短期气候预测

短期气候预测

本课程的主要内容：

气候系统及其预测的基本概念（第1章）；分析：第一章（孙）主要是名词解释和简答（简答为主）。

短期气候变化及其预测基础理论（第2—5章）；分析：重点考察部分，名词解释、简答和论述题均会涉及，着重掌握论述题。第二章（孙）（大气环流）是论述题考查的重点；第三章（李）重点考察名词解释；

第四章（李）考察重点在ENSO等相关内容；第五章（邓）名词解释或简答，无论述题。

短期气候预测的基本方法（第6—9章）；第六章（邓）考察可能性不大，名词解释或简答，无论述题；第七章只考察名词解释和简答，分值不多；第八章重在论述，掌握影响夏季降水的因子（东西南北中）；

第九章实在不知道该怎么考，那就认为不考吧，考到认栽。 短期气候变化的年代际背景（第10章）。第十章没东西可考。 本课程的目标：掌握短期气候变化及其预测的基本概念，基础理论和预测的基本方法，具有制作业务短期气候预测和进行研究工作的能力。

一、名词解释

1.现代气候：指气候系统在较长时间内的平均状态及其变化和变率，一般可用气候系统的平均值和高阶矩统计量（例如：方差，协方差等）来表示。

2.短期气候预测：目前，我国和世界上一些国家和地区把月、季和年

的气候变化和预测称为短期气候变化和预测。

3.大气环流：指大范围（水平尺度几千公里以上）长时间（几天以上）的大气运动的基本状况。（考察可能性较小）

4.平流层爆发性增温：大约每隔1年，北半球平流层具有西风的极地冷涡出现中断，仅仅几天时间，冷涡就出现变形而崩溃，与此同时，极地平流层大尺度增暖很快地使得经向温度梯度转换成相反方向，并建立一支绕极的东风急流。在500hPa上有时候几天之内增温能达到40k。这种现象就称为平流层爆发性增温。

5.南亚高压：中心位置冬季位于我国南海上空，夏季北移至青藏高原及伊朗高原上空，并发展成为一个西起大西洋，横跨亚非大陆，东至太平洋的巨大高压系统。

6.大气低频变化：大气中10天以上时间尺度的变化称为大气低频变化。

7.SIO(MJO)：MJO是热带ISO（大气中的季节内振荡）：是指大气中时间尺度为30-60天的准周期变化，因此也称为大气中的30~60天振荡；MJO：热带大气中的季节内振荡，指热带大气中时间尺度为30-60天的准周期变化，也称大气中的30~60天振荡。

8.QBO（TBO）：对流层中大气环流及地面气象要素的变化中几乎普遍存在着准两年振荡（QBO）现象。人们通常把季风环流、降水和海温等具有2~3年周期的年际变化称之为对流层准两年振荡（TBO）。

9.大气遥相关：指相隔一定时间和空间的气象变量或天气气候过程之间稳定相关的地理分布型。

10.厄尔尼诺（拉尼娜）：赤道中东太平洋每隔几年（3-7年）发生一次、持续时间长达半年以上的大范围的海表温度异常增暖（变冷）现象。厄尔尼诺和南方涛动其实是自然界中同一物理现象在两个方面的表现，体现在海洋中即为厄尔尼诺现象，反映在大气中即为南方涛动现象。ENSO是二者（厄尔尼诺和南方涛动）的综合。

11.南方涛动指数（SOI）：塔希提与达尔文港标准海平面气压差。当南方涛动指数为正时，东太平洋气压高于印度洋气压；当南方涛动指数为负时，东太平洋气压低于印度洋气压。

12.陆面过程：陆面过程（也称陆-气相互作用）是指发生在陆地表面的热力、动力、水文以及生物物理、生物化学等一系列复杂过程，以及这些过程与大气的相互作用。

13.气候数值模式：气候数值模式就是通过数值计算的方法对支配大气、海洋等不同气候系统分量或整个气候系统的基本方程组进行求解。再现过去、现在和将来的气候状态及其各种变化特征，从而揭示气候的形成与变化规律，对未来可能发生的气候变化做出估计。

14.气候敏感性试验：利用气候数值模式，通过设计不同的数值模拟或数值试验，来研究各种物理因子的异常变化影响气候形成和演变的物理过程和物理机制，通常被称为气候的敏感性试验。

