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Runge-Kutta算法与Li差分法不同阶数配合对计算精度影响研究 预览
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作者 王鹏飞 楚苹瓖 +2 位作者 王立志 周任君 黄刚 《大气科学》 CSCD 北大核心 2019年第1期99-106,共8页
为了充分发挥高阶Li空间微分方案(Li,2005)的优点,实现了时间积分为2~6阶Runge-Kutta(简称RK)格式的偏微分方程求解算法(简称RKL算法)。然后通过多组数值试验,研究了时间积分阶数对计算误差的影响。线性平流方程的试验结果表明对于方波... 为了充分发挥高阶Li空间微分方案(Li,2005)的优点,实现了时间积分为2~6阶Runge-Kutta(简称RK)格式的偏微分方程求解算法(简称RKL算法)。然后通过多组数值试验,研究了时间积分阶数对计算误差的影响。线性平流方程的试验结果表明对于方波函数型初值,2、4、5和6阶RK算法能获得和3阶精度差不多的结果,而对于高斯函数型的初值,高阶RKL算法可以取得较好的计算效果。RK为5(6)阶时,对应的Li微分阶数可达9(10)阶,总误差控制在10-7(10-8)以内。随RK阶数增加Li微分有效阶数有增加的趋势,而总误差在逐渐减小。计算非线性无粘Burgers方程时,RKL算法能否获得好的计算结果,除了受初始场形式的影响,还与计算的目标时刻有关。当目标时刻解的各阶导数连续(且未出现无穷大数值时),高阶(RK为4~6阶)算法是有效的;若出现了导数间断、或导数为无穷大,就会碰到冲击波解类型的问题,此时高阶RK算法也无法获得很高精度的数值解。此非线性的算例中,Li微分阶数仍然随RK阶数增加而增加,但增加的趋势不是线性的,具体变化关系可以通过实验结果拟合而获得。研究发现时间积分方案阶数大于3之后,对应的最优空间差分精度阶数可以比6阶提高很多,这再次证明了以前研究中6阶以上空间差分格式对结果无改进的现象,是由于没有使用足够高精度的时间积分方案引起的。相比于Taylor-Li(Wang, 2017)算法,5~6阶的RK方法编程和实现简单,计算结果的精度比3阶算法要提高很多,因此,它是一种能够对复杂方程适用的简易高阶算法方案,具有一定的实用价值。 展开更多
关键词 Runge-Kutta-Li格式 高阶算法 BURGERS方程
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基于模型模拟的中国秸秆还田固碳潜力空间格局分析
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作者 陈敬华 王绍强 +3 位作者 Florian KRAXNER Juraj BALKOVIC 徐希燕 孙雷刚 《资源与生态学报:英文版》 CSCD 2019年第2期184-195,共12页
农作物秸秆还田作为农田土壤和养分管理的推荐做法之一,对于土壤有机碳(SOC)固定和CO2减排具有重要意义。本研究利用环境政策综合气候模型(EPIC)模拟了4种作物秸秆还田情形下2001年至2010年中国农田表层土壤有机碳变化及其空间格局。模... 农作物秸秆还田作为农田土壤和养分管理的推荐做法之一,对于土壤有机碳(SOC)固定和CO2减排具有重要意义。本研究利用环境政策综合气候模型(EPIC)模拟了4种作物秸秆还田情形下2001年至2010年中国农田表层土壤有机碳变化及其空间格局。模拟结果显示,秸秆完全移除(CR0%)下的土壤有机碳损失为28.89 Tg yr–1,当前30%的秸秆还田(CR30%)能够减缓22.38 Tg C yr–1的碳损失。若秸秆还田率从30%提高至50%(CR50%)乃至75%(CR75%),中国农田表层土壤将变为净碳汇。中国农田表层土壤固碳潜力在CR50%和CR75%情形下分别可达25.53 Tg C yr–1和52.85 Tg C yr–1,且在不同农业区存在空间异质性。单位面积土壤固碳潜力在西北和华北地区最高,而华东最低。华北地区具有最高的区域固碳潜力。在这十年间,CR50%和CR75%情形下增加的土壤表层有机碳相当于减少了1.4%和2.9%的中国CO2排放总量。总之,我们建议鼓励我国农民将原本直接焚烧或用作家用燃料的秸秆返还田间以改善土壤性质和减缓大气CO2增加,尤其是华北地区更应推行这一举措。 展开更多
关键词 农田 秸秆还田 土壤固碳 空间格局 EPIC模型
香河地基观测臭氧柱总量数据分析及臭氧变化趋势研究 预览
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作者 窦鑫 张金强 +3 位作者 朱彬 郑向东 夏祥鳌 陈洪滨 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2019年第2期143-151,共9页
