论文

• 1998年5月南海夏季风建立的诊断和模拟研究
• 宋正山;彭京备;张道民;张庆云
• 2006 Vol. 25 (4): 557-566. 
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• 利用NCEP/NCAR高空格点和TBB资料,通过大气热源、水汽汇和准地转位涡方程诊断分析,以及中期数值模拟试验,讨论了南海夏季风建立的中期突变过程物理机制,也讨论了青藏高原的动力和热力作用的影响。研究表明,南海季风建立之前,在孟加拉湾有热带气旋发展,我国华南和南海地区受南下冷空气的锋面系统影响,该两个天气系统产生的降水凝结潜热的作用,增强了从孟加拉湾到南海、西太平洋低纬地区的低层西南气流及高空东风气流,並使200 hPa层上反气旋北跃到22°N附近,导致南海夏季风建立。1998年5月南海夏季风的爆发,主要是前期这两种热源因素共同作用的结果。高原的感热作用加强了四周低层气流向髙原的辐合及髙层气流向外的辐散,从而有利于夏季风建立,但相对于降水凝结潜热作用,影响较小。高原地形动力作用对西风带系统有明显的动力阻滞作用,有利于反气旋北上,但对低纬上下层风场的直接影响不显著。

• CoLM模式在西北干旱区和青藏高原区的适用性研究
• 辛羽飞;卞林根;张雪红
• 2006 Vol. 25 (4): 567-574. 
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• 运用CoLM(CLM3.0)模式对典型干旱区(张掖站)和青藏高原区(安多站、MS3478站)进行了off-line验证试验,检验了CoLM模式在典型干旱区和青藏高原区的性能。结果表明:CoLM模式对典型干旱区绿洲灌溉农业的陆面过程模拟较好,土壤各层温度的日变化趋势和季节变化趋势都能较准确地模拟出来,模拟的地表温度与观测值相关系数为0.885,均方差为0.873;模拟的5 cm土壤温度值与实测值的相关系数为0.944,均方差为0.891。在高原地区能量平衡分量的模拟中,净辐射、感热模拟效果较好,潜热分量模拟值偏大,故将CoLM模式用于高原地区还有待进一步改进。

• 黄土高原植被变化对环境影响的数值模拟
• 梁玲;吕世华;柳媛普
• 2006 Vol. 25 (4): 575-582. 
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• 使用美国NCAR新版MM5非静力平衡模式,模拟了黄土高原2003年6月26~30日的一次降水过程。该试验是通过改变黄土高原局部地区植被覆盖情况,对比分析植被改变区域内各气象要素的变化情况。结果表明:植被改善能使雨量增加,径流量减小,湿度增大,温度日较差减小,使气候变的温和。植被退化却使雨量减少,径流加大,易使水土流失,对水土保持不利。试验较全面地揭示了非均匀地表大气边界层内的温、湿场与陆面相互作用的机理。

• 300hPa北极涡年际及年代际变化特征的研究
• 张恒德;高守亭;张友姝
• 2006 Vol. 25 (4): 583-592. 
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• 利用NCEP/NCAR 1949-2002年月平均再分析高度场资料,通过线性倾向估计、二项式系数加权平均、Morlet小波分析等诊断方法,系统地讨论了300 hPa北半球极涡面积、强度及中心位置的年际和年代际变化特征,结果表明:(1)年平均北极涡的面积在20世纪70年代中期之前在总的上升趋势中有几次较小的波动,之后在总体下降趋势中有几次较大的起伏;Ⅰ、Ⅱ区的线性变化趋势非常小,Ⅳ区最大,夏季的年际变化相对明显一些,秋季变化最弱,各季节均有线性收缩趋势,冬季幅度最大,秋季最小。(2)年平均极涡强度的年际、年代际变化特征与极涡面积有相似之处,但不同年份存在显著差异;各分区的强度变化与北半球类似(特别是Ⅰ区);夏季的年际变化幅度最大,春、夏季年代际变化的特征明显,秋季最弱。(3)北极涡中心位置通常并不在北极点,各分区极涡总面积所占的百分比有明显差异,且有月际变化,这些差异与海陆热力差异造成的环流的差异密切相关;极涡的主要位置有一定的年际、年代际变化特征;极涡中心位置主要偏向亚洲大陆及太平洋一侧。