15.预测时效：指发布预测（预报）结果与预测（预报）起报点之间的时间间隔。

16.气候漂移：由于模式误差的存在，模式长期积分会趋向于模式内在的统计平衡状态（即模式气候），这种与实际气候的偏差被称为系

统性误差或气候漂移。

17.集成预报：将两个以上模型的预测结果以统计方法集成为单一预测结果。

18.纬偏图：用给定时段的平均图减去同时段的纬圈平均值所得的差值图。纬圈上每一点的值减去所在纬圈的平均值。

二、简答题

1.气候系统的性质：（不稳定的均匀开放多尺度反馈）

a.全球性的开放系统（非孤立系统）；b.非均匀的热力—动力系统； c.多时间尺度变化系统（内部系统和外部系统）；d.不稳定的高度耗散系统 ;e.系统内存在着许多反馈过程。

2.气候系统及五大圈层：气候系统是由大气圈、水圈、岩石圈、生物圈和冰雪圈五大圈层组成的综合系统，五个圈层相互作用相互联系。气候系统既包括了大气和海洋等子系统内部的各种过程，也反映了各子系统间的相互作用。

⎧⎪⎪⎪气候基本稳定性⎪⎪6类⎧时间：⎪气候变化时空多尺度性⎨⎪⎩空间

⎪气候变化的随机性与非随机性⎪⎪周期性3.气候变化的特征⎨气候变化的周期性与非

⎪⎧持续性：冰期间冰期⎪⎪⎪⎧均值突变⎪⎪气候变化的持续性与突变性⎨⎪突变型⎪⎨变率突变⎪⎪⎪趋势突变⎪⎩⎩⎪⎪气候变化区域的同步性与不同步性⎪⎪⎩气候变化趋势

⎧内因（自由变化）⎪⎧⎧太阳辐射⎪⎪⎪⎪天文强迫⎨地球轨道⎪⎪⎪地球旋转速率⎪⎪⎪⎩⎪4.气候变化的原因⎨ ⎪外因（强迫变化）⎨⎧火山爆发⎪⎪⎪⎪⎪地文强迫⎪人类活动⎪⎨⎪⎪⎪地表变化⎪⎪⎪大陆漂移⎪⎪⎩⎩⎩

5.短期气候预测

⎧预报时效：月、季和年⎪⎧⎧数学统计⎪⎪⎪⎪统计⎨⇓⎪⎪⎪物理统计⎪⎪⎩⎪⎪⎪动力数值（确定论）⎪⎪⎪⎪⎪预报方法：⎨⎪⎧内结合→新的方程⎪⎪⎪⎪⎧PP⎪⎪⎪⎪⎪⎪MOS⎪动力-统计相结合⎨⎨⎪外结合→预报结果再统计⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪降尺度技术⎪⎪⎪⎪⎪⎩后处理技术⎩⎩⎪ ⎪⎪⎪预报对象：均值、距平

⎪预报因子：外部和内部⎪；取样分析或档案分析⎪使用资料：常规；试验⎪⎪预报结果：定性等级

⎪⎩预报评价：打分

6.统计预测的基本步骤：确定预报对象→分析预报因子→建立预测模型→后报试验（历史数据）→独立预报试验（实时数据）→业务试运行→改进提高

⎧太阳辐射⎪⎪地球自转

⎪地面摩擦作用：角动量⎪⎪7.控制大气环流的基本因子⎨ ⎧海陆差异地球表面不均匀性⎨⎪⎩地形作用⎪⎪大气自身的特殊尺度：准水平性⎪⎪线性相互作用⎩大气内部动力过程和非