大气臭氧变化在全球气候和环境中具有重要作用,是当今大气科学领域的重要研究对象之一。对比分析了中国科学院大气物理研究所河北香河大气综合观测试验站2014~2016年Dobson和Brewer两种臭氧总量观测仪器探测结果的一致性,并使用1979~201... 大气臭氧变化在全球气候和环境中具有重要作用,是当今大气科学领域的重要研究对象之一。对比分析了中国科学院大气物理研究所河北香河大气综合观测试验站2014~2016年Dobson和Brewer两种臭氧总量观测仪器探测结果的一致性,并使用1979~2016年Dobson观测数据分析了香河地区臭氧总量的长期变化趋势。结果表明:进行有效温度修正后,两种臭氧总量仪器观测结果一致性较好,平均偏差仅为.0.14DU(多布森单位),平均绝对偏差为8.00DU,标准差为36.09DU,相关系数达0.964。整体来说,两类仪器观测臭氧总量吻合较好。SO2浓度对Dobson仪器数据精度有一定影响,两组仪器数据在SO2浓度为0~0.2DU、0.2~0.4DU和>0.4DU大气条件情况下的平均偏差分别为4.8DU、7.0DU和8.0DU,平均偏差随SO2浓度升高而增大。过去38年香河地区的臭氧总量季节差异性强,春、冬两季臭氧总量高,夏、秋两季臭氧总量相对低,季节变化趋势差异明显。从长期变化上看,臭氧总量变化波动有不同的周期,在4个大的时间段变化趋势不同,2000~2010年臭氧层有显著恢复,但最近几年又有变薄的趋势。 展开更多
关键词 臭氧柱总量 地基观测 Brewer观测仪器 Dobson观测仪器 一致性分析
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El Nino衰退年夏季西北太平洋异常反气旋季节内演变特征及其机制 预览
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作者 唐颢苏 胡开明 黄刚 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2019年第4期525-536,共12页
基于多种再分析资料和观测资料,分析ElNino衰退年北半球夏季西北太平洋异常反气旋(NWPAC)季节内演变特征及其机制。结果表明,较之ElNino衰退年6月,NWPAC在7月与8月北移,且其强度在7月与8月显著增强。NWPAC通过影响对流层低层水汽通量散... 基于多种再分析资料和观测资料,分析ElNino衰退年北半球夏季西北太平洋异常反气旋(NWPAC)季节内演变特征及其机制。结果表明,较之ElNino衰退年6月,NWPAC在7月与8月北移,且其强度在7月与8月显著增强。NWPAC通过影响对流层低层水汽通量散度对东亚夏季季节内降水产生影响,使东亚夏季异常雨带随NWPAC北移而逐渐北移;与NWPAC相伴随的降水异常减弱与入射太阳短波辐射增强,可引起夏季中南半岛、菲律宾及我国南部地区地表气温正异常,且随着NWPAC北移,东亚地表气温异常也随之北移。局地海气相互作用过程可能是NWPAC夏季季节内北移的成因之一。NWPAC北侧短波辐射的减弱和海表潜热与感热释放的增强会造成其下海温负异常,而海温负异常有利于NWPAC的维持。与之相反,NWPAC南侧短波辐射的增强与海表潜热与感热释放的减弱会造成其下海温正异常,而海温正异常可能会激发对流不利于NWPAC的维持。 展开更多
关键词 西北太平洋异常反气旋 季节内演变 局地海气相互作用
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数值天气预报和气候预测的集合预报方法:思考与展望 预览
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作者 段晚锁 汪叶 +1 位作者 霍振华 周菲凡 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2019年第3期396-406,共11页
从初始误差、模式误差以及两者综合影响的角度,综述了天气、气候集合预报方法的研究进展,指出了传统方法的优势,同时也评论了这些方法的局限性,提出了对未来先进集合预报方法的一些思考,以及需要解决的挑战性问题和可能的应用。
关键词 初始误差 模式误差 集合预报
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高阶Runge-Kutta-Li算法对二维线性平流方程的计算检验 预览
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作者 王鹏飞 李建平 黄刚 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2019年第4期417-429,共13页
