中低纬太平洋被异常暖性高压控制，其局地作用使得中国东南部温度偏高；NAO正位相年，其遥相关作用通过南、北两支波列，分别调控南、北支槽系统，协同作用使得中国东南部30°N附近温度偏低。考虑这两种遥相关型的共同作用，当WP和NAO同位相时，两者作用部分抵消，中国东南部温度变化不显著；当WP正位相、NAO负位相时，两者同步的加热效应使得中国东南部显著暖异常；当WP负位相、NAO正位相时，两者同步的冷却效应使得中国东南部显著冷异常。

摘要:利用1981—2018年国家气候中心的西太平洋副热带高压（Western Pacific Subtropical High，以下简称“西太副高”或“WPSH”）特征指数、美国国家海洋和大气管理局海表温度、美国气候预测中心NINO3.4指数资料，对热带印-太海洋海温异常（Sea Surface Temperature Anomaly，SSTA）主要模态及其与西太副高变动的可能联系进行了探讨，并基于这些联系建立了西太副高面积、强度和西脊点异常的预报方程。结果表明，热带印-太海洋上最重要的SSTA模态为纬向三极型，其次是纬向偶极型和东南-西北向跨南、北半球的“跷跷板”异常。这三种模态解释了印-太海洋海温异常中61.58％的方差，与太平洋El Niño、印度洋海盆尺度模、Ningaloo Niño等异常信号的出现密切相关。另外，这三种模态与夏季WPSH异常活动存在紧密联系。基于过去30 a稳定的相关关系建立的预报模型可较好地预报未来8 a夏季WPSH面积、强度和西脊点的异常。

摘要:为了推进FY-4A卫星资料在数值模式中的实际应用，本研究选择云导风产品作为研究对象，首先统计了FY-4A高层水汽通道和红外通道云导风的观测误差，进一步基于WRFDA（Weather Research and Forecasting model Data Assimilation system）系统，利用默认观测误差和新观测误差进行了为期一个月的循环同化及预报试验，并分析了试验期间的台风预报效果。结果表明：相较于默认观测误差，FY-4A云导风产品的新观测误差垂直结构特征更加明显；采用本研究统计的FY-4A云导风观测误差，能够在默认观测误差的基础上改善风场的分析和预报效果；试验期间的两个台风个例分析表明，新观测误差也能够减小台风路径的预报误差。

摘要:利用海洋混合层海温热量收支诊断方法和两套海洋同化再分析资料，对比分析典型拉尼娜事件和1988—1989年特殊拉尼娜事件生命史演变成因。研究结果表明，典型拉尼娜事件在发展年冬季到达最强值后通常缓慢衰减，在次年秋季时再次增强形成第二次拉尼娜事件。而1988—1989年拉尼娜事件在发展年底时到达最强值后迅速衰减，并在次年秋季时依然维持衰减过程，最终回到气候平均态。诊断分析结果表明，风场强迫作用引起的纬向异常平流项变化是导致衰减年中两种类型拉尼娜事件海温变化倾向差异的主要原因。在典型拉尼娜事件衰减时期，西北太平洋上空以异常反气旋性环流为主，反气旋性环流南侧东风距平会激发海洋上翻Kelvin波向东传播，阻碍拉尼娜事件的衰减。而在1988—1989年特殊拉尼娜事件中，西北太平洋上空以异常气旋性环流为主。异常气旋性环流南侧西风距平将激发海洋下沉Kelvin波向东传播，引发海洋中自西向东的纬向异常暖平流帮助拉尼娜事件迅速衰减，最终回复到气候平均态。

摘要:采用NCEP FNL的客观分析资料、中国自动站与CMORPH的逐小时降水融合资料，对2015年8月23—24日发生在上海的一次强降水天气过程进行了天气学分析，并通过位涡反演方法对1515号台风“天鹅”在本次降水过程的具体作用进行了定量诊断分析，以探讨本次暴雨过程的发生机制。得出以下主要结论：1）位涡反演方法能够较为准确地反映西风槽、台风及副热带高压等重要天气系统的位置及强度，能够较为有效地再现系统的演变过程；2）北方冷空气与远距离台风外围的东北气流交汇是产生本次降水过程的主要原因；3）通过对比原始场与剔除台风后的分析场，可以发现台风“天鹅”本身的扰动对应的水汽通量占比53.3％，是本次降水过程的水汽输入的主要贡献来源；4）台风“天鹅”对降水区域提供了一定的热力条件，在扣除台风后原分析场的大值区和暖湿舌消失，相应的锋区也消失。