• 三维多层流过山产生的山地重力波研究
• 李子良
• 2006 Vol. 25 (4): 593-600. 
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• 为了研究了三维多层气流过山产生的三维山地重力波和大气船波动力学理论,在本文中,改进了一个多层流过山的三维山地重力波的线性理论计算模式,分析了三维多层流过孤立山地产生的三维山地重力波和大气船舶波的物理机制及其表现特征。揭示了多层流过孤立地形产生发散模态和横波两种模态拦截背风波的气象条件,增强了人们对山地重力波动力学的理解和对山脉重力波及其相联系的山脉天气的预测能力。

• 夏季南亚高压年际变化的特征时间尺度及其时空演变
• 尤卫红;段长春;赵宁坤;马振锋
• 2006 Vol. 25 (4): 601-608. 
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• 应用三维数据的时间小波变换方法,分析了夏季南亚高压年际变化的特征时间尺度及其时空演变。结果表明:夏季南亚高压年际变化的特征时间尺度分别约为2,5,10年和更长的时间尺度。2,5,10年特征尺度的较大振幅能量活动区主要位于20°N以南、35°N以南和15°~35°N之间,其中5年特征尺度的最大中心位于青藏高原上空32.5°N,92.5°E附近,10年特征尺度的最大中心则位于青藏高原东侧27.5°N,110°E附近。与5年特征尺度相对应的最大振幅能量活动中心纬度的位势高度值表现出了明显的东西向波动的时间演变特征,与10年特征尺度相对应的最大振幅能量活动中心纬度的位势高度值变化则表现出了向东移动趋势的时间演变特征。与5年和10年特征尺度相对应的最大振幅能量活动中心经度的位势高度值变化则表现出了一种明显向北移动的时间演变趋势。

• 中国平流层CH₄的分布特征和季节变化
• 郑彬;施春华;陈月娟
• 2006 Vol. 25 (4): 609-615. 
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• 利用UARS卫星上HALOE试验的1992-2003年CH₄资料,分析了中国平流层的CH₄混合比分布特征,并对CH₄混合比在不同纬度上的季节变化作了详细分析。结果表明,中国平流层CH₄混合比随着高度逐渐减小,在经向上有较大差异,总是南边大于北边,而各个纬度带上的分布则较均匀。分析结果还表明,中国平流层CH₄混合比在DJF的季节距平与MAM有相反的符号,而且中心位置基本吻合。此外,季节变率最大的是MAM-DJF,而不是JJA-DJF。并且在平流层低层的夏半年有明显的高值带,这可能与上升运动和辐散辐合作用有关。

• 1998年夏季西太副高活动与凝结潜热加热的关系
• 温敏;施晓晖
• 2006 Vol. 25 (4): 616-623. 
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• 利用1998年南海季风试验逐日再分析资料,分析了1998年夏季梅雨期内凝结潜热加热对西太平洋副热带高压(下称西太副高)中短期活动的影响。结果表明,不同位置的凝结潜热加热对西太副高的作用是不同的:当西太副高西侧的降水在它的边缘发生时,释放的凝结潜热加热可能迫使西太副高东退,离它较远处的降水则可能诱使西太副高西伸;西太副高北侧降水释放的凝结潜热加热将阻止它北进;南侧降水则有推动西太副高北进的作用。当南北两侧的凝结潜热加热等强度时,它原地不动,但强度增强,达到一定强度时西伸;若某一侧加热强度减弱,西太副高则有向该侧移动的趋势。

• 中蒙干旱半干旱区冬、夏季地面气温时空变化特征分析(Ⅱ):7月
• 李万源;钱正安;宋敏红;吕世华;沈志宝
• 2006 Vol. 25 (4): 624-632. 
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• 为整体地分析中蒙干旱半干旱区(中蒙干旱区)夏季气温的时空变化特征,利用中蒙干旱区内分布相对均匀的104个站点(包括5个"人造站")1961-1997年7月的平均地面气温资料等,首先分析了该区夏季的平均气温场、气温年较差及日较差等背景;然后,对标准化的7月平均气温距平资料分别作了EOF和REOF分析。结果表明:(1)中蒙干旱区夏季的热量资源充足。夏季气温场分布的区域性特色更明显。(2)受纬度、地形高度及远离海洋等的影响,中蒙干旱区地面气温的年较差大,日较差也大,呈典型大陆性气候(大陆度高)的特色,但是区内的夏季气温年际变化小。(3)根据气温的EOF分析,中蒙干旱区夏季气温异常可粗分为全区一致型、准东西差异型、准南北差异型及准东北-西南差异型等4种常见分布模态;再根据REOF分析,可将该区夏季气温异常进一步细分为青海高原、高原东北侧、南疆、北疆、陕西甘南区、蒙古国西北部及东南部等7个分区。(4)近37年来,中蒙干旱区夏季气温增暖主要出现在高原东北侧和南疆区,强度比冬春季弱;在青海高原及蒙古国东南部气温还在变凉,区内各分区夏季气温变化也约有3~4年的周期。

