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1.
一种求解贝叶斯模型平均的新方法 总被引：2，自引：0，他引：2
贝叶斯模型平均（Bayesian model averaging,BMA）是最近提出的一种用于多模式集合预报的统计方法.进行贝叶斯模型平均需要准确估算模型集合中每个竞争模型的权重与方差,经常采用的方法是期望最大化（Expectation-Maximization,EM）方法与马尔可夫链蒙特卡洛（Markov Chain Monte Carlo,MCMC）方法,两种方法各有优劣.本文首先对BMA的（对数）似然函数进行改进使之无需BMA权重之和为1的显式约束,并利用一种有限记忆的拟牛顿优化算法（LBFGS-B）对其进行极大化,由此提出了一种求解贝叶斯模型平均的新方法（BMA-BFGS）.采用三个陆面模式进行的土壤湿度多模式数值模拟试验表明：在计算精度方面,BMA-BFGS的精度与MCMC方法几乎一致,优于EM算法;在计算耗时性方面,BMA-BFGS的计算耗时与EM算法相当,远小于MCMC方法. 相似文献
2.
青藏高原是全球变化研究的热点区域,气候模式模拟是研究该区域气候变化的重要数据来源。本文使用基于中国地面台站的插值格点数据集(CN05.1),对国际气候耦合模式第5次比较计划(CMIP5)及其高分辨率统计降尺度数据集(NEX-GDDP)中15个模式1966-2005年间的逐日最高/最低气温、降水和平均风速在青藏高原区域的模拟能力进行了评估。使用多领域间影响模型比较计划(ISI-MIP)的偏差校正方法对上述数据进行了训练和验证,并对未来时期模式数据进行了校正。研究表明:(1)训练时期(1986-2005年),NEX-GDDP高估了日最高气温(1.04℃)和日最低气温(0.23℃),低估了日降水量(-0.11 mm),CMIP5低估了日平均风速(-0.11 m·s-1)。年/季平均值/总量和极端值存在较大偏差。(2)校正后,验证时期(1966-1985年)各变量逐日数据的相关系数提高(除气温外),均方根误差下降,平均偏差幅度减小。各变量的年/季平均值/总量和极端值的偏差大幅减小。(3)对于未来时期(2006-2095年),校正过程保留了原有数据年/季平均值/总量和极端值的变化趋势,调整了各要素平均值/总量和极端值的基准值和空间分布特征,以更准确地衔接历史时期的规律,可为该地区未来气候变化及其影响研究提供重要参考。 相似文献
3.
设计了IAP (InstituteofAtmosphericPhysics,ChineseAcademyofSciences)AGCM III,对其动力框架作说明和检验 ,时间积分采用改进的非线性迭代法。用Rossby Haurwitz波对框架进行了波型检验、能量检验和波速检验。结果表明 ,非线性迭代 3次的时间积分方案具有较好的稳定性 ,能够有效地抑制短波 ,同时对长波的歪曲较小 ,且时间积分步长可放得较大 ;该框架能够较长时间地保持Rossby Haurwitz 4波波型 ,在积分过程中能够较高精度地保持总有效能量守恒 ;模式计算的Rossby Haurwitz波速为每天西传 1 5个经度 ,这与理伦值很接近。 相似文献
4.
利用观测气象数据集（CN05.1）、地表水文数据集（VIC-CN05.1）以及大气再分析数据（JRA55）分析了我国西北地区1961-2016年暖季（5-9月）陆地水分收支的长期和年代际变化特征。通过对陆地水分收支（Land Water Availability，LWA）时间序列作Mann-Kendall突变检验，将1961-2016年划分为3个时段进行进一步分析（P1：1961-1978年；P2：1979-2008年；P3：2009-2016年）。主要结论如下：在1961-2016年间西北地区LWA呈上升趋势，区域平均的LWA时间序列具有明显的年代际特征。三个时段的LWA距平百分率分别为-5.45%、-0.46%和13.99%，总体表现为"减少-不变-增加"的特征，尤其是近些年地表水资源增加明显。三个时段的LWA距平百分率空间分布差异显著，尤其在新疆中部、甘肃东部和陕西。西北地区总体上水汽通量输送和垂直速度与降水年代际变化特征基本一致，且区域特征明显。西北地区蒸发受降水、向下长波辐射通量和风速变化影响显著。 相似文献
5.