利用高阶Li空间微分方案(Li,2005),实现了时间积分为3~6阶Runge-Kutta-Li(RKL)格式的求解算法。二维线性平流方程的试验结果表明:在计算稳定的条件下,各阶算法的计算误差随时间的推移基本上是线性增加的。非转动背景场的平流算例中(高... 利用高阶Li空间微分方案(Li,2005),实现了时间积分为3~6阶Runge-Kutta-Li(RKL)格式的求解算法。二维线性平流方程的试验结果表明:在计算稳定的条件下,各阶算法的计算误差随时间的推移基本上是线性增加的。非转动背景场的平流算例中(高斯型的初值),高阶RKL算法可以取得较好的计算效果。与3、4、5、6阶RK算法配合的Li空间差分方案有效阶数可以达到5、7、9、10阶。RK算法的阶数为5(6)阶时,总误差控制在10-7(10-8)以内。随RK阶数增加Li微分的有效阶数有增加趋势,且总误差逐渐减小。定常转速的背景场算例中(偏心的高斯型初值),当RK阶数为3时,最优空间差分阶数为10;相应的阶数为4、5、6时对应的空间最优阶为16,22,22,总计算误差可以控制在10^-15~10^-16。随着精度的提高,误差的绝对值减小很迅速,说明算法是非常有效的。对于圆锥型初值(定常转速的背景场),4、5、6阶RK算法和3阶算法的效果差不多。高阶算法对此类具有导数不连续点的算例,效果不如高斯初始场好,结果不能保持正定,有些地方误差出现下冲和上翘。随着空间差分精度的提高,非正定的解数量和数值减小,误差的绝对值减小,说明了算法在一定程度上是有效的,但并不适合追求极高的算法阶数。这与谱方法中的导数不连续问题有些相似,误差的产生主要源于导数的不连续性,差分类方法仅能获得与导数连续性阶数相当的算法精度。各种算例中,采用恰当的边界条件是必要的,例如旋转背景场算例,比较适合使用无穷远边界条件,否则会出现计算不稳定或无法将计算误差控制到较小的范围内。 展开更多
关键词 Runge-Kutta-Li格式 高阶算法 二维平流方程
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秸秆燃烧对北京秋季气溶胶浓度和短波辐射影响的模拟研究 预览
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作者 何一滢 韩志伟 +1 位作者 刘瑞婷 李嘉伟 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2019年第3期369-382,共14页
利用地面细颗粒物(PM2.5)浓度和气象常规观测资料、地基 AERONET观测资料、GFED生物质燃烧排放清单和大气化学-天气耦合模式WRF-Chem,模拟研究了华北地区2014年10月气象要素和大气污染物的时空演变,重点关注北京10月7~11日的一次重霾事... 利用地面细颗粒物(PM2.5)浓度和气象常规观测资料、地基 AERONET观测资料、GFED生物质燃烧排放清单和大气化学-天气耦合模式WRF-Chem,模拟研究了华北地区2014年10月气象要素和大气污染物的时空演变,重点关注北京10月7~11日的一次重霾事件及其天气形势、边界层气象特征、输送路径、PM2.5及其化学成分浓度变化等特征,以及秸秆燃烧对华北和北京地区细颗粒物浓度和地面短波辐射的影响。与观测资料的对比结果显示,模式可以很好地模拟北京地区地面气象要素和PM2.5质量浓度,考虑秸秆燃烧排放源可以明显改进北京PM2.5浓度模拟的准确性,但在重度污染情况下,模式总体上低估气溶胶光学厚度和高估地面短波辐射。10月7~11日北京地区重霾事件主要是不利气象条件下人为污染物累积和区域输送造成,也受到华北地区南部秸秆燃烧的影响。河南北部、河北南部和山东西部大面积秸秆燃烧释放的气态污染物和颗粒物在南风的作用下输送至北京,秸秆燃烧对北京地区地面PM2.5、有机碳(OC)、硝酸盐、铵盐、硫酸盐和黑碳(BC)的平均贡献率分别为24.6%、36.8%、23.2%、22.6%、7.1%和19.8%,秸秆燃烧产生的气溶胶可以导致北京地面平均短波辐射最大减小超过20 W m^-2,约占总气溶胶导致地表短波辐射变化的24%。 展开更多
关键词 秸秆燃烧 GFED生物质燃烧排放清单 WRF-Chem模式 细颗粒物(PM2.5) 气溶胶化学组分 短波辐射
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利用葵花8号(Himawari-8)高时空分辨率的红外亮温资料估计台风莫兰蒂的短时强降水及其演变 预览
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作者 燕亚菲 谈建国 +3 位作者 崔林丽 岳彩军 郭巍 刘冬韡 《气象》 CSCD 北大核心 2019年第3期318-329,共12页
为探究高时空分辨率卫星资料在我国登陆台风降水预报中的作用,本文针对2016年14号超强台风莫兰蒂,采用Himawari-8亮温资料通过定量降水估计(quantitative precipitation estimation,QPE)方法估算降水强度,并利用国家气象信息中心全国综... 为探究高时空分辨率卫星资料在我国登陆台风降水预报中的作用,本文针对2016年14号超强台风莫兰蒂,采用Himawari-8亮温资料通过定量降水估计(quantitative precipitation estimation,QPE)方法估算降水强度,并利用国家气象信息中心全国综合气象信息共享系统(China Integrated Meteorological Information Sharing System,CIMISS)提供的台站降水资料进行质量评估。结果表明:(1)卫星估算与地面实测的降水落区有较好的对应关系,但是卫星高估了弱降水,而低估了强降水(尤其在高海拔地区);(2)卫星估算与地面实测的降水强度并非同位相变化,而是实测降水滞后于卫星估算的降水,该滞后时间在台风登陆后的移动区较长(约2~2.5 h);(3)整体而言,卫星估算的某时刻降水强度与未来一段时间内(约2~2.5 h)该地区的实际总降水量有很强相关性,说明Himawari-8卫星估算的降水可在台风降水的预警预报中提供指示作用。 展开更多
