摘要:水是包括海洋大气在内的地球生态系统中极重要又有很多特殊性的物质。其特性的成因尚远非清晰。本文提出一种水分子（H₂O）结构及其固态液态水体的结构模式，探讨和模拟计算了其若干特征的成因，结果能较好符合实测值。（1）从氢（H）氧（O）原子结构和电子绕各原子核及相互绕行规律的等概率随机轨道中实现符合库伦力和开普勒运动规律的优势轨道耦合成平均状态稳定的准刚性的水分子结构。其核心是O原子与等距离分立其两侧的2个H原子构成的等腰三角形，其间距平方之比（H-H）²/（H-O）²=2.5；电子云活动空间为1个由4个等边三角形为面构成具有6个等长稜的正四面锥体结构水分子模式（可简称“水分子正锥体模式”）；该模式具有很大电偶极矩。（2）水分子的端点间在约0.27 nm距离内可以按“+”“-”电荷吸引原则耦合。6个水分子将按正、负电荷对接耦合，连接成六边环形“壁”的“笼式隧道空间”，可容纳其他物质，无电荷显示，电导率极地。（3）在空气中0℃以下凝结冰晶时三维不对称，“薄片”的雪花形成概率更大，其形态也按自相似原则体现了水分子结构的六角六边六针形的特征。（4）液态水分子维持固态水冰的“冰/水笼”结构模式，但由于2个氢原子上的电子同时到达1个“-”电荷端的概率为1/11，当0℃以上部份水分子能摆脱框架水分子束缚后，可以再耦合一个从框架上“脱落”的“自由水分子”使其进入水笼，从而水容积缩小；固体冰和液态水的密度之比为11/12=0.916 667。自由水分子和水笼框架上的水分子可以随时互换（在10^-5s时间尺度上），并适应固体壁的形态，既是不可压缩，又有柔软、可变形特点；水在0~100℃时的空/占比达2.28，模式可解译高温高压的水汽中检测到2.16 g·cm^-3，水热传导系数很大，比热容量很大，有“异常”的U形特点，且液态水的比热容量略大于固态水冰的热容量的1/2等特征。（5）讨论了水对O₂、H₂S、NaCl、KCl等的溶解度随温度变化的若干特征的成因和计算模式。通过NaCl饱和溶液实验，证实了本文模式。（6）与液态水体表面特征有关的特点及本文实际应用将在随后续文中讨论。

摘要:基于欧亚夏季土壤湿度变化特征及其与中国夏季气温的相关分析，选取东亚地区作为土壤湿度异常影响中国夏季气温的陆面关键区，采用广义平衡反馈分析方法（GEFA）探讨了我国夏季气温对东亚地区土壤湿度异常的可能响应，并初步讨论了相关的物理过程。结果表明：中国夏季气温与东亚地区初夏和同期的土壤湿度异常具有密切的联系；进一步分析表明，夏季气温距平场对土壤湿度第一模态的响应最显著：当东亚中纬度及我国东部地区土壤湿度异常偏干时，夏季气温表现为一致增暖；而土壤湿度第二模态对长江流域至我国西部地区的气温有较弱的强迫作用；气温对第三模态的响应主要表现为华南地区的显著降温。并以对气温影响最为显著的土壤湿度异常第一模态为例，初步探讨了气温对土壤湿度异常响应的可能物理过程。当贝加尔湖以南以及我国东部的土壤偏干时，地表异常加热容易引起我国北方高层大气出现明显正异常和低层的反气旋性异常环流，上述环流异常容易导致温度偏高，同时不利于该区域降水的发生，进而导致土壤湿度偏低，上述正反馈机制可能是该区域土壤湿度与大气之间联系的一种可能途径。

摘要:利用WRF v3.2.1模式，采用其中5种云微物理参数化方案对2007-2011年的东亚夏季风气候进行了模拟研究，结果显示：5种方案均能较好地模拟出我国东部地区夏季降水的基本分布，但各方案对降水中心强度及其分布的模拟仍然存在明显的差异，总体来看，WDM6方案模拟的东亚夏季降水强度明显比其他4种方案大，而Morrison方案对降水的模拟总体效果好于其他4种方案。从云微物理角度来看，5种云微物理参数化方案均能比较合理地描述云水、雨水及冰相粒子的空间分布状态。其中，WSM3方案计算的云水、雨水质量混合比明显比其它方案大，WDM6方案计算的云水质量混合比则较小，而Morrison方案计算的雨水质量混合比较小，再者该方案冷云中霰粒子浓度偏小，因而Morrison方案在粤闽两省的夏季日降水量模拟比其他方案小，从而与TRMM观测结果更为接近。采用5种云微物理参数化方案均能较好地模拟出春、夏季西太平洋副高、雨带和大气水凝物在东亚地区的季节进退过程。5种方案模拟的雨水粒子浓度分布和中纬度雨带在南北进退过程中的位置较为吻合，两者均跟随西太平洋副高北进、南退。对于中低纬度存在的大降水中心来说，其位置少动，并且与该地区存在的的冰晶、雪晶粒子的高值中心具有较好的对应关系，说明在中低纬度地区，与热带对流相伴随的较高层次的冰相粒子数的浓度是决定降水强弱的关键因素。

