A View of Earth System Model Development          下载免费PDF全文

WANG Bin  ZHOU Tianjun  YU Yongqiang  Bin WANG 《Acta Meteorologica Sinica》2009,23(1):1-17

This paper gives a definition of earth system model and shows three development phases of it, including physical climate system model, earth climate system model, and earth system model, based on an inves- tigation of climate system models in the world. It provides an expatiation on the strategic significance of future development of earth system model, an introduction of some representative scientific research plans on development of earth system model home and abroad, and a review of its status and trends based on the models of the fourth assessment report （AR4） ofthe Intergovernmental Panel on Climate Change （IPCC）. Some suggestions on future development of earth system model in China are given, which are expected to be helpful to advance the development.  相似文献   

Advance and prospectus of seasonal prediction: assessment of the APCC/CliPAS 14-model ensemble retrospective seasonal prediction (1980–2004)     

Bin Wang  June-Yi Lee  In-Sik Kang  J. Shukla  C.-K. Park  A. Kumar  J. Schemm  S. Cocke  J.-S. Kug  J.-J. Luo  T. Zhou  B. Wang  X. Fu  W.-T. Yun  O. Alves  E. K. Jin  J. Kinter  B. Kirtman  T. Krishnamurti  N. C. Lau  W. Lau  P. Liu  P. Pegion  T. Rosati  S. Schubert  W. Stern  M. Suarez  T. Yamagata 《Climate Dynamics》2009,33(1):93-117

We assessed current status of multi-model ensemble (MME) deterministic and probabilistic seasonal prediction based on 25-year (1980–2004) retrospective forecasts performed by 14 climate model systems (7 one-tier and 7 two-tier systems) that participate in the Climate Prediction and its Application to Society (CliPAS) project sponsored by the Asian-Pacific Economic Cooperation Climate Center (APCC). We also evaluated seven DEMETER models’ MME for the period of 1981–2001 for comparison. Based on the assessment, future direction for improvement of seasonal prediction is discussed. We found that two measures of probabilistic forecast skill, the Brier Skill Score (BSS) and Area under the Relative Operating Characteristic curve (AROC), display similar spatial patterns as those represented by temporal correlation coefficient (TCC) score of deterministic MME forecast. A TCC score of 0.6 corresponds approximately to a BSS of 0.1 and an AROC of 0.7 and beyond these critical threshold values, they are almost linearly correlated. The MME method is demonstrated to be a valuable approach for reducing errors and quantifying forecast uncertainty due to model formulation. The MME prediction skill is substantially better than the averaged skill of all individual models. For instance, the TCC score of CliPAS one-tier MME forecast of Niño 3.4 index at a 6-month lead initiated from 1 May is 0.77, which is significantly higher than the corresponding averaged skill of seven individual coupled models (0.63). The MME made by using 14 coupled models from both DEMETER and CliPAS shows an even higher TCC score of 0.87. Effectiveness of MME depends on the averaged skill of individual models and their mutual independency. For probabilistic forecast the CliPAS MME gains considerable skill from increased forecast reliability as the number of model being used increases; the forecast resolution also increases for 2 m temperature but slightly decreases for precipitation. Equatorial Sea Surface Temperature (SST) anomalies are primary sources of atmospheric climate variability worldwide. The MME 1-month lead hindcast can predict, with high fidelity, the spatial–temporal structures of the first two leading empirical orthogonal modes of the equatorial SST anomalies for both boreal summer (JJA) and winter (DJF), which account for about 80–90% of the total variance. The major bias is a westward shift of SST anomaly between the dateline and 120°E, which may potentially degrade global teleconnection associated with it. The TCC score for SST predictions over the equatorial eastern Indian Ocean reaches about 0.68 with a 6-month lead forecast. However, the TCC score for Indian Ocean Dipole (IOD) index drops below 0.40 at a 3-month lead for both the May and November initial conditions due to the prediction barriers across July, and January, respectively. The MME prediction skills are well correlated with the amplitude of Niño 3.4 SST variation. The forecasts for 2 m air temperature are better in El Niño years than in La Niña years. The precipitation and circulation are predicted better in ENSO-decaying JJA than in ENSO-developing JJA. There is virtually no skill in ENSO-neutral years. Continuing improvement of the one-tier climate model’s slow coupled dynamics in reproducing realistic amplitude, spatial patterns, and temporal evolution of ENSO cycle is a key for long-lead seasonal forecast. Forecast of monsoon precipitation remains a major challenge. The seasonal rainfall predictions over land and during local summer have little skill, especially over tropical Africa. The differences in forecast skills over land areas between the CliPAS and DEMETER MMEs indicate potentials for further improvement of prediction over land. There is an urgent need to assess impacts of land surface initialization on the skill of seasonal and monthly forecast using a multi-model framework.  相似文献   