关键词 台风降水 莫兰蒂 Himawari-8 CIMISS 定量降水估计(QPE)
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海洋对干旱半干旱区气候变化的影响
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作者 管晓丹 马洁茹 +3 位作者 黄建平 黄瑞新 张镭 马柱国 《中国科学:地球科学》 CSCD 北大核心 2019年第6期895-912,共18页
干旱半干旱区约占全球陆地总面积的41%,由于增温显著、降水稀少,导致生态脆弱、生存环境恶化,对全球气候变化的响应相对敏感.海洋作为地球气候系统的重要调节器,在干旱半干旱区气候变化过程中发挥着至关重要的作用;尤其在现代气候变化,... 干旱半干旱区约占全球陆地总面积的41%,由于增温显著、降水稀少,导致生态脆弱、生存环境恶化,对全球气候变化的响应相对敏感.海洋作为地球气候系统的重要调节器,在干旱半干旱区气候变化过程中发挥着至关重要的作用;尤其在现代气候变化,海洋活动对干旱半干旱区气候变率的影响不可忽视.文章回顾了近百年干旱半干旱地区的气候变化特征,总结了海洋活动对其变化影响的研究进展,重点归纳了太平洋年代际振荡(PDO)、大西洋多年代际振荡(AMO)以及El Ni?o和La Ni?a等对干旱半干旱地区气候变化的影响;概述了不同海洋振荡因子协同影响干旱半干旱气候变化的机制.研究表明:全球干旱半干旱区在近百年来表现出显著的强化增温现象,呈现出明显的年代际干湿变化特征;该变化特征与海洋年代际尺度振荡因子有密切关系,由于海洋振荡因子的不同位相组合显著改变海陆热力差,进而影响西风急流、行星波及阻塞频率,导致干旱半干旱区温度及干湿特征发生改变.随着干旱半干旱地区气候变化的加剧,未来的海洋活动变化对其影响将出现新的特征,这将增加干旱半干旱地区未来气候变化的不确定性,加剧干旱半干旱区对全球气候的影响. 展开更多
关键词 海洋活动 干旱半干旱区 气候变化 年代际干湿变化
赤道印度洋上层环流辐合辐散的年际变异成因分析 预览
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作者 陈瑞莹 何卓琪 +1 位作者 王卫强 高郭平 《海洋与湖沼》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期765-776,共12页
印度洋上层海气相互作用对印度洋和太平洋气候系统有重要影响。目前针对印度洋气候态环流特征已有较为全面的研究,但针对印度洋环流的年际变化及其季节性差异的特征分析和具体作用机制,仍缺乏深入的研究。本文利用1979-2007年Simple Oce... 印度洋上层海气相互作用对印度洋和太平洋气候系统有重要影响。目前针对印度洋气候态环流特征已有较为全面的研究,但针对印度洋环流的年际变化及其季节性差异的特征分析和具体作用机制,仍缺乏深入的研究。本文利用1979-2007年Simple Ocean Data Assimilation(SODA)再分析资料研究了赤道印度洋表层辐合辐散的年际变异及其季节依赖性。结果表明,以赤道为中心,印度洋上层异常海流,在经向上形成显著的辐合(辐散)现象,究其原因主要是赤道纬向风异常形成的Ekman流所导致。进一步分析表明,热带印度洋异常纬向风的成因与太平洋-印度洋的热力强迫过程作用有关,并且不同的热力强迫过程呈现出显著的季节差异性。此热力强迫过程,具体可分为3种类型:第一类是太平洋纬向海表热力差异的遥强迫作用,主要发生在冬末春初,热带太平洋的纬向热力差异通过调节Walker环流,在印度洋激发出一个异常的次级环流,对应的大气低层形成纬向风异常;第二类是东-西印度洋海表热力差异的局地强迫作用导致的局地环流,使赤道印度洋上空形成纬向风异常,此过程在春末夏初较为显著;第三类是太平洋-印度洋热力差协同作用的结果,使赤道印度洋盛行异常的纬向风,此过程在秋季起主导作用。 展开更多
关键词 赤道印度洋 辐合辐散异常 海气相互作用 印度洋-太平洋热力强迫
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2014年11月上旬西北太平洋一次极端强度爆发气旋的数值模拟和分片位涡反演分析 预览
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作者 姜立智 傅慎明 +2 位作者 孙建华 刘靓珂 沈新勇 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2019年第2期152-168,共17页