摘要:利用观测资料统计分析和CAM5.3数值模拟相结合的方法，基于标准化降水蒸散指数（Standardized Precipitation Evapotranspiration Index，SPEI），分析了1955—2018年华北地区春季干旱特征，并重点探讨了对北大西洋产生的影响。华北春季干旱的主要空间分布型为全区一致型，近60 a春季华北存在22 a偏旱年和14 a偏涝年。华北春季偏旱年主要大气环流特征是大陆暖高压增强、高空西风急流减弱以及华北位于下沉运动区中。观测分析和数值模拟结果均表明，春季北大西洋海温偏暖容易导致华北地区发生干旱。当春季北大西洋偏暖，其上空高度场被抬升，激发出一条自北大西洋经欧亚大陆至华北地区的“+-+”的波列，其波列中心分别位于北大西洋、欧洲大陆-西亚和西北-华北地区上空，这条波列最终导致了西北-华北上空大陆高压增强，华北位于高压底部，上空高度场抬升，西风急流减弱，引发下沉运动，导致空气绝热增温。同时，西风急流减弱导致西南暖湿气流减弱，水汽不易到达华北地区，不利于降水产生，高温少雨有利于干旱发生；当北大西洋偏冷时，波列中心发生了“翻转”，由“+-+”转变为“-+-”，此时大陆高压减弱，西风急流增强，不利于干旱发生。

摘要:利用高时间分辨率的分钟级雨量资料及LS8000闪电定位仪地闪数据，对比分析2014—2017年台风型、低压型、西南季风型和切变线型天气系统引发的深圳地区夏季短时强降水和闪电活动，并通过分析降水和闪电的日变化、降水频次、闪电峰值、持续时间、雷达回波顶高等，探讨不同天气流型引发的降水和闪电的时空分布特征。结果表明，四种天气流型引发的深圳地区短时强降水伴随闪电的对流活动主要集中发生在凌晨至08时和12-14时。台风型产生的短时强降水对应的闪电活动主要集中发生在降水强度为20～30 mm·h^-1时，且该类型产生的闪电主要以负地闪为主。低压型、西南季风型和切变线型中有80％以上的闪电活动主要发生在降水强度超过50 mm·h^-1。对于降水量小于40 mm·h^-1的闪电活动，切变线型是产生该量级降水的主要天气系统，也是该地区产生年平均地闪频次最多的天气系统。其中，该系统引发的此类对流活动的雷达回波顶高以2～4 km为主，并有72％的对流过程对应的零度层高度小于5 km。

摘要:利用1880—2009年海表温度（Sea Surface Temperature，SST）观测资料以及耦合模式比较计划第五阶段（Coupled Model Intercomparison Project phase 5，CMIP5）中4种情景（piControl、historical、RCP2.6、RCP4.5）下的模拟资料，通过资料对比，评估了CMIP5模式对两个最为重要年代际尺度模态——北大西洋年代际振荡（Atlantic Multidecadal Oscillation，AMO）和太平洋年代际振荡（Pacific Decadal Oscillation，PDO）的模拟性能，并分析了在不同增暖情景下，这两个海洋年代际模态的变化特征。结果表明：在historical和piControl情景下，多模式集合可以再现北太平洋、东太平洋和北大西洋海表温度的年代际变化中心，但模拟的AMO和PDO模态的振幅都偏弱，特别是PDO模态在东太平洋强度的再现能力较弱。与观测资料相比，在historical情景下对AMO和PDO时空特征模拟较好的模式有：CESM1-CAM5、FGOALS-g2、GISS-E2-H-CC、MIROC5和NorESM1-ME，多模式集合则有更好的模拟效果。在不同增暖情景下，AMO与PDO的空间特征基本一致且振幅差随增暖变化不明显，但是伴随全球增暖加强，两模态都呈现方差贡献减小的特征，尤其AMO模态。