⎧巨大的面积与质量⎪⎪辐射特性

8.海洋的基本特性⎪，海水是一种巨大的热惯性系⎨巨大的热惯性

⎪海水的流动性⎪⎪⎩海水热源的时空尺度大

统，是对大气进行非绝热加热的主要热源。

9.陆面过程研究中需要考虑哪几类过程？

⎧⎧热力过程⎪⎪⎪陆面物理过程⎪动量（摩擦）过程⎨⎪⎪水文过程⎪⎪⎪物质交换过程 ⎨⎩⎪⎪陆面生物化学过程

⎪⎪⎪⎩陆面生态过程

10.请列举对短期气候具有重要影响的陆面因子？简单描述其影响大气环流和气候的过程？

潜热⎧土壤湿度：地表蒸发，⎪辐射通量⎪土壤温度：感热通量，

⎪⎧反照率→感热⎪⎪⎪⎪地表径流→水文

⎪植被⎨陆面因子⎨ ⎪地表粗糙度→动量

⎪⎪蒸腾→潜热⎩⎪⎪⎧反照率效应⎪⎪积雪⎨积雪水分效应⎪⎪雪盖异常引起的大气异⎪常⎩⎩

11.简述陆面过程在气候预测中的重要性。

、物质及辐射⎧陆气交换：动量、热量⎪ ⎨下边界条件：源、汇项

⎪气候系统敏感性：地表反照率、土壤湿度、地表粗糙度等⎩

12.气候模式是如何分类的？列举常用的几类气候模式？

⎧理论气候模式⎪⎧大气环流模式⎪⎪⎪⎪海洋环流模式⎪⎪⎪ ⎨⎪海冰模式三维环流模式⎨⎪⎪陆面模式⎪⎪海气耦合模式⎪⎪⎪⎪⎪⎩区域气候模式⎩

13.什么是集合预报？构建集合预报方法有哪些？

→可考名词解释：集合预报（EPS）以概率的形式来认识大气预报状态，

而对所有可能的预报状态及这些预报状态的概率分布进行预报。由略微不同的初值或不同模式作出个别预报（预报成员）的集合。集合平均代表EPS确定性的预报结果，各成员对集合平均的散布或标准差

⎧初值扰动法⎪代表EPS的不确定性。方法⎨模式扰动法

⎪物理过程扰动⎩

14.中国夏季降水的三类雨型

⎧⎧黄河以北多雨⎪⎪I类（北方型）⎨江淮流域少雨⎪⎪江南南部至华南次多雨⎪⎩⎪⎪⎧黄河至长江多雨⎪II类（中间型） ⎨⎨雨⎩黄河以北、长江以南少⎪⎪⎧长江流域多雨⎪III类（南方型）⎨⎪区少雨⎩淮河以北及东南沿海地⎪⎪⎩

15.分析太平洋北美型（PNA）的环流形式及对北美冬季天气的可能影响。

PNA有四个活动中心：一个在夏威夷附近（20°N，160°W）；第二个在北太平洋海上（45°N,165°W）；第三个在艾伯塔（55°N,125°W）；最后一个活动中心在美国海湾海岸地区（30°N，85°W）。 表现为热带和副热带太平洋位势高度与北美西北部位势高度正相关，而与阿留申地区和美国东部的位势高度之间的反相关。PNA正位相：阿留申低压强度较强。

PNA能影响北美西部降水，冬季美国西部冷空气爆发等。

16.冬季北半球海平面气压有哪些遥相关型？

65︒N附近的冰岛低压和30︒N附近位于大西洋上空亚速尔高压⎧NAO（北大西洋涛动）：⎪关。⎪的海平面气压存在反相

⎪NPO（北太平洋涛动）：北太平洋南北方向上阿留申低压和太平洋高压存在着一个⎪振荡结构。⎪类似于跷跷板现象的的⎪区从印度洋到太平洋西部与热带太平洋东部的海平面气压⎨SO（南方涛动）：热带地

⎪之间，存在东西方向的反相关结构。⎪⎪AO（北极涛动）：北半球极地地区与北半球中高纬度地区的海平面气压之间存在南北⎪⎪方向的反相关结构。

⎪AAO（南极涛动）：类似北极涛动（AO）在南半球还存在南极涛动。⎩

17.冬季北半球500hPa位势高度上有哪些遥相关型？

⎧PNA（太平洋北美型）⎪⎪WA（西大西洋型）⎪⎨EA（大西洋东部型）

⎪EU（欧亚型）⎪⎪⎩WP（太平洋西部型）

三、论述题

1.冬夏季海平面气压场的主要差异

⎧⎧⎧阿留申低压⎪⎪⎪⎪冰岛低压⎪⎪1月4个大气活动中心⎨⎪⎪⎪蒙古高压⎪⎪⎪加拿大高压⎪⎪⎩⎪⎪⎧北美热低⎪⎪⎧⎨⎪大陆热低⎨⎪北半球中高纬⎩南亚热低⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎧太平洋副高⎪⎪⎪7月海洋副高：⎨⎨⎪⎪ ⎨⎩大西洋副高⎪⎪⎪⎪⎪⎪冰岛低压⎪⎪⎪⎪⎩⎩⎪⎪低纬：赤道低压带，赤道辐合带⎪40︒S以南，无论冬夏，等压线几乎与纬圈平行⎪南半球中高纬：南半球