基于NCEP6h一次,0.5°(纬度)×0.5°(经度)水平分辨率的GFS(Global Forecasting System)再分析数据,利用数值模式WRF(Weather Research and Forecasting),对2014年11月上旬西北太平洋一次极端强度的爆发气旋事件进行了模拟... 基于NCEP6h一次,0.5°(纬度)×0.5°(经度)水平分辨率的GFS(Global Forecasting System)再分析数据,利用数值模式WRF(Weather Research and Forecasting),对2014年11月上旬西北太平洋一次极端强度的爆发气旋事件进行了模拟。在成功复制爆发气旋主要特征的基础上,较详细的分析了本次爆发气旋快速发展的有利环境条件,并利用分片位涡反演的方法,对此次爆发气旋的快速发展过程进行了研究,主要结论如下:(1)本次爆发气旋的爆发性发展阶段维持了约27h,其最大加深率约为3.98Bergeron(气旋加深率单位),最低中心气压约为919.2hPa。(2)爆发气旋的快速发展与对流层高层高空急流对热量的输送,对流层中层西风带短波槽槽前暖平流和正涡度平流的有利准地转强迫,以及对流层低层暖锋伴随的暖平流过程密切相关。(3)分片位涡反演的结果表明,对流层顶皱褶对应的平流层大值位涡下传和降水凝结潜热过程造成的正位涡异常是本次爆发气旋快速发展的主导因子,而对流层低层的斜压过程贡献相对较小。在气旋爆发期的前期和强盛期,降水凝结潜热释放是爆发气旋发展的最重要因子,而在爆发期后期,随着降水的减弱和爆发气旋的东北向移动,对流层顶皱褶作用所造成的正位涡异常成为维持气旋快速发展的最有利因子。 展开更多
关键词 爆发气旋 分片位涡反演
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区域气候模式不同积云对流参数化方案对新疆气候模拟的影响研究 预览
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作者 周心河 熊喆 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2019年第2期169-185,共17页
使用NCEP-FNL全球分析资料作为WRF模式的初始场和边界场,利用该模式中7种积云对流参数化方案对新疆地区进行2006年10月1日至2008年3月1日的模拟积分试验,重点考察模式在水平分辨率为10km下不同积云对流参数化方案对新疆地区气象要素模... 使用NCEP-FNL全球分析资料作为WRF模式的初始场和边界场,利用该模式中7种积云对流参数化方案对新疆地区进行2006年10月1日至2008年3月1日的模拟积分试验,重点考察模式在水平分辨率为10km下不同积云对流参数化方案对新疆地区气象要素模拟的敏感性。结果表明:1)采用7种积云对流参数化方案的模式都能较好地模拟出年、雨季总降水量、平均温度的空间分布及大气的垂直结构。2)对于不同区域来说,采用各种积云对流参数化方案的模式都能模拟出候降水及候平均温度随时间演变,模式候降水与观测的相关系数在0.20~0.85之间,而候平均温度与观测的相关系数在0.98以上。对于整个新疆地区来说,采用各方案模式模拟的低层偏干偏冷,大气层结较稳定导致降水较观测偏少,而其中天山地区模式模拟的低层较观测偏湿偏暖,大气层结偏向不稳定导致降水偏多。3)采用新的Grell和Kain-Fritsch(newEta)方案模式模拟的效果综合来看较好。因此利用WRF模式开展新疆地区数值模拟研究时应该考虑不同积云对流参数化方案适用范围。 展开更多
关键词 区域气候模式WRF 积云对流参数化方案 新疆
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21世纪初澜沧江流域夏季降水的突变及相应的大气环流异常特征 预览
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作者 高慧 肖子牛 赵亮 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2019年第4期513-524,共12页
基于台站资料和三套格点化降水资料,分析了21世纪初澜沧江流域夏季降水的年代际变化特征,并着重研究了其在不同月份的特点以及可能带来的旱涝风险。分析结果发现:澜沧江流域夏季降水发生了显著的年代际变化,在2002年前后,澜沧江流域夏... 基于台站资料和三套格点化降水资料,分析了21世纪初澜沧江流域夏季降水的年代际变化特征,并着重研究了其在不同月份的特点以及可能带来的旱涝风险。分析结果发现:澜沧江流域夏季降水发生了显著的年代际变化,在2002年前后,澜沧江流域夏季降水量经历了由多到少的年代际突变,且该突变主要发生在流域的中、下游。同时,在夏季的不同月份,降水的年代际变化也具有不同的特点,主要表现为:初夏(6月)降水量明显减少,而盛夏(7月)降水略有增加,且7月降水呈现集中的趋势。夏季降水量在时间分布上的变化使得澜沧江流域中、下游湿季明显缩短,进而对流域旱涝灾害产生显著的影响,主要表现为:使流域6月干旱频率增加,初夏干旱风险加大,7月极端强降水的发生频率增加,盛夏洪涝风险加大。进一步对突变前、后的水平环流场进行对比分析发现:2002年以后,澜沧江流域6月对流层低层有偏北风异常,不利于西南季风的向北推进,对流层高层有辐合异常,不利于降水的发生。在孟加拉湾地区对流层低层有明显的偏东北风异常,高层有偏西风异常,表明孟加拉湾季风偏弱,不利于印度洋和孟加拉湾向流域的水汽输送,不利于降水的形成。在这样的高、低层异常环流系统的配合下,2002年以后6月降水量显著减少。 展开更多