摘要:针对基于卡尔曼滤波类型的自适应递减平均降尺度方案对中国地面气温精细化预报中，原方案在强降温天气预报结果不理想的问题，将其中只随空间变化的递减平均权重系数w（i）改进为含有空间、天气过程信息的自适应函数w（i，p）（i为站点信息，p为天气过程信息）；在此基础上将上一次的强降温日信息当做预报前一天信息，应用改进w（i，p）递减平均降尺度方案称为w（i，p）相似法；而直接从强降温历史信息中统计插值预报与观测值的系统性偏差均值，并用以修正预报结果的方法称为w（i，p）统计法。结果表明：改进为自适应函数w（i，p）后的降尺度方案对中国地面气温的预报效果有不同程度的改善，对于24 h强降温预报，采用w（i，p）降尺度方案的预报误差均方差较原方案减小了0.19℃；而进一步改进的w（i，p）相似法与w（i，p）统计法的预报误差均方差分别减小了1.12℃、1.45℃，改进效果显著。

摘要:利用1961-2013年长江中下游地区盛夏（7-8月）日极端最高气温和NCEP/NCAR再分析逐日资料，分析了春季（4-5月）青藏高原大气热源特征，找到了影响长江中下游盛夏高温的热源关键区域，并就关键区大气热源对长江中下游盛夏高温的影响进行了诊断。结果表明：春季青藏高原主体中南部大气热源与长江中下游盛夏高温关系密切，当该区域大气热源偏弱（强），长江中下游盛夏高温日数偏多（少）的可能性大。当春季青藏高原关键区大气热源偏弱（强）时，春季南海到西太平洋暖池对流偏强（偏弱），南海上空为气旋性（反气旋性）异常环流，西太平洋副热带高压偏东（西），有利于南海夏季风爆发偏早（晚），往往有利于盛夏西太平洋副热带高压位置偏北（南），从而导致长江中下游盛夏高温日数偏多（偏少）。春季青藏高原关键区大气热源可以作为长江中下游盛夏高温的一个前期预报因子。

摘要:利用1979-2012年逐日NCEP/DOE再分析资料，分析北半球中纬度冬季（11月1日-4月30日）对流层位势高度的季节内振荡特征。结果表明：对流层上层位势高度的季节内变化强度较中下层更强，中心主要位于太平洋和大西洋上空；对流层上层位势高度场主要为1~3波的超长波形势，功率谱分析结果表明其时间序列呈现显著的季节内振荡（10~60 d）特征；10~60 d滤波的位势高度异常空间分布与原异常场一致，位势高度季节内振荡随时间主要表现为向西传播的特征，尤其表现在北太平洋上空，而亚欧大陆更为复杂一些；亚洲冬季风对北半球中纬度位势高度的季节内振荡有响应，主要表现为蒙古高压位置和强度的异常，继而对我国冬季气温产生影响。

摘要:本文利用中国160站月平均气温资料和欧洲中心ERA-Interim逐月再分析表层土壤湿度资料，通过相关分析选取欧亚大陆9个关键区的土壤湿度年际增量作为预测因子，采用变形的典型相关分析（BP-CCA）结合集合典型相关分析（ECC）的方法建立集合预测模型，对我国东部夏季气温年际增量进行预测，进而预测夏季气温。其中，1980-2004年的资料用于历史拟合试验，而2005-2014年的资料用于独立样本预测试验。首先利用BP-CCA方法对9个因子分别建立单因子预测模型，然后采用ECC方法对9个预测因子按照不同的组合方式建立集合预测模型，并且分析预测技巧。结果表明，不同预测因子的组合对我国夏季气温的预测能力不同：勒拿河下游地区、中国黄河以南地区、叶尼塞河下游地区、西西伯利亚平原地区以及印度半岛西北部地区的土壤湿度对华北夏季气温预测效果较好；中国黄河以南地区、叶尼塞河下游地区、印度半岛西北部地区、贝加尔湖东北地区以及贝加尔湖以西地区的土壤湿度对江淮夏季气温有较高预测技巧。所建立的两组集合预测模型均显示了较好的实际预测能力：华北气温预测模型预测气温距平的同号率为8/10，平均均方根误差为3.4%；江淮气温预测模型预测气温距平的同号率为7/10，平均均方根误差为2.7%。并且两组模型预测出的华北和江淮气温的预测评分（PS）均超过80分，而国际上通用的距平相关系数（ACC）均在0.3以上。这说明土壤湿度因子中包含对我国夏季气温有用的预测信号，可以考虑将土壤湿度应用于夏季气温预测业务中。