与广东持续性干旱事件有关的两类海温异常型   总被引：5，自引：1，他引：4       下载免费PDF全文

林爱兰  郑彬  谷德军  李春晖  梁建茵 《高原气象》2009,28(5):1189-1201

利用1961\_2005年广东省86个常规地面观测站降水资料、 ERSST全球月平均海温资料以及NCEP/NCAR 大气多要素再分析资料, 分析了广东跨季节持续性干旱事件(下称广东干旱)与海温外强迫之间的关系及其物理过程。结果表明, 与广东干旱相关的海温异常有赤道东太平洋海温负异常型（即La Nia型）、 赤道中太平洋海温正异常型两种类型。约在1975年之前, 广东干旱基本上属于La Nia型; 在1975年之后, 除了La Nia型外, 赤道中太平洋海温正异常型干旱出现概率明显增加。可见, 在全球气候变暖的背景下, 广东干旱成因更复杂。近几年来广东干旱频繁发生, 与赤道中太平洋海温正异常型出现概率增加有关。La Nia型、 赤道中太平洋海温正异常型与广东干旱之间都存在物理上的联系, 不同的海温异常型对广东干旱影响的物理过程有所不同, 即使同一种海温异常型对不同季节的影响过程也有所不同, 然而所有物理过程最终都是通过改变和削弱降水所需的动力条件或水汽条件, 从而造成局地干旱的发生。  相似文献   

南疆一次强沙尘暴前后塔中近地面各气象要素的变化特征   总被引：6，自引：1，他引：5       下载免费PDF全文

李祥余  何清  黄少鹏  李帅  吴新萍  薛福民  田宏强  康国胜  郑伟 《高原气象》2009,28(3):652-662

利用塔克拉玛干沙漠腹地塔中站2006年4月10日一次强沙尘暴前后连续5天地面、土壤中、以及80 m高塔站梯度观测系统的各气象要素资料,详细地分析了该沙尘暴前后不同沙尘天气日各要素的变化特征.结果表明:这次沙尘暴是南疆气温持续回暖、热低压强烈发展、沙尘暴和浮尘天气持续时间长的一次南疆东灌型强沙尘暴过程.温、湿廓线在沙尘暴过境时,因强湍流交换,整个近地层大气基本上处于中性层结,沙尘暴日为降温增湿的过程;沙尘暴日前后大气层结发生了转变,破坏了晴天正常的逆温、逆湿结构.风速廓线在沙尘暴日满足对数律关系,而在沙尘暴日前后的天气里,风速较小,规律性差.沙尘暴过境时0O cm和5 cm地温变化趋势与1.5 m气温相似,过境前1.5 m气温比5 cm地温达到峰值的时间约提前1～2 h,过境后反而又滞后1～2 h.  相似文献   

2008年北京奥运会期间大气气溶胶物理特征分析   总被引：5，自引：0，他引：5  

陈林  石广玉  秦世广  陈彬  陈丽琼  陈焕森 《气候与环境研究》2009,14(6):665-672

应用MODIS卫星的气溶胶产品资料和地面的光学粒子计数器的资料,对比分析了北京地区2006、2007、2008年7～9月的气溶胶光学厚度、细粒子光学厚度、Angstrom指数、气溶胶粒子数浓度谱及体积谱,发现2008年北京奥运会期间(7月20日～9月20日)的气溶胶光学厚度比2006、2007年同期明显降低,气溶胶细模态光学厚度占总光学厚度的比上升,Angstrom指数上升,气溶胶细粒子数浓度没有明显相对变化,而粗粒子数浓度则减少约50%.利用大气标高,将MODIS反演的气溶胶柱的质量浓度转化为地面气溶胶质量浓度.用粒子计数器得到的体积谱,在假定气溶胶粒子密度的情况下,计算出其质量浓度.将这两种方法得到的气溶胶质量浓度与国家环境保护部公布的空气质量指数换算得到的可吸入颗粒物(PM10)质量浓度进行比较.结果表明:北京奥运期间空气质量总体达到了国家二级空气质量标准;与2006、2007年同期相比,2008年气溶胶PM10质量浓度明显下降,而这主要是由气溶胶粗粒子的减少引起的.  相似文献   

