传统集合预报模式扰动方法通常用来描述物理过程随机误差,但模式不可避免会存在系统偏差,为了减少模式系统偏差对集合预报的影响,利用中国气象局全球集合预报系统(CMA-GEPS),通过经验正交函数(Empirical Orthogonal Function,EOF)分解方法获得系统偏差倾向,在积分过程中将系统偏差倾向扣除法与传统的随机物理倾向扰动法(Stochastically Perturbed Parameterization Tendency,SPPT)相结合,构建了全球集合预报系统偏差和随机误差结合的模式倾向扰动方法(Bias correction of bias tendency based on SPPT,SPPT-B),设计并开展了集合预报试验来探究该方法对全球集合预报的影响。结果显示:(1)经验正交函数分解的第一模态能较好地体现系统偏差的主要特征,即随预报时效线性增长、对流层高层的系统偏差比中、低层大。(2)系统偏差倾向扣除法和SPPT-B方法均可以有效降低南、北半球和热带地区高层和低层的系统偏差,且SPPT-B方法能明显改善热带地区集合离散度。(3)两套方案对对流层高层的集合预报技巧改进效果优于低层。SPPT-B能有效提高全球集合预报技巧,为发展同时考虑系统偏差和随机误差的全球集合预报模式扰动方法提供了科学依据。
天山山脉对流层大气温湿要素的季节与长期变化,是研究新疆区域气候与资源环境的基础。根据1976—2017年期间天山山脉周围6个气象站探空观测资料,采用时空分析等方法,研究了天山山脉对流层中标准层月平均假相当位温、混合比以及抬升指数季节与年际时空变化与机制。各层假相当位温季节与年际变化存在2种时空模态,850 h Pa层假相当位温模态季节周期变化以非对称型分量为主,700、500、400 h Pa层假相当位温模态季节周期变化为准对称型分量。各层假相当位温模态垂直传播过程存在绝热与非绝热形态。各层混合比季节与年际变化存在2、3种时空模态,850、700 h Pa层混合比模态季节周期变化以准对称型分量为主; 500、400 h Pa层混合比模态季节周期变化以非对称型分量为主,各层混合比模态季节与年际变化的主要影响机制是水汽蒸发-凝结、输送过程,并且季节周期变化位相从低层传播至高层。抬升指数季节与年际变化存在2种时空模态,天山南坡地区7—9月份;北坡地区5—6月份大气层结状况最易于发生强对流天气。天山山脉对流层热湿结构年际变化出现显著线性趋势变化,目前天山山脉对流层热湿结构和大气不稳定层结易于发生异常旱涝灾害以及冰雪消融。
深海热液流体与周围海水之间存在明显的物理和化学差异,通过检测海水的位温浊度异常是探测深海热液活动的重要手段之一。本文采用"海底火山带项目(Submarine Ring of Fire 2002)"拖曳式温盐深测量仪数据资料,研究了东北太平洋Explorer Ridge热液场的水文特征及物质能量通量的释放。结果表明Explorer Ridge热液场热液羽状流中性浮力层所在深度范围约为1 600~1 900m,距离海底的高度约为200m,最大位温、盐度和浊度异常分别为0.04℃、0.004和0.18NTU;中性浮力层热液羽状流帽呈椭圆结构,其长轴与洋中脊线重合,羽状流帽总面积约为27km^2;热液羽状流在中性层范围内存在明显的分层现象,通过经验公式计算得到Explorer Ridge热液场观测范围内热液喷口的总的浮力通量为6.19×10^(-2)m^4/s^3,平均值为2.063×10^(-2)m^4/s^3;总的体积通量为9.884×10^(-2)m^3/s,平均值为3.295×10^(-2)m^3/s;总的热通量为194.9MW,平均值为64.967MW。