⎪⎧南太平洋副高⎪⎪⎪其北侧副热带的三个大洋上终年保持三个高压中心⎨南大西洋副高⎪⎪印度洋高压⎪⎩⎩

2.冬夏季对流层中部（500hPa）平均环流的主要特征

⎧槽脊：冬季三槽三脊→夏季四槽四脊⎪强，冬季副高脊线约位于15︒N，夏季北移至25︒~30︒N附近⎪副高：夏季副高比冬季

⎪⎧⎧冬季：两个中心⎪北半球⎪⎨⎪极涡：极涡的中心均不在南北极⎨⎨⎩夏季：一个中心

⎪⎪有一个中心⎩南半球：无论冬夏都只⎪⎪急流：1月平均最大地转西风轴线比7月偏南。7月北半球最大平均地转西风轴线向北推⎪⎪风速显著减弱，仅及1月中心风速的一半⎩约20个纬度，强西风中心的

3.冬夏季平流层底部平均环流的主要特征（考察可能性较小） ⎧波长增长，波数较少，一般呈2波型⎧冬季：西风带准静止波⎪大气长波⎨减弱，静止波的振幅显著减小⎩夏季：西风带环流显著⎪⎪⎪⎪空的反气旋显著增强。其中心位置冬季位于 ⎨南亚高压：夏季南亚上

⎪季向北移到我国青藏高原及伊朗高原上空，⎪我国南海上空，到了夏

⎪并发展成为一个西起大西洋，横跨亚非大陆，东至西南太平洋的⎪⎪⎩巨大高压系统

4.平流层与对流层环流季节变化的比较

⎧6月中旬和10月中旬⎧对流层：季节突变时间不同⎪⎨4月中旬和8月底至9月初⎩平流层：⎪⎪弱⎧对流层：西风加强和减⎪ 变化方式不同⎨⎨⎩平流层：东西风的转换⎪⎪⎧对流层：下垫面的加热→间接⎪变化原因不同⎨⎪⎩平流层：臭氧→直接⎩

5.海气相互作用的主要物理过程

海洋对大气主要是热力作用：对流、传导、蒸发和热辐射（感热、潜热输送）；大气对海洋主要是动力作用：风应力作用于海水（风场的牵引、洋流的上翻以及对辐射过程的影响）；赤道太平洋是突出表现：赤道太平洋海区热状况变化对大气环流和气候的影响，是大尺度海气相互作用的突出表现。低纬度大气各种尺度的运动都受到海气相互作用过程的影响，热带大尺度运动基本上是对海洋加热的响应，而次表层以上的海洋运动则是对大气风应力的响应；冬季中纬度海洋上的相互作用，主要表现为大气对海洋的强迫作用。

6.何谓ENSO？它对全球大气环流和天气气候异常有何影响？

）⎧全球气候（主要是降水⎧厄尔尼诺ENSO⎨；影响⎪ ⎨西太平洋台风

⎩南方涛动⎪东亚季风⎩

7.影响中国汛期降水的主要物理因子

⎧雨，北方地区和江南南部多雨⎧位置偏北，长江流域少副高⇒中部⎪⎨⎩位置偏南，相反⎪⎪季风：夏季风强I类强；弱时III类强⇒南部⎪⎪阻高：长江流域多雨III类，副高位置偏南⇒北部 ⎨⎧厄尔尼诺：II类，次年I、III类⎪海温（ENSO）⇒东部⎨⎪⎩拉尼娜：I类，次年III类⎪⎪地温：高温轴与多雨轴较一致⎪雨带偏南；青藏高原少雪年雨带偏北⇒西部⎩积雪：青藏高原多雪年