中国夏季降水模态时间稳定性和统计降尺度预测研究

【摘要】夏季降水是我国短期气候预测中的重点和难点，目前全国范围的预测水平依然不够理想，因而从全局角度出发，深入研究降水时空变化规律，与环流场之间的关联，及其影响因子，对理解降水变化的成因和提高降水预测水平有重要意义。本文利用中国160个台站降水观测资料、NCEP/NCAR再分析资料以及CFSv2.0模式资料，通过空间和时间稳定性判据，研究了中国夏季降水异常前四个EOF模态的特征和时间稳定性，重点讨论了东亚夏季风环流相互作用对主要降水模态的影响，关键环流指数对降水模态的潜在预测能力。在此基础上，评估了CFSv2.0模式对中国夏季降水的潜在预测水平。主要结论如下：（1）当预测时效为一年，中国夏季降水距平前四个EOF模态表现出显著的稳定性。若PC系数完全预测准确，则降水潜在的可预测站点主要位于黄河以南地区，理想预测与观测降水之间的距平相关系数（AnomalyCorrelationCoefficient，ACC）为0.6左右。相对而言，降水距平百分率各模态的时间稳定性易受极端降水事件影响，当人为削弱这种影响后，前三个模态在预测时效为一年时稳定，潜在的可预测站点均匀分布，理想预测与观测降水之间的ACC为0.5。随着预报时效增加，降水距平和距平百分率后三个EOF模态的时间稳定性下降，预示着EOF方法对未来两年以上降水的预测能力将会明显下降。（2）降水距平前四个模态变化与环流场相关关系显著且稳定。本文定义的相互正交的环流指数时间变化对降水前4个模态PC系数有较好的指示意义，预示着对中国夏季降水有较大的潜在预测能力。其中，前冬季环流指数的降水历史回报场的大多数站点时间相关系数（TemporalCorrelationCoefficient，TCC）大于0，33年交叉检验的平均ACC约0.29；夏季环流指数回报场中TCC大于0的站点更多，ACC约0.34。（3）研究发现，东亚夏季风环流三维结构变化与中国夏季降水表现出较好的协同稳定变化关系。中国夏季降水年际变化主要受到200hPa和850hPa风场的影响，高低层和南北向季风环流成员之间相互作用共同决定了中国夏季降水空间分布。其中，西太平洋副热带高压，南亚高压和蒙古气旋构成了东亚夏季风的“齿轮耦合”形态，其空间结构的年际变化导致了中国夏季降水模态的多样性。（4）CFSv2.0能预测中国夏季降水的大致趋势，但是预测的准确率较低；模式预测的降水主要模态、环流场与降水之间的关系与观测结果相差较大；基于CFSv2.0模式环流的统计降尺度降水预报结果不够理想，与观测场差异较大，两者TCC的显著相关点较少，且有负值区域，而ACC不足0.1。
【作者】庞轶舒；
【导师】祝从文；
【作者基本信息】中国气象科学研究院，气象学，2014，硕士
【关键词】中国夏季降水异常；EOF模态；时间稳定性；模式评估；

【参考文献】
[1]冒九妹.基于异构信息网络的协同过滤推荐技术研究[D].苏州大学,管理科学与工程,2014,硕士.
[2]姚丽.江苏省房地产业的投入产出分析[D].南京财经大学,统计学,2012,硕士.
[3]荆德龙.新疆西天山尼新塔格铁矿床地质特征与矿床成因[D].长安大学,矿物学、岩石学、矿床学,2014,硕士.
[4]彭开文.妨害公务罪研究[D].吉林大学,刑法学,2014,硕士.
[5]邵兵.化合物DP抗肿瘤作用的实验研究[D].吉林大学,生物医学工程,2013,硕士.
[6]吴文昊.利用多向锻造加工调控ZK60镁合金组织和力学性能研究[D].重庆大学,材料工程（专业学位）,2014,硕士.
[7]宋伟.砂轮修整器整体式气浮导轨的动态性能研究[D].西安工业大学,机械制造及其自动化,2014,硕士.
[8]李智军,张晖,薛河.石墨烯纳米片及其场发射性能研究[J].化工新型材料,2010,S1:1-3.
[9]何光裕,赵宜涛,张建国,陈海群,汪信.水热法制备CoFe_2O_4/石墨烯复合物及其电化学性能[J].化工新型材料,2013,03:60-62.
[10]武卉.几类泛函微分方程的周期解和稳定性研究[D].广西民族大学,应用数学,2013,硕士.
[11]朱姗.船舶火灾事故应急物资优化配备问题研究[D].大连海事大学,交通运输规划与管理,2013,硕士.
[12]陈启军,王月娟,陈辉堂.基于PD控制的机器人轨迹跟踪性能研究与比较[J].控制与决策,2003,01:53-57.
[13]尤鑫,龚吉蕊,葛之葳,段庆伟,安然,陈冬花,张新时.两种杂交杨叶绿素荧光特性及光能利用[J].植物生态学报,2009,06:1148-1155.