• 近40年西南地区的气候变化事实
• 马振锋;彭骏;高文良;田宏
• 2006 Vol. 25 (4): 633-642. 
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• 利用西南地区(云南、贵州、重庆、四川、西藏)1961-2000年139个气象观测站常规地面观测资料年平均值,对西南地区近40年来气候的年际和年代际变化特征进行了分析。揭示了青藏高原、川西高原、云贵高原在20世纪后40年气温上升、降水增加、湿度增大趋势显著,而在四川盆地东北部和西南部的气温则存在明显的下降趋势,表明西南地区气候变化与全球变暖存在非同步性。通过对各气候要素年际和年代际变化序列的分离,得出了西南地区不同气候要素基本都存在明显的年际和年代际变化振荡周期,对这些气候要素存在的突变现象进行了检验,发现气温首先在青藏高原地区开始突变,然后是云贵高原区,最后是四川盆地、贵州东部丘陵区。其他气候要素的突变时间多数也是先从青藏高原开始。由此可见,西南地区气候要素在高海拔地区比低海拔地区突变时间为早,全球气温突变要比西南地区的气温突变要早。

• 西北区东部近40年地面气温变化的分析
• 赵庆云;李栋梁;吴洪宝
• 2006 Vol. 25 (4): 643-650. 
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• 采用面积权重方法,利用甘肃、青海、陕西、宁夏四省(区)及内蒙古西部100个气象观测站1960-2002年逐月月平均的地面气温、最高气温及最低气温资料,分析了年平均气温及年极端气温的变化。结果表明:西北区东部的气候在近十几年变得更加极端,气温呈现一致的上升趋势。在1986-1987年发生转折,由低于气候平均值变为高于气候平均值。1986年以前气温异常偏低的区域面积占绝对优势,几乎没有出现最低气温异常偏高的区域,而1967年又是气温异常偏低区域面积、偏低幅度最大的一年。1987年以后,气温异常偏高的区域面积占绝对优势,几乎没有出现最低气温异常偏低区域,1990年代后期的升温更加显著,温差减小,气温异常偏高区域明显扩大,特别是1997-2002年最高气温异常偏高的区域面积达50%以上,1998年是气温异常偏高区域面积最大、偏高幅度最大的一年。平均气温与极端气温的变率不完全相同,最低气温上升趋势比平均气温和最高气温还要明显。通过比较认为,面积权重平均的统计方法对揭示气候异常的强度和影响范围要好于简单的站点平均。

• 藉物理耗散技术改进强降水数值模拟的初步研究
• 刘英;柳崇健;徐辉;赵永明
• 2006 Vol. 25 (4): 651-657. 
• 摘要 ( ) PDF (1182KB) ( )
• 利用PSU/NCAR非静力中尺度模式MM5V3,对影响我国北方一次非汛期突发性强降水过程实例,进行了三重嵌套模式区域采用若干不同降水方案(特别是采用显式微物理方案与积云对流参数化方案若干组合)的对比试验,在揭示物理耗散技术正是通过将模式水平扩散方案纠正到符合热力学第二定律的约束而使该中尺度模式的模拟精度和模拟质量获得明显提高的物理实质的同时,从一个侧面证实了数值模式引入第二定律对提高数值天气预报准确率的重要性。