关键词 澜沧江流域 夏季降水 突变 时空变化特征
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ENSO与中国夏季降水的联系:冬季QBO的调制作用 预览
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作者 刘楚薇 饶建 +4 位作者 吴志文 胡家晖 马小涵 刘韵雯 王博 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2019年第2期210-223,共14页
使用NCEP/NCAR再分析资料、中国气象局台站降水资料和GPCC降水资料,系统研究了在冬季平流层准两年振荡(Quasi-Biennial Oscillation, QBO)调制下,厄尔尼诺-南方涛动(El Nino-Southern Oscillation, ENSO)不同阶段与中国夏季降水的可能... 使用NCEP/NCAR再分析资料、中国气象局台站降水资料和GPCC降水资料,系统研究了在冬季平流层准两年振荡(Quasi-Biennial Oscillation, QBO)调制下,厄尔尼诺-南方涛动(El Nino-Southern Oscillation, ENSO)不同阶段与中国夏季降水的可能联系。根据两者的位相和强度,可将它们的配置分为QBO西风/El Nino、QBO西风/La Nina、QBO东风/El Nino、QBO东风/La Nina。研究结果表明,在年际时间尺度上,ENSO和QBO无显著相关关系。冬季QBO西风位相时,El Nino发展年夏季,我国整体偏旱,而华南偏涝;衰减年夏季,华南、华东北部偏旱,东北、长江流域偏涝。La Nina发展年夏季,我国东部降水异常呈负-正-负的三极分布;衰减年夏季,东南沿海偏涝。冬季QBO东风位相时,El Nino发展年夏季,长江以北偏旱;衰减年夏季,我国东部降水异常呈负-正-负的三极分布。La Nina发展年夏季,江淮和华南南部偏旱;衰减年夏季,我国东部沿海偏涝。ENSO是影响我国夏季降水异常的重要因子,而QBO的调制作用在ENSO衰减年夏季更为显著。相比冬季QBO东(西)风位相,QBO西(东)风位相时El Nino (La Nina)期间赤道西太平洋负(正)海温异常更强,衰减年夏季位于西太平洋的异常下沉(上升)运动和印度洋的异常上升(下沉)运动更强更深厚,西太平洋副热带高压范围更大(小),南亚高压更偏东(西)。 展开更多
关键词 厄尔尼诺-南方涛动(ENSO) 平流层准两年振荡(QBO) 夏季降水异常 海温
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冬季与北大西洋涛动相关Rossby波列传播特征及对下游气候的影响 预览
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作者 李纵横 宋洁 +1 位作者 殷明 尹锡帆 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2019年第3期289-301,共13页
利用再分析数据,以在北半球冬季与北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation,NAO)相关的向下游传播的准定常波列在欧洲地区是否发生反射为标准,将1957/1958年至2001/2002年这45个冬季分为高纬型和低纬型两类冬季,分别简称为在H型和L型... 利用再分析数据,以在北半球冬季与北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation,NAO)相关的向下游传播的准定常波列在欧洲地区是否发生反射为标准,将1957/1958年至2001/2002年这45个冬季分为高纬型和低纬型两类冬季,分别简称为在H型和L型冬季。在H(L)型冬季,和NAO相联系的向下游传播的Rossby波列主要沿高纬度(低纬度)路径传播。对比了在两种类型冬季NAO与同期大气环流、近地面温度(Surface Air Temperature,SAT)、海表面温度(Sea Surface Tempertaure,SST)和降水的关系。结果表明:大气环流方面,在H型冬季,300 hPa位势高度异常在西-西伯利亚和中-西伯利亚西部与NAO呈现正相关,而在L型冬季300 hPa位势高度异常在亚洲东海岸(约40°N)和北太平洋呈现正相关,在H型冬季与NAO相关的经向风异常在中纬度形成波列,而在L型冬季与NAO相关的经向风异常在副热带形成波列;SAT方面,在H型冬季SAT异常在欧亚大陆腹地高纬度地区与NAO呈现正相关,而在L型冬季与NAO相关的SAT异常在欧亚大陆腹地的高纬度地区相对较弱,但NAO造成的SAT异常可以扩展到亚洲东北部;降水方面,H型冬季与L型冬季主要区别在中国南方,在H型冬季降水异常与NAO的关系相对较弱,而在L型冬季降水异常与NAO呈现正相关关系;SST方面,同期SST异常在北大西洋中纬度海域与NAO呈现正相关,而在L型冬季与NAO相关的SST异常在北大西洋中纬度地区相对较弱,在北大西洋北部和南部较强。总体而言,在H型和L型冬季,NAO具有不同下游影响。 展开更多