摘要:利用2012年1月辽宁省1 410个自动站资料，通过资料质量控制，采用WRF模式分析同化，结合自动站资料观测同化进行了辽宁地区4 km分辨率1月气温场建立的试验，同时与不进行同化观测资料、同化稀疏场资料的模拟试验对比，评估3种不同试验下辽宁地区月平均以及逐日、逐时温度的模拟能力，发现WRF模式与自动站资料同化相结合能建立高质量4 km分辨率的辽宁地区1月气温场，1月平均温度的偏差范围大部分低于±0.5℃，对逐日温度绝对偏差一般低于0.6℃，温度变化与观测序列的相关系数高于0.95；逐时温度的绝对偏差一般低于1℃，相关系数高于0.92。同化自动站资料试验的模拟效果，无论对于逐月温度还是逐日、逐时温度都显著优于未同化试验和同化稀疏场资料试验。在复杂地形下，同化自动站后模拟效果的改善尤为明显，逐日和逐时温度模拟的平均绝对偏差降低幅度都能接近0.5℃。

摘要:利用WRF模式，通过数值模拟试验研究了夏季太湖的局地气候效应，揭示了太湖对局地降水、温度等气象要素的影响，并探讨了内在的物理机制。结果表明：太湖主要在局地尺度上引起夏季地面气温降低和降水的减少，影响强度从湖区向周边地区逐渐减弱；太湖引起的夏季降水减少主要来源于对对流性降水的减弱作用；太湖对湖区及邻近区域夏季地面气温和降水的影响表现出明显的日变化特征，白天影响程度明显强于夜间且在午后的影响最强；太湖在午后引起湖区及邻近地区低层大气显著降温和异常辐散，抑制了该区域的大气对流活动并引起对流降水的明显减少，进而造成夏季太湖及邻近地区降水的减少。

摘要:为研究华北地区的气溶胶分布情况，利用2012-2014年飞机观测资料和MODIS卫星资料，对石家庄等地的气溶胶标高进行了分析。结果表明：（1）与飞机观测资料对比后认为可以利用MODIS光学厚度和常规能见度资料计算气溶胶标高；（2）华北地区春夏季气溶胶标高一般大于秋冬季；6个主要城市中，位于平原地区的城市气溶胶标高较低，西北山区城市标高较高；（3）在不进行飞行探测，仅使用地面资料和卫星资料，通过计算得到气溶胶垂直分布是可行的，尤其是在对流层中层的结果比底层更可信；（4）分别使用观测资料与拟合数据计算光学厚度，分析其误差后，确认在计算光学厚度的过程中可以使用气溶胶数密度指数递减假设。

摘要:利用标准化降水蒸散指数（SPEI）作为判断干旱是否发生的标准，基于数据挖掘方法中的CART算法探究夏季西太平洋副高北界、夏季西太平洋副高强度指数、准两年振荡（QBO）、东亚夏季风指数、夏季北大西洋涛动（NAO）、夏季太平洋年代际振荡（PDO）、厄尔尼诺指数等多项气候因子与干旱的关系，构造分类决策树，得到干旱预报规则集，从而建立干旱的预报模型。预报模型以各项气候因子为输入变量，是否干旱为目标变量。根据1955-2012年商丘月平均气温和月总降水资料计算出商丘夏季58 a的SPEI指数作为干旱判定指标；以同期的多项气候因子数据作为输入变量，随机选取46 a的数据得到7条分类规则集，分类准确率为86.96%。使用剩余12 a的数据验证，准确率高达91.67%。结果有力地证明了基于CART算法建立干旱预报模型的可行性、科学性、有效性以及与干旱研究理论的一致性，为干旱模型的研究及季节性预测提供了科学有效的新思路。

摘要:大气折射率结构常数描述了大气湍流起伏的强弱，它表征了大气折射率随机不均匀性的剧烈程度。光波和无线电波在大气中传播时会受到大气湍流的影响而产生各种不良效应，如：光斑漂移、闪烁、相位起伏等。因此，对大气折射率结构常数的研究具有重要的意义。本文利用常规探空资料对微波波段大气折射率结构常数进行了仿真研究，结果表明：在低空，特别是大气边界层之内，大气折射率结构常数主要为湿度所贡献；在高空，大气折射率结构常数主要为温度所贡献。在微波波段，影响大气折射率结构常数最大的气象因子并不是温湿压的大小，而是它们梯度的大小，其中湿度梯度的大小对其影响最大，在实际的低空测量大气折射率结构常数时，主要考虑湿度梯度与温度梯度的影响。