• 夏季青藏高原TBB低频振荡及其与华中地区旱涝的关系
• 贺懿华;李才媛;金琪;王晓玲
• 2006 Vol. 25 (4): 658-664. 
• 摘要 ( ) PDF (1990KB) ( )
• 利用17年(1980-1994年和1997-1998年)逐候GMS TBB资料,对华中地区夏季旱涝年的TBB候距平场进行了合成分析,研究了夏季青藏高原TBB的低频(10~20天和30~60天)振荡及其同华中地区旱涝的关系。结果表明,青藏高原东南部(27°~30°N,90°~100°E)是低频振荡最为活跃的地区,青藏高原东南部和华中地区TBB存在正相关关系,其相关程度涝年比旱年更为显著。对华中地区旱涝而言,青藏高原东南部的30~60天振荡比10~20天振荡敏感性要强。华中地区涝(旱)年,青藏高原东南部存在较强(弱)的低频(30~60天)TBB负值中心,其影响方式有的自西向东传播,有的同华中地区低频(30~60天)TBB同时加强或减弱。青藏高原低频(30~60天)TBB的负值位相有利于对流云团的生成和发展。

• 基于集合卡尔曼滤波的土壤水分同化试验
• 黄春林;李新
• 2006 Vol. 25 (4): 665-671. 
• 摘要 ( ) PDF (473KB) ( )
• 集合卡尔曼滤波是由大气数据同化发展的新的顺序同化算法,它利用蒙特卡罗方法计算背景场的误差协方差矩阵,克服了卡尔曼滤波需要线性化的模型算子和观测算子的难点。我们发展了一个基于集合卡尔曼滤波和简单生物圈模型(SiB2,Simple Biosphere Model)的单点陆面数据同化方案。利用1998年7月6日至8月9日青藏高原GAME-Tibet实验区MS3608站点的观测数据进行了同化试验。结果表明,利用集合卡尔曼滤波的数据同化方法可以明显地提高表层、根区、深层土壤水分的估算精度。

• 一次蒙古气旋型强沙尘暴的数值模拟试验
• 姜学恭;赵琳娜
• 2006 Vol. 25 (4): 672-679. 
• 摘要 ( ) PDF (768KB) ( )
• 利用沙尘数值预报模式对一次典型的蒙古气旋沙尘暴过程进行了数值模拟试验,结果表明:模式对沙尘区范围、强度及蒙古气旋不同发展阶段沙尘暴的强度、位置和演变进行了较成功的模拟。这次过程沙尘主要源于蒙古国南部及我国内蒙古中、西部荒漠化地区,沙尘以细中粉沙为主(d≤22μm)。模式模拟的沙尘暴日变化强于实况,其原因是模式没有考虑沙尘气溶胶辐射反馈机制。沙尘气溶胶的辐射强迫将削弱大气层结的日变化,从而有利于沙尘暴强度的维持。

• 宁夏不同强度沙尘暴环流差异特征的对比分析
• 陈楠;陈晓光;赵光平
• 2006 Vol. 25 (4): 680-686. 
• 摘要 ( ) PDF (658KB) ( )
• 利用宁夏1970-2003年沙尘暴过程资料及NCEP/NCAR(1971-2000年)逐日全球再分析资料,依据沙尘暴强度划分标准,对同期宁夏不同强度沙尘暴过程的环流差异特征进行合成对比诊断分析。结果表明:在不同环流背景下,特强、强及一般性沙尘暴过程频次明显不同,一脊一槽、西北路径冷空气是宁夏区域性特强和强沙尘暴过程最主要的环流和冷空气类型;而在基本相同的大尺度环流背景下,由于乌拉尔山高压脊、贝加尔湖冷低压、蒙古气旋及地面冷高压等的强度和位置不同,造成的沙尘暴强度有显著差异。同时,200 hPa高层西风急流的不同分布,与宁夏沙尘暴的强度也有密切关系。

• 陕西一次槽前强对流风暴的诊断分析
• 刘勇
• 2006 Vol. 25 (4): 687-695. 
• 摘要 ( ) PDF (623KB) ( )
• 对1995年8月5日发生在陕西中部一次槽前强对流风暴过程进行了诊断分析,结果表明:此次影响500 hPa槽前强对流风暴发生的重要条件之一不是中层干空气(干暖盖),而是低层有干空气侵入雷暴区。在中层水汽条件比较好的情况下,低层水汽通量由大变小是暴雨天气向强对流风暴天气转化的主要因素。

