2012年气象与环境预测及灾害评估理论和方法科研进展及成果

（1）  组织大气所短期气候预测会商会，并在总结全体成员的预测意见的基础上撰写综合预测意见。2012年度举行的会商会分别为3月份的汛期气候预测、6月份的汛期补充会商、入梅预测会商会（6月）以及10月份的2012/2013年度全国气候趋势预测会商会。

（2）  代表大气所参加气候中心举办的会商会，并发表预测意见，包括：汛期气候预测会商会（3月）、南海夏季风爆发预测会商会（5月）、入梅预测会商会（6月）、盛夏气候预测会商会（6月）和年度全国气候趋势预测会商会（10月）。同时代表大气所参加黄委会-海委会联合举办的黄、海河长期预报会商会（6月），并发表预测意见。

（3）  将大气所的短期气候预测意见整理成书面材料，通过所办上报院办和国办。包括3月汛期预测意见、6月的补充预测意见、10月年度气候预测意见等，并对大气所的短期气候预测意见进行整理，形成8期短期气候预测通讯。

（4）  大型斜脊斜槽系统是引发我国冬季大范围持续性低温事件的关键影响系统。这是在前辈科学家的相关工作基础上获得的重要成果。通过监测和预测大型斜脊斜槽系统，给国家业务防灾减灾部门及气象部门提供重要的科学依据。同时对春运等关键时段的交通完全部门的防范等工作提供了依据。同时，针对5类冬季大范围持续性低温事件，研究了其1-2周之前的前兆信号，为灾害性气象事件的监测及预测提供了基础。

利用IAP短期气候预测系统对2012年夏季气候异常进行了实时预测，检验表明，该预测系统较好地预报出2012年夏季乌拉尔山和鄂海阻高偏强的观测事实；模式较好地预报出2012年夏季我国华北多雨的特征，但对新疆南部的多雨、长江中下游的少雨区模式未能预测出来。模式预测的2012年东亚夏季风偏强（预测夏季风指数为0.50），与实测相符，但强度则弱于观测实况（观测夏季风指数为2.58）。

对2012年冬季的气候趋势结果表明，2012-2013年预测的东亚冬季风偏弱，北方气温偏高、南方偏低，华南、河套西部、新疆西南部降水偏多，东北、黄淮降水偏少；综合今冬和明春的模式预测结果来看，2013年春季北方沙尘气候正常略偏弱；对2013年夏季气候，系统预测东亚夏季风正常略偏强，黄淮、东北、新疆降水较常年略偏多，全国气温北方略偏高。

分析了两类El Ni？o事件对南半球大气环流影响的差异及其物理机制。结果表明，赤道东太平洋增暖事件（EP El Ni？o）发生时，南半球中纬度40S-60S之间为一条带状的海平面气压(SLP)负异常，60S以南地区为正异常。中太平洋增暖事件（CP El Ni？o）发生时，中高纬异常不明显。特别是CP El Ni？o时太平洋-南美（PSA）遥相关位置较EP El Ni？o时偏西偏北，且异常中心强度偏弱。造成这种差异的主要原因是由于赤道太平洋海温增暖中心位置不同。另外，局地经圈环流的变化对 EP El Ni？o时阿蒙森-别林斯高晋海地区显著的位势高度正异常中心有重要作用。

利用最新的Argo三维温盐资料数据集和卫星观测的辐射、淡水通量等数据，诊断分析了热带太平洋地区的淡水通量及其相应的盐度年际变率对ENSO事件发展期的影响和作用。研究强调了淡水通量及其相应的盐度变化存在着对ENSO事件发展的正反馈机制，且这种正反馈机制对ENSO事件发展的重要性不容忽视。进一步研究具体发现盐度变率在中太平洋地区是通过改变局地密度、混合层深度，以及垂直层结的来影响ENSO事件的发展。

利用耦合了通用陆面过程模式的IAP 9层大气环流模式考察了陆面过程对澳大利亚降水的潜在可预报性的影响。回报试验的分析表明，当陆面状况更接近实况时，模式的季度降水异常预测技巧得到较大的提高，同时当陆面状况更接近实况时，模式回报的大气环流异常也与观测更为接近。方差分析表明澳大利亚东南陆地地区的降水的潜在可预报性提高明显，可能原因是该区域冬季雨季的土壤湿度具有显著的记忆能力。此外陆面状况的提高对降水的影响在El Nino事件结束后变得更显著，可能原因是此时海温的强迫减弱，陆气相互作用增强。

