【摘要】：新世紀(jì)以來(lái),全球變暖背景下頻發(fā)的極端天氣、氣候事件呈現(xiàn)出爆發(fā)范圍廣且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn),使得目前的短期天氣預(yù)報(bào)已不能滿足社會(huì)的需求,所以繼續(xù)深入的開(kāi)展10-30天延伸期預(yù)報(bào)的相關(guān)研究仍然是十分有必要的,從而可以更好地消除或減少重大的災(zāi)難性天氣、氣候異常對(duì)人民生產(chǎn)生活造成的負(fù)面影響。本文基于將數(shù)值模式的狀態(tài)變量,將其劃分為可預(yù)報(bào)的穩(wěn)定分量與不可預(yù)報(bào)的混沌分量?jī)刹糠?主要對(duì)其可預(yù)報(bào)的穩(wěn)定分量特別加以研究,并進(jìn)一步將此方法延伸,提出以觀測(cè)得到的歷史資料為基礎(chǔ),從歷史資料中提取能夠很好表征10-30天延伸期尺度內(nèi)天氣系統(tǒng)主體信息的穩(wěn)定分量,認(rèn)為其可以解釋大氣系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的整體趨勢(shì)特征,從而避免了提取數(shù)值模式狀態(tài)變量的可預(yù)報(bào)分量時(shí)對(duì)于模式性能的依賴。同時(shí)具體的研究結(jié)論如下:1)對(duì)利用歷史資料來(lái)提取穩(wěn)定分量的方法進(jìn)行了改進(jìn),提出在提取穩(wěn)定分量方法的基礎(chǔ)上,需要進(jìn)一步考慮前期海洋外強(qiáng)迫對(duì)于氣候背景選取的作用,通過(guò)對(duì)極端事件前期海洋關(guān)鍵因子的選取,重新定義了與事件聯(lián)系更為緊密的氣候背景場(chǎng)。新方法能夠有效地提高異常型穩(wěn)定分量在個(gè)例分析中所占的比重,有利于研究對(duì)于環(huán)流系統(tǒng)中不同于氣候平均狀態(tài)的異常特征的分析,從而更加凸顯了異常型穩(wěn)定分量在異常事件中的作用。2)通過(guò)對(duì)2013年8月我國(guó)南方地區(qū)的持續(xù)高溫天氣以及2014年5月我國(guó)北方地區(qū)由初期的寒冷天氣向月末的高溫天氣轉(zhuǎn)變過(guò)程兩個(gè)個(gè)例的10-30天延伸期穩(wěn)定分量演變特征的分析,發(fā)現(xiàn)個(gè)例中異常型穩(wěn)定分量對(duì)應(yīng)基底的貢獻(xiàn)排序與氣候態(tài)基底的貢獻(xiàn)排序差別較大,而氣候態(tài)穩(wěn)定分量的對(duì)應(yīng)基底則差別較小,這說(shuō)明異常型穩(wěn)定分量能夠表征持續(xù)性異常過(guò)程中超過(guò)氣候描述所給出的信息之外的補(bǔ)充信息,這將更加有利于研究對(duì)于環(huán)流系統(tǒng)中不同于氣候平均狀態(tài)的異常特征,而氣候態(tài)穩(wěn)定分量只是體現(xiàn)了中高緯地區(qū)大尺度環(huán)流系統(tǒng)的調(diào)整,這進(jìn)一步說(shuō)明改進(jìn)方法的作用。3)利用改進(jìn)后提取穩(wěn)定分量的方法,基于不同ENSO位相的典型年個(gè)例,分析了不同季節(jié)所提取的延伸期穩(wěn)定分量的方差貢獻(xiàn)率(占總體方差的比重)在季節(jié)尺度內(nèi)隨時(shí)間的變化情況,證明穩(wěn)定分量對(duì)大氣的整體變化趨勢(shì)存在較好的記憶性。即穩(wěn)定分量能夠很好地表征10-30天尺度內(nèi)天氣系統(tǒng)的主體信息,并且這部分信息在之后的時(shí)間段內(nèi)有著非常好的穩(wěn)定性,能夠表征大氣系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的整體趨勢(shì)特征。4)基于穩(wěn)定分量對(duì)大氣的整體變化趨勢(shì)有著較好的記憶性,利用10-30天延伸期穩(wěn)定分量,對(duì)2001年以來(lái)歐亞大陸中緯度地區(qū)極端低溫事件頻繁發(fā)生,但海溫背景的不同的原因進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,拉尼娜海溫異常狀態(tài)下產(chǎn)生的整體氣候背景使得亞洲大陸中緯度地區(qū)建立并維持兩脊一槽的環(huán)流形勢(shì),引導(dǎo)冷空氣不斷沿槽區(qū)南下,同時(shí)對(duì)應(yīng)著對(duì)流層高層緯向西風(fēng)的減弱以及近地面層西伯利亞高壓的駐留,造成了冬季的持續(xù)低溫天氣。而厄爾尼諾型冷冬年雖然同樣是受到北半球中緯度地區(qū)兩脊一槽環(huán)流形勢(shì)的影響,但這種異常環(huán)流形勢(shì),僅僅是疊加在氣候背景之上顯著的長(zhǎng)時(shí)間的相對(duì)距平異常狀態(tài),表明厄爾尼諾的海溫背景并不是造成冷冬的直接原因。5)針對(duì)大氣系統(tǒng)可預(yù)報(bào)的穩(wěn)定分量特別加以研究,抓住其穩(wěn)定分量的主要特點(diǎn)可以提高對(duì)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和預(yù)測(cè)水平�；趶臍v史資料中提取的10-30天穩(wěn)定分量的理論,將其應(yīng)用于數(shù)值模式的延伸期預(yù)報(bào)中,并與模式原始的模擬結(jié)果進(jìn)行比較,診斷其對(duì)于模式預(yù)報(bào)水平的改進(jìn)能力,發(fā)現(xiàn)在模式模擬10天之后,改進(jìn)方案的預(yù)測(cè)技巧不論在何種海溫條件下均優(yōu)于原始方案,改進(jìn)方案的距平相關(guān)系數(shù)在延伸期時(shí)段內(nèi)仍維持在0.2左右,而原始方案距平相關(guān)系數(shù)幾乎為零。這說(shuō)明改進(jìn)試驗(yàn)在延伸期尺度內(nèi)對(duì)于模式的預(yù)測(cè)技巧有一定的提高,說(shuō)明隨著預(yù)報(bào)時(shí)間的延長(zhǎng),模式原初始場(chǎng)所提供的信息已經(jīng)逐漸耗散,而改進(jìn)試驗(yàn)中異常穩(wěn)定分量所表征的延伸期信息開(kāi)始產(chǎn)生作用,能夠較為有效地提升模式在之后時(shí)段內(nèi)的預(yù)測(cè)技巧。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P456

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2281309