• 一次低纬高原地区大到暴雪天气过程的诊断分析
• 张腾飞;鲁亚斌;张杰;普贵明
• 2006 Vol. 25 (4): 696-703. 
• 摘要 ( ) PDF (2117KB) ( )
• 利用常规气象观测资料、各物理量场、卫星云图和多普勒雷达资料等对2004年2月7日滇中及以东地区一次大到暴雪天气过程进行了综合分析。结果表明:新疆横槽转竖后东移,从北方来的冷空气不断向南扩散,在川滇黔间堆积加强,使昆明静止锋加强西移影响到云南中部;卫星云图的演变反映了南支槽云系有一个东移加强的过程,并与强静止锋云系交汇形成低纬高原上滇中及以东罕见的大到暴雪天气,由于地形的作用,滇西以小雨为主;高层西偏南风加强、水汽通量增大、上升运动的加强以及水汽的辐合造成滇中及以东的强降雪;同时强降雪过程中存在高空冷暖平流和高空急流,雷达图象也进一步证实了南支槽前的西偏南气流带来的水汽在低纬高原降雪中的重要性。

• 本溪复杂地形条件下三维多源SO₂浓度场模拟
• 马雁军;左洪超;王扬锋;刘宁微
• 2006 Vol. 25 (4): 704-709. 
• 摘要 ( ) PDF (345KB) ( )
• 用差分方法求解三维大气平流扩散多源方程,模拟了本溪地区SO₂浓度的时空分布。通过1999年1月19日的模拟结果与监测值对比表明:模拟结果比较准确地反映了SO₂浓度的实际变化情况;由模拟计算可知,本溪地区SO₂的污染很严重,且SO₂浓度的时空分布有明显的日变化。10:00以前的浓度值比较大,10:00之后浓度值逐渐减小,到18:00左右浓度值又慢慢变大。

• 使用遗传算法优化雷达测量降水Z-R关系
• 徐枝芳;熊军;葛文忠
• 2006 Vol. 25 (4): 710-715. 
• 摘要 ( ) PDF (1040KB) ( )
• 将遗传算法应用到雷达测量降水的Z-R关系参数优化问题中,通过引入改进的误差函数加入总降水量误差控制,对1998年6月28日~7月2日阜阳地区的两次降水过程进行了参数优化试验,并和常规的最小二乘法、最优化方法及M-P参数法进行了对比,试验结果表明:新方法在总降水量估测方面具有更高的准确性和更好的动态适应性。

• 基于稳定度和能量指标作强对流天气的短时预报指标分析
• 周后福;邱明燕;张爱民;翟菁
• 2006 Vol. 25 (4): 716-722. 
• 摘要 ( ) PDF (303KB) ( )
• 主要基于1995-2001年强对流天气过程和高空探测资料,计算了K指数、A指数、位势不稳定指标以及能量平衡高度、位势不稳定能量等指标,并进行量化检验和预报指标的对比。结果表明:(1)A指数、K指数的数值大小对于强对流天气的预报具有一定效果。(2)位势不稳定指标I在安徽南方应用比北方的预报效果好,安徽南北方I的临界值有差异,北方I的临界值小,南方I的临界值大。(3)逐年的能量平衡高度和位势不稳定能量都可以分为两个阶段,第一阶段能量平衡高度高于350 hPa且处于极值是强对流天气预报的重要指标。总温度较高、饱和总温度较高、位势不稳定能量较高时,能量平衡高度较高;反之,能量平衡高度较低。这种对应关系可以通过α=0.01的显著性水平检验。(4)强对流天气过程期间,能量平衡高度较高。随着位势不稳定能量的增大,出现强对流天气的可能性也增大。

• 山东降水云系微物理结构数值模拟和播云条件分析
• 龚佃利;王俊;刘诗军
• 2006 Vol. 25 (4): 723-730. 
• 摘要 ( ) PDF (1491KB) ( )
• 利用MM5V3.5中尺度数值模式和现有基本气象业务资料,对主要影响山东的2003年4月17日春季暴雨和2002年10月24~25日秋季冷锋降水过程进行数值预报,在预报效果较为理想的基础上,利用模式输出资料,特别是利用Reisner霰方案计算的云水、雨水、冰晶、雪和霰比含量数值,分析了中尺度对流云系不同发展阶段、冷锋层状云系不同部位的云降水微物理结构特征和差异,展示了背景场动力、热力和水汽输送等条件在云降水过程中的主导作用,并分析了降水云层可进行人工催化的条件。