利用NCEP再分析的大气环流资料、海表温度资料和全国160 站降水资料,研究了冬季东印度洋海温对我国江南-华南地区同期降水的影响。结果指出,冬季东印度洋海温(Sea Surface Temperature in the Eastern Indian Ocean, EIOSST)和同期的江南-华南降水呈显著的正相关关系。当EIOSST偏高时,江南-华南的冬季降水偏多。而当EIOSST偏低时,江南-华南的冬季降水偏少。这种影响的可能机制是:冬季东印度洋海温异常通过影响南支槽上的扰动活动和水汽输送来影响同期的江南-华南降水。当东印度洋海温偏高时,局地对流加强,引起南支槽地区的上升运动加强,南支槽活跃。活跃的南支扰动向下游传播,南支槽前的西南气流将水汽从孟加拉湾向华南和江南输送,引起华南和江南的降水偏多。进一步的分析显示,东印度洋海温对南支槽和江南-华南的降水的影响独立于ENSO的影响。二者对南支槽和江南-华南地区冬季降水的影响过程一致,只是东印度洋海温的影响较弱。当东印度洋海温和ENSO的作用相叠加时,江南-华南可能会出现较异常的冬季降水。

基于中国756站逐日降水资料以及NCEP/NCAR逐日在分析资料和MJO指数（RMM1和RMM2），分析了冬季南支槽与我国南方降水以及MJO、中高纬大气环流异常活动的关系。发现南支槽仅部分受MJO调制，南支槽的变化还受其它因素控制。进一步分析表明，来自北大西洋上空的类NAO Rossby 扰动能量向下游传播，是导致南支槽加强的主要原因。

由于ENSEMBLES多模式预报资料集中的五个海气耦合模式对中国夏季降水的模拟水平有限，导致已有的Bayes模型在估计似然函数时提取到的样本信息少，使得其后验预报接近其先验预报。针对这个问题，我们采用集合成员优化的思路，从多个变量场（500 hPa位势高度场、200 hPa和850 hPa风场、2米气温、海平面气压、降水场）中找到与中国夏季降水场间具有稳定高相关关系的变量场，使由Bayes模型得到的后验分布具有稳定的高预报技巧。此外，在估计似然函数的方差时，Bayes模型假设集合均值的预报误差与集合散度间总是完美的线性关系（相关系数绝对值为1）。然而ENSEMBLES多模式预报资料集中误差-散度关系弱，Bayes模型假设不成立。针对这个问题，我们采用集合散度的一元线性回方程来估计似然函数的方差，新方差估计表达式中的常数项和回归系数用最大似然法来估计，从而使似然函数方差既保留了时变的特点，又适合不同程度的误差-散度关系。

针对风功率实时预报的要求，发展了基于非线性Kalman滤波的风场误差订正方法，大幅减少了预报的均方根误差等统计量，显著提高了模式的预报技巧。进一步分析表明，非线性Kalman滤波对风能敏感区和小风区的预报技巧均有较大的提高，其中对小风区的订正效果更好；非线性Kalman滤波方法对于最难预报的夏季提高最大，说明此方法对于天气系统非线性较强时非常有效。

通过利用观测和CMIP5 3个耦合模式模拟资料选取环流预测因子，使用多元线性回归方法，建立中国东部三个区域（华南、长江中下游和华北）夏季极端降水频次的统计降尺度模型，对极端降水进行模拟和未来预估，结果表明：此种统计降尺度方法对中国东部三区域过去极端降水变化趋势、气候态和年际变化等均有较好的再现能力；多模式降尺度结果的集合能提高降尺度方法的模拟技巧。将统计降尺度模型应用于未来的预估，结果表明，未来几个年代际中国东部淮河和长江中下游夏季极端降水频次相对于1986-2005年呈增加趋势，且21世纪中、后期高排放情景下极端降水频次增加幅度高于低排放情景；三种排放情景（RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5）下，未来20年（2016-2035年）长江中下游极端降水频次增幅为20%～30%，淮河流域为18%左右；对华南区域，未来极端降水频次相对于1986-2005年略有所减少，减少5%左右。

东亚季风变化预估研究：根据高分辨区域气候模式RegCM3在A1B排放情景下的试验结果，预估研究了21世纪东亚季风变化。结果表明21世纪东亚冬季风整体上略有减弱，在区域尺度上存在差异，夏季风强度增加，上述变化主要是源于东亚与周边海洋变暖速度不同所导致的海陆热力对比变化。