关键词 NAO 下游影响 Rossby波列 波反射
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南海夏季风强度潜在可预报性的年代际变化及可能原因 预览
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作者 李娇 丁瑞强 +2 位作者 吴志伟 秦箭煌 李保生 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2019年第3期302-312,共11页
基于NCEP/NCAR再分析资料,利用信噪比(SNR)方法研究了南海夏季风强度潜在可预报性的年代际变化,结果表明:南海夏季风强度潜在可预报性在20世纪80年代出现了由潜在可预报性偏低位相向偏高位相的年代际转折。进一步的研究发现,南海夏季风... 基于NCEP/NCAR再分析资料,利用信噪比(SNR)方法研究了南海夏季风强度潜在可预报性的年代际变化,结果表明:南海夏季风强度潜在可预报性在20世纪80年代出现了由潜在可预报性偏低位相向偏高位相的年代际转折。进一步的研究发现,南海夏季风强度潜在可预报性和东印度洋-西太平洋(EIOWP)的海表温度(SST)存在明显的正相关。当EIOWP区域SST年际变率较大时,对南海夏季风影响较强,使得南海夏季风的外部信号增强,从而提高了潜在可预报性;当EIOWP区域SST年际变率较小时,对南海夏季风影响较弱,南海夏季风的外部信号进而减弱,潜在可预报性降低。 展开更多
关键词 南海夏季风强度 信噪比 潜在可预报性 年代际变化
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中部型ENSO和平流层准两年振荡对冬季北半球平流层臭氧的联合调制作用 预览
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作者 李小婷 田文寿 +3 位作者 谢飞 张如华 雒佳丽 梁靖琳 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期456-474,共19页
利用观测和再分析资料通过合成分析方法,研究了中部型ENSO和平流层准两年振荡(QBO)对冬季北半球平流层臭氧的独立影响和联合调制作用。研究表明,北半球平流层臭氧在中部型厄尔尼诺年增加,而在中部型拉尼娜年减少;准两年振荡东风位相年份... 利用观测和再分析资料通过合成分析方法,研究了中部型ENSO和平流层准两年振荡(QBO)对冬季北半球平流层臭氧的独立影响和联合调制作用。研究表明,北半球平流层臭氧在中部型厄尔尼诺年增加,而在中部型拉尼娜年减少;准两年振荡东风位相年份,北半球平流层臭氧增加,准两年振荡西风位相结果则相反。相比之下,北半球中、高纬度平流层臭氧异常对准两年振荡活动的响应明显小于其对ENSO活动的响应。进一步研究发现,准两年振荡东风位相会加强中部型厄尔尼诺事件引起的北半球平流层臭氧的增加,而减弱中部型拉尼娜事件造成的平流层臭氧的减少。在准两年振荡西风位相下,中部型厄尔尼诺事件仅导致北半球平流层臭氧含量少量升高,而中部型拉尼娜事件期间臭氧会大幅度减少。因此,准两年振荡东风位相会加强中部型厄尔尼诺事件对北半球平流层臭氧的影响,而减弱中部型拉尼娜事件对北半球平流层臭氧的影响。准两年振荡西风位相会减弱中部型厄尔尼诺而加强中部型拉尼娜事件对北半球平流层臭氧的影响。 展开更多
关键词 中部型ENSO 平流层准两年振荡(QBO) 北半球平流层臭氧 联合调制作用
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1980~2017年厦门地区小时尺度极端降水特征分析 预览
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作者 吴伟杰 郑伟鹏 +3 位作者 郑秀云 杨奇志 彭婕 郭林 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2019年第3期359-368,共10页