• 安徽省伏旱特征及预报研究
• 田红;徐敏;李树;陈晓红
• 2006 Vol. 25 (4): 731-736. 
• 摘要 ( ) PDF (859KB) ( )
• 利用安徽省35个代表站1961-2003年6~8月逐日降水量资料及1961-2002年逐月北半球100 hPa和500 hPa高度场、地面气压场及热带太平洋海温场资料,采用EOF和最大熵谱,分析了安徽省伏旱的时空分布特征。结果表明,安徽伏旱有全省型、北部型、南部型及中部型等几种主要空间类型,全省型伏旱发生的主周期为6~8年,次周期为2~3年。将EOF的前三个时间系数作为预报对象,利用相关普查筛选出通过显著性水平检验的前期环流、海温等物理因子,建立预报方程,然后将预报出的时间系数再恢复成降水场,由此建立一套适用于区域干旱的场预报模型。对2001-2003年的预报结果表明,该模型对安徽大部分地区的旱涝趋势有较好的预报能力,但在强度方面还有一定差距。

• 中国黄土高原地区4~10月雨量时空变化特征分析
• 王毅荣;王锡稳
• 2006 Vol. 25 (4): 737-743. 
• 摘要 ( ) PDF (529KB) ( )
• 利用黄土高原区域40年的实测降水资料,研究了该区作物生长期(4~10月)降水量的时空变化特征,并对干年和湿年的降水进行了分析和比较。结果表明:黄土高原作物生长期降水在1985年左右发生突变,由历史上的多雨转为少雨;降水异常变化存在3~5年、8年左右和11~16年左右的振荡周期,3~5年的振荡周期更明显;干湿年降水存在明显差异,湿年比干年多40%以上;存在降水异常响应的敏感区,干旱在高原的东北部响应变幅大于其它地方,湿涝响应在高原的北部最为明显。

• 近531年长江上中游与汉江流域水资源变化的初步研究
• 周月华;王海军;高贤来
• 2006 Vol. 25 (4): 744-749. 
• 摘要 ( ) PDF (254KB) ( )
• 利用中国500年旱涝分布图集及汉江和长江上中游流域10个代表站1953-2000年5~9月降水总量资料,建立了汉江和长江上中游流域近531年的旱涝等级序列,分析了两江旱涝变化特征及汉江流域旱涝等级与水量的关系。使用χ²检验分析两江旱涝一致性,得出汉江为大旱或长江为大涝时,两江一致性最好。通过年代水资源的丰枯指数分析表明,两江同时出现丰水年的几率较大,汉江干旱具有相对集中且持续时间长的特征。长江上中游和汉江水资源分别是18和19世纪最丰沛,17和20世纪相应短缺,两江水资源的世纪变化具有互补性。

• 华北区年高温日数区域平均方法及趋势分析
• 张德宽;姚华栋;杨贤为;廖要明
• 2006 Vol. 25 (4): 750-753. 
• 摘要 ( ) PDF (190KB) ( )
• 利用华北地区33个代表站1961-2002年间的年高温日数序列,采用均生函数和最优子集回归法,设计出具有较强拟合能力和未来趋势预测的数理统计模型。该模型能较好地拟合历史实况,其信度达到了99%;也使用该模型做出华北地区2003-2005年3年的高温日数趋势预测,对2003年和2004年做出的趋势预测效果较好。

综述

• 我国螺旋度的研究及应用
• 岳彩军;寿亦萱;寿绍文;漆梁波;施红
• 2006 Vol. 25 (4): 754-762. 
• 摘要 ( ) PDF (384KB) ( )
• 对自20世纪90年代以来至今国内关于螺旋度理论及应用研究工作进行了较系统地总结,将螺旋度归类为垂直螺旋度、水平螺旋度及完全螺旋度,同时又将垂直螺旋度划分为局地垂直螺旋度和积分垂直螺旋度,详细介绍并给出了每一类螺旋度的计算表达式以及其在天气诊断分析中的应用状况,对螺旋度的应用研究现状进行了简单地分析与讨论,最后展望了未来螺旋度研究与应用的发展方向。