大气和植被生态及土壤系统水文过程相互作用的一些研究 总被引：9，自引：1，他引：8
利用我国测站的降水资料、卫星测得的OLR和高云量资料、SST和137°E次表层海温资料以及NCEP/NCAR再分析资料,分析了东亚夏季风的爆发和北进的年际变化特征及其与热带西太平洋热状态的关系.分析结果表明:当春季热带西太平洋处于暖状态,菲律宾周围对流活动强,在这种情况下,南海上空对流层下层有气旋性距平环流,西太平洋副热带高压偏东,从而使得南海夏季风爆发早;并且,当夏季热带西太平洋也处于暖状态,菲律宾周围对流活动也很强,在这种情况下,西太平洋副热带高压北进时,在6月中旬和7月初存在明显的突跳,从而使得东亚季风雨带在6月中旬明显由华南北跳到江淮流域,并于7月初由江淮流域北跳到黄河流域、华北和东北地区.这将引起江淮流域和长江中、下游夏季风降水偏少,并往往发生干旱,而黄河流域、华北和东北地区的夏季降水正常或偏多.相反,当春季热带西太平洋处于冷状态,菲律宾周围对流活动弱,在这种情况下,南海上空对流层下层有反气旋性距平环流,西太平洋副热带高压偏西,从而使得南海夏季风爆发晚;并且,当夏季热带西太平洋也处于冷状态,菲律宾周围对流活动也很弱,在这种情况下,西太平洋副热带高压北进时,在6月中旬或7月初向北突跳并不明显,而是以渐进式向北移动,从而使得东亚季风雨带一直维持在长江流域和淮河流域.这将引起此两流域夏季风降水偏多,并往往发生洪涝,而黄河流域、华北和东北地区的夏季降水偏少,发生干旱.作者还从非线性多平衡态动力理论说明了菲律宾周围对流活动强弱对西太平洋副热带高压北进时以突跳或渐进式向北移动起到重要作用. 相似文献
6.
1901~2013年GPCC和CRU降水资料在中国大陆的适用性评估 总被引：2，自引：0，他引：2
利用1901~2013年中国大陆地区的气象台站实测降水资料,对东英吉利（East Anglia）大学气候研究中心（Climatic Research Unit,CRU）和全球降水气候中心（Global Precipitation Climatology Centre,GPCC）的降水资料分别从季节、年际和年代际尺度上进行了评估。结果表明：1961~2013年CRU与GPCC降水资料均能较准确地描述中国大陆地区的降水特征,且在东部较西部地区、夏季较冬季与站点实测降水情况更为一致。将中国大陆划分为不同区域并在其季节、年际和年代际时间尺度上通过比较降水偏差绝对值的百分比、均方根误差和相关系数等统计量后发现：CRU在青藏高原和其它较大的山脉附近与站点实测降水的差别较大,且年均降水趋势在西北一带的阿尔金山脉、黄土高原、东南地区和长江下游地区,比实测降水的年均趋势小、甚至出现趋势相反的情况。此外,CRU降水的年代际变化趋势也偏小。而GPCC数据不论是降水量还是降水趋势都更接近实际情况。在1901~1961年,通过与65个长期气象观测站点的降水时间序列比较发现,CRU在110°E以西地区与站点观测的降水资料间的差别较大,而GPCC与站点观测资料的吻合较好。最后,利用1961~2013年两套降水资料和站点实测资料分别计算了标准化降水指数（SPI）,简单分析了中国大陆地区的干旱变化,发现GPCC对旱涝的时空变化特征的描述比CRU更接近站点实际观测;并且CRU也没有反映出1997年夏季中国地区出现的严重干旱情况,而GPCC较为准确地反映出了这一干旱事件特征。因此,本文的研究结果认为,就中国大陆地区长时期降水资料而言,GPCC的适用性优于CRU。 相似文献
7.