摘要:利用1981-2011年共31 a美国GODAS月平均次表层海温资料，以5~366 m次表层垂直平均海温表征上层海洋热含量（HC），运用合成、相关等统计学方法，分析了西太平洋暖池（以下简称暖池）热状态气候特征及其对ENSO事件的影响。结果表明：暖池区HC异常变化最大，异常变化最大的区域与其高值中心区域并不重合，而是在经向上向其两侧偏离；暖池区HC季节变化与SST季节变化高度一致，年际变率大于SST的年际变率；暖池热状态与ENSO事件有密切联系，最大冷（暖）异常恰好对应于ENSO循环过程中的El Niño（La Niña）事件，并且ENSO事件前期暖池HC存在明显东传信号。

摘要:通过对1961-2014年江苏省56个常规气象观测站降水及历年5-8月太平洋副热带高压资料进行了整理、订正及分析，揭示了江苏省梅雨入出梅日期、梅雨量、梅雨强度等特征量的变化趋势及年代际变化差异，并对2014年江苏省梅雨异常进行了分析。研究表明：长江以北和长江以南站点均表现出梅雨强度增强，梅雨期内降水频次和强降水事件频次增多的趋势，其中长江以南的梅雨强度、降水频次和强降水事件频次的变化趋势分别为0.18/（10a）、0.75 d/（站·10a）和0.25 d/（站·10a）较长江以北的变化趋势0.07/（10a）、0.01 d/（站·10a）和0.08 d/（站·10 a）更为明显，年代际变化特征也不尽相同。从2014年梅雨监测来看，长江以北处于空梅年份，长江以南则出现了长度为11 d的梅雨。

摘要:利用常规气象观测资料、陕西区域自动站观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料和卫星雷达探测资料，对2012年8月13日关中西北部一次短时强降水过程的成因进行动力学诊断分析，结果表明：在有利于触发中小尺度系统发生及其发展的条件下造成了本次短时局地强降水，雨区环境大气为低层对流不稳定、中层条件对称不稳定、高层对流不稳定的混合型不稳定层结。从卫星和雷达资料分析显示强降水过程是两个不同的中小尺度系统造成，前期是中β尺度干线、辐合线触发带状对流性降水，后期是中β尺度Ω系统触发圆形状对流性强降水。短时强降水雷达反射率因子呈低质心结构，具有热带降雨型特征。

摘要:利用2012/2013年冬季菏泽巨野日光温室内外的逐日平均气温、最高气温、最低气温、相对湿度、日照时数和最大风速等气象观测资料，采用相关分析法确定了影响温室内最低气温的关键气象因子，采用逐步回归法和主成分分析法分别建立温室内最低气温预报模型，并用2013/2014年冬季的气象数据检验评价两种预报模型的差异。结果表明：（1）温室内最低气温与当天温室内外及前1 d温室内外的气温、相对湿度、日照时数等相关性比较显著。（2）两种方法建立的预报模型均通过了α=0.01的显著性检验，逐步回归法所建预报模型得到的整个冬季预测值与实测值的相关系数为0.82，平均绝对误差仅为0.9℃，平均相对误差仅为9%；而主成分分析法所建的预报模型得到的整个冬季预测值与实测值的相关系数为0.58，平均绝对误差为1.8℃，平均相对误差为15%。由此表明，用逐步回归法所建的温室内最低气温预报模型的准确度高于主成分分析法，可满足预测冬季温室内最低气温的业务需求。

摘要:精细化气候变化分析及气候预测服务亟待发展，对高分辨率优质量的气候资料需求不断增长。本文利用缺测率、对比差值、空间一致性、粗差率、一致率5个指标对2009-2014年浙江省2 209个自动站温度数据进行评估分析，运用开放式可调整的评分标准，选取数据质量稳定可靠的站点，满足气候研究与业务的发展需求。共取得91个一级可用站，499个二级可用站，363个三级可用站，一级站主要分布于宁波和嘉兴地区，二级和三级站在各地都有较均匀的分布。在全省气候统计分析中，可以根据需求利用可用站。此外，有可用自动站参与的温度分布图完美呈现了地形对温度的影响，也使城市化发展突显出来，精细化的气候分析能更有效的为高山地区耕种制度及城市建设与规划提供科学依据。