利用1980~2017年厦门逐小时降水资料和NCEP再分析资料,分析厦门地区极端降水事件的气候特征,并初步讨论其成因。研究结果表明:1)极端降水事件的年发生频率呈现减少的趋势,厦门岛的减少趋势要比内陆更为显著。2)小时尺度的极端降水事件... 利用1980~2017年厦门逐小时降水资料和NCEP再分析资料,分析厦门地区极端降水事件的气候特征,并初步讨论其成因。研究结果表明:1)极端降水事件的年发生频率呈现减少的趋势,厦门岛的减少趋势要比内陆更为显著。2)小时尺度的极端降水事件在较小尺度空间内无论是发生频率还是强度都存在明显的区域性差异,内陆地区在发生频率和强度上均高于厦门岛,但强度的平均值一致。3)造成极端降水事件的天气系统有4类,分别是热带气旋型、冷式切变型、西南风气流型和低槽冷锋型。随着城市抗灾能力的提升,对极端降水预报的要求也不断提高,基于小时值的结论可以为未来厦门地区极端降水事件的预报提供参考基础,进而提升预报的有效性和针对性。 展开更多
关键词 厦门 极端降水 逐时降水
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大气环流系统组合性异常与极端天气气候事件发生 预览
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作者 李崇银 杨辉 赵晶晶 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2019年第3期321-333,共13页
根据2008年1月我国南方发生的持续严重雨雪冰冻灾害、1998年长江流域的特大洪涝灾害和2009/2010年冬季云南的极端干旱灾害的分析结果,再次强调指出,对于一些小概率的极端天气气候事件的发生,大气环流系统的组合性异常起着极其重要的作... 根据2008年1月我国南方发生的持续严重雨雪冰冻灾害、1998年长江流域的特大洪涝灾害和2009/2010年冬季云南的极端干旱灾害的分析结果,再次强调指出,对于一些小概率的极端天气气候事件的发生,大气环流系统的组合性异常起着极其重要的作用。对于2008年的严重雨雪冰冻灾害的发生,多个大气环流系统的组合性异常包括:乌拉尔山阻塞高压和贝加尔湖-巴尔喀什湖的横槽,这为不断有冷空气从西路向南爆发提供了条件;东亚和日本地区的高度正异常使得北方冷空气的势力不是很强,适于锋面在我国南岭及其以北地区较长时间停留,为持续降水确立了背景;西太平洋副高偏强和偏西也对冷空气的向南推进起了阻挡作用;印-缅槽的持续偏强和西太平洋副高的偏强共同使暖湿空气源源不断地输送到华南地区,有利持续降水的发生,为冰冻造成了条件。对于1998年夏季长江流域的特大洪涝的发生,多个环流系统的异常包括:夏季西南季风涌的活动,西太平洋副热带高压活动,北方冷空气活动和青藏高原对流系统东传的共同作用。对于2009/2010年冬季云南的极端干旱灾害的发生,多个环流系统的异常包括:对流层高层中东地区副热带西风急流减弱,影响Rossby波的活动,不利于青藏高原-孟加拉湾槽的建立;西太平洋副热带高压偏强、位置略为偏南,对低层水汽输入云南起到抑制作用;NAO的负异常所导致的遥相关波列异常,使得东亚北方冷空气活动偏东,不易到达云南地区,还使得南支槽偏弱,暖湿气流也不易到达云南地区。ENSO虽然对中国天气气候变化有相当重要的影响,但并非每次异常天气气候事件的发生都是它的直接影响。对于ENSO影响必须具体分析,才能决定它在异常事件、特别是极端天气气候事件中的确切作用。 展开更多
关键词 大气环流系统组合性异常 持续雨雪冰冻天气 长江流域洪涝 云南极端干旱 ENSO影响
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一种新的线性回归模型及其应用示例 预览
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作者 陈璇 游小宝 +2 位作者 郑崇伟 孙威 谢胜浪 《大气科学》 CSCD 北大核心 2019年第2期389-400,共12页
回归分析是统计分析中常用的方法之一。传统的回归模型不具备全域分析能力,而变量场之间的关系多采用SVD(Singular Value Decomposition)进行分析,与传统的回归分析有所脱节。更为广义的线性回归模型是传统线性回归模型的延拓,在标量情... 回归分析是统计分析中常用的方法之一。传统的回归模型不具备全域分析能力,而变量场之间的关系多采用SVD(Singular Value Decomposition)进行分析,与传统的回归分析有所脱节。更为广义的线性回归模型是传统线性回归模型的延拓,在标量情况下,该模型可转化为传统线性回归模型。该模型的基本特征包含乘法不可互易性、等价于传统线性回归(因子项为标量时)、可分析性、延拓性、降维特征及容错性等。该模型解决了传统的线性回归模型不具备全域分析能力及模型表达能力受限于模型维数的现实问题。本文采用了NCEP(National Centers for Environmental Prediction)降水、高度场、风场月平均资料及国家气候中心西太平洋副热带高压指数资料,利用该模型和传统回归方案进行对比分析,分析结果表明,该模型具有一定的实用参考价值。 展开更多
关键词 线性回归 统计 更为广义
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