正自然变化和人类活动已大大改变了土地覆盖格局,而土地利用/覆盖变化(Land Use and Land Cover Change,LULCC)反馈引起的气候要素的变化也不容忽视~([1-3])。研究表明:LULCC对全球平均气候影响较小,但对区域/局地气候影响显著~([4-5])。森林砍伐已经并将导致高纬度地区变冷和热带地区变暖,并给中纬度地区的气候变化带来更大的不确定性~([6-8])。 相似文献
8.
本文利用中国科学院大气物理研究所地球系统模式CAS-ESM和NCAR CESM中的气候系统模式开展了一系列不同物理参数化方案和水平分辨率的模拟试验,并针对欧亚大陆逐日降水特征模拟性能进行分析研究。本研究进行了四组时长为19年（1998～2016年）的AMIP（Atmospheric Model Intercomparison Project）数值积分试验:在1.9°×2.5°的低分辨率下NCAR CESM模式使用CAM5物理参数化方案组合（记为CESM）,在1.4°×1.4°的低水平分辨率下CAS-ESM模式使用CAM4与CAM5两种不同物理参数化方案组合（依次记为Lcam4和Lcam5）,在0.5°×0.5°的高水平分辨率下CAS-ESM模式使用CAM5物理参数化方案（记为Hcam5）。通过与GPCC（Global Precipitation Climatology Centre）、CMORPH（CPC MORPHing technique）观测资料比较,两个模式较好地再现了平均降水特征和极端降水的气候态,但模式的降水频率偏大、降水强度偏弱。CESM的大雨日数与观测较为接近,Hcam5模拟的日最大降水量与观测最接近。针对CAS-ESM模式,不同物理参数化方案和水平分辨率均对降水特征产生影响,其中提高分辨率对降水特征的模拟有显著的改进。Lcam4和Lcam5相比,Hcam5显著提高了极端降水的模拟性能。在欧亚大陆中高纬地区,Lcam4的降水频率高于Lcam5;而在中国东部,Hcam5的降水频率比Lcam5小,与GPCC偏差更小。进一步分析的结果表明,与Lcam5相比,在欧洲地区Lcam4中的大尺度降水较多,水汽输送更强。在中国东部,Hcam5中对流性降水频率比Lcam5更小,而大尺度降水和水汽输送更大,使得高分辨率的模拟试验性能提高。 相似文献
9.
Intermediately Complex Models for the Hydrological Interactions in the Atmosphere-Vegetation-Soil System 总被引：1，自引：0，他引：1
This paper investigates the hydrological interactions in the atmosphere-evegetation-soil system by using the bucket model and several new simplified intermediately complex models. The results of mathematical analysis and numerical simulations show that these models, despite their simplicity, can very clearly reveal the essential features of the rather complex hydrological system of atmosphere-ecosystem-soil. For given atmospheric variables, these models clearly demonstrate multiple timescales, the “red shift” of response spectra, multi-equilibria and limit cycles, bifurcation, abrupt change, self-organization, recovery, “desertification”, and chaos. Most of these agree with observations. Especially, the weakening of “shading effect” of living canopy and the wilted biomass might be a major mechanism leading to the desertification in a relatively short period due to overgrazing, and the desertification in a relatively long period or in climate of change might be due to both Charney’s mechanism and the shading effect. These ideas could be validated with further numerical simulations. In the paper, some methods for improving the estimation of timescales in the soil water evolution responding to the forcing are also proposed. 相似文献
10.
One deficiency of the NCAR Community Land Model (CLM3) is the disappearance of the simulated snow even
in the middle of winter over a boreal grassland site due to unrealistically modeled high downward turbulent fluxes.
This is caused by the inappropriate treatment of the vertical snow burial fraction for short vegetation. A new snow
burial fraction formulation for short vegetation is then proposed and validated using in situ observations.
This modification in the CLM3 largely removes the unrealistic surface turbulent fluxes, leading to a more reasonable
snowmelt process, and improves the snow water equivalent (SWE) simulation. Moreover, global offline simulations
show that the proposed formulation decreases sensible and latent heat fluxes as well as the ground temperature
during the snowmelt season over short vegetation dominant regions. Correspondingly, the SWE is enhanced, leading
to the increase in snowmelt-induced runoff during the same period. Furthermore, sensitivity tests indicate that
these improvements are insensitive to the exact functional form or parameter values in the proposed formulation. 相似文献