陆面气温资料的一种推广三维变分同化方法及其在简化情形的检验     

张海玲  王斌  毛嘉富 《气候与环境研究》2009,14(3):273-283

发展了一种同化窗口为1个月的陆面气温推广三维变分资料同化方法,并建立了逐日资料到月平均资料的观测算子.作为对该同化方法的初步检验,以2000年1月中国陆地区域时间分辨率低、空间分辨率较高且在高原地区与台站观测资料比较接近的CRU(Climate Research Unit)月平均陆面气温资料作为观测,以时间分辨率高、空间分辨率较低且在高原地区与台站资料有较大误差的NCEP逐日气温资料作为背景场,采用背景误差协方差矩阵(简称B矩阵)的两种简化对角形式进行同化试验,得到高时空分辨率的格点陆面气温分析场,并进行对比分析和均方根误差检验.结果显示,由两种简化形式得到的逐日资料和月平均资料的质量均得到改善,在我国东南和中部大部分地区与台站观测基本一致,在青藏高原、新疆等台站稀疏地区与地形对应良好,为M-SDGVM模型或其他陆面过程模式高质量陆面气象驱动场的准备提供了一种新的手段.尤其在B矩阵中考虑了方差逐日变化的简化形式所得到的分析场整体上要优于不考虑的,这为最终在B矩阵中考虑协方差(即对推广三维变分同化不作简化)进一步改进同化效果打下了基础.  相似文献   

冰雪灾害对吉安市青原区森林资源危害及恢复措施     

李彬  李如珠  曾正泉 《气象与减灾研究》2009,32(3):48-51

2008年的低温冻雨冰雪灾害性天气对吉安市青原区林业生产造成了极大损失。以青原区8个乡镇森林为调查对象,调查不同区域、不同海拔、不同坡度、不同林种、不同树种的受灾若干特征,了解各种树种的防御雪灾的能力,提出恢复重建的具体措施,认为需要政府支持、科学经营和加强管护。  相似文献   

一次强对流的三维数值模拟分析   总被引：3，自引：3，他引：0  

张晶晶  于华英  吴彬 《气象与减灾研究》2009,32(1):39-45

利用中国科学院大气物理研究所的完全弹性三维雹云数值模式（IAP—CSM3D）,对2007年7月21日发生在湛江的一次强对流进行数值模拟,分析了强对流的气流结构、垂直涡度、雷达回波及含水量分布变化特征。结果表明,模拟的回波最大强度与雷达实测结果较吻合。模拟的强对流发展阶段气流结构的典型特征为下层水平辐合,上层水平辐散,气流在5km高度发生转向;处于成熟阶段的底层辐合比发展阶段的更强。随着时间的推移,近地层气流先辐合后辐散,下沉辐散气流一直持续到冰雹云消散。模拟的风暴云高含水量中心与强回波中心相对应,出现在上升气流最大区域附近,这说明该风暴云的动力场与物质场配合较好。  相似文献   

2006年东亚夏季风活动特征与我国东部雨带分布   总被引：4，自引：1，他引：3  

林爱兰  郑彬  谷德军  李春晖  梁建茵 《热带气象学报》2009,25(2):129-140

利用1979—2006年NCEP/NCAR大气月平均资料、OLR对流和CMAP降水日平均资料,从季节平均、月平均、季节内振荡不同时间尺度分析了2006年东亚夏季风活动特征及其与雨带分布之间的联系。结果表明,2006年东亚夏季风爆发时间正常,而夏季风推进过程存在异常：前沿在华南地区和华北地区维持时间偏长、在长江流域维持时间偏短,夏季风极端北界偏北,这种推进异常与南海夏季风强度偏强有关。南海夏季风强度偏强及推进过程异常导致东亚夏季(6—8月)降水为Ⅰ类雨带分布,即长江流域降水偏少,华南、黄淮流域-朝鲜半岛-日本中南部降水偏多。从月时间尺度看,2006夏季各月都具有南海地区夏季风强度偏强、前沿位置偏北和偏东的异常趋势;西太平洋副热带高压6月偏西偏南,7、8月偏北,在这种异常形势下,长江流域6、7、8各月降水都偏少,华南地区各月以偏多为主,黄淮流域7、8月降水偏多。从季节内振荡看,2006年大气季节内振荡(ISO)纬向传播与气候平均相比具有特殊性,长江流域纬度带西传波和静止波偏弱,华南地区纬度带东传波和静止波偏强,ISO这种异常与夏季长江流域降水偏少、华南降水偏多有关。  相似文献   

背景场资料与参数化方案对暴雨预报的影响     

张利红  陈静  康岚  陈朝平  冯汉中  屠妮妮 《四川气象》2009,(2):19-25

利用GRAPES—meso模式和T213资料,对2007年7月18日发生在我国四川盆地和华东地区一次大暴雨过程进行多组数值试验,以分析侧边界资料、驱动资料的垂直分辨率、模式积分区域、云物理参数及边界参数对GRAPES—nleso模式降水预报影响。试验结果表明：（1）侧边界资料对模式降水预报结果影响较小,驱动GRAPES—meso的全球模式产品质量提高,降水预报结果越好;（2）驱动资料垂直分辨率的高低对降水预报结果影响较大,分辨率越高,预报能力越强,反之越弱;（3）模式积分区域对降水预报结果也有明显影响,区域越大,降水预报未必总是最好;（4）物理过程和边界参数试验表明,WSM6方案与KFeta方案组合的24小时降水预报与实况更接近。  相似文献