[14]岳晓宁.生态批评视角下的《心是孤独的猎手》[D].郑州大学,英语语言文学,2013,硕士.
[15]姜波.信息技术与高中心理健康教育的整合实践研究[D].内蒙古师范大学,教育（专业学位）,2013,硕士.
[16]李彪.国有商业银行电子化发展的思考[J].现代商业银行,2002,09:28-30.
[17]程微微.安徽省贫困地区学龄前儿童成长调查报告[D].安徽大学,社会工作,2014,硕士.
[18]陈少卉.恽寿平绘画中深藏若虚的遗民情怀[D].上海师范大学,美术学,2013,硕士.
[19]张丹丹.SM22α敲除小鼠血管细胞黏附和迁移活性增强[D].河北医科大学,生物化学与分子生物学,2014,硕士.
[20]李强.铁基纳米材料的制备及其与蛋白质的相互作用性质研究[D].华中师范大学,2014.
[21]盘娟梅.我国高等教育助学贷款研究[D].湖南师范大学,教育经济与管理,2004,硕士.
[22]刘小光.林木根系与土壤摩擦锚固性能研究[D].北京林业大学,结构工程,2013,硕士.
[23]辛海霞.中小企业资本结构优化研究[D].长安大学,会计学,2014,硕士.
[24]蔡云莹.正向形容词的对外汉语教学[D].西北大学,语言学及应用语言学,2014,硕士.
[25]李克占.钢管混凝土拱桥转体施工控制研究[D].长安大学,建筑与土木工程（专业学位）,2014,硕士.
[26]王新华.中国粮食贸易问题研究综述[J].上海商学院学报,2013,03:25-29.
[27]刘正江.船舶避碰过程中的人的可靠性分析[D].大连海事大学,2004.
[28]范哲.慈善捐赠视角下我国遗产税开征研究[D].兰州商学院,经济法,2014,硕士.
[29]陈晓娜.一种改进的抛物线插值射线追踪法[D].燕山大学,凝聚态物理,2014,硕士.
[30]杜军.基于J2EE的咨询公司办公自动化系统设计与实现[D].吉林大学,软件工程,2014,硕士.
[31]岳文剑.基于传感网络的交通数据采集平台研究[D].大连理工大学,2005.
[32]屈文婷.用于乙醇制丙烯反应的Zn/Hβ催化剂积碳行为研究[D].西北大学,能源化工,2014,硕士.
[33]孙祥娥,高军,凌云,孙德胜,林吉祥.利用WalkawayVSP和全方位地面地震数据求取各向异性参数[J].石油地球物理勘探,2010,S1:172-175+240+256.
[34]王珂玮.基于双目立体的目标测量[D].吉林大学,信号与信息处理,2013,硕士.
[35]王超.海峡两岸建立军事安全互信机制研究[D].南京大学,中国近现代史,2013,硕士.
[36]黄青.基于生态足迹的区域生态安全动态变化研究[D].陕西师范大学,自然地理学,2004,硕士.
[37]本报记者姚运　李红梅.华丽家族资本再腾挪[N].中国房地产报,2013-03-04A08.
[38]吴国雄.碳平衡法直接还原度计算公式的修正[J].炼铁.2000(01)
[39]丁洋.食用油中磷脂总含量的红外快速检测研究[D].浙江工业大学,2013.
[40]郭东龙.碳纤维增强陶瓷基复合材料抗氧化涂层制备与性能研究[D].哈尔滨工业大学,材料学,2014,硕士.
[41]张珂,王澜静,焦玲洁,贺晶.产后盆底功能障碍性疾病与盆底肌收缩力及其相关因素分析[J].实用妇产科杂志,2014,10:757-759.
[42]陆嘉惠,吕新,梁永超,林海荣.新疆胀果甘草幼苗耐盐性及对NaCl胁迫的离子响应[J].植物生态学报,2013,09:839-850.
[43]陈琼.追寻新技术足迹——十年技术演变历程[J].IT经理世界,2010,21:44-47.
[44]翁剑峰.乙苯脱氢制苯乙烯过程建模与优化[D].华东理工大学,过程系统工程,2013,硕士.
[45]罗红峰.我国住宅专项维修资金制度研究[D].吉林大学,法律,2014,硕士.
[46]周广学.1-3型PZT/Epoxy压电复合材料研究[D].哈尔滨工业大学,材料加工工程,2013,硕士.
[47]贠栋.质谱数据库中醇醚类的物质数据挖掘及质谱检索算法在中药中的应用[D].中南大学,2004.
[48]周蕾蕾.初中信息技术教学中优化情境导入的应用[D].山东师范大学,教育,2012,硕士.
[49]张璐.师范生自身因素对教育学课课堂教学效果的影响研究[D].河北师范大学,教育经济与管理,2012,硕士.
[50]王珺琦.长春高新区产业集群发展研究[D].吉林大学,马克思主义发展史,2014,硕士.