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第1章 绪论1

1.1现代气候业务需求1

1.1.1经济建设需求1

1.1.2防灾减灾需求1

1.1.3环境保护和可持续发展的需求2

1.1.4国家安全需求2

1.2现代气候业务的范畴2

1.2.1气候系统的监测与诊断3

1.2.2气候系统预测模式3

1.2.3气候预测3

1.2.4气候评价与气候影响评估4

1.2.5气候应用与服务4

1.3现代气候业务5

1.3.1现代气候业务布局5

1.3.2现代气候业务流程6

1.4气候研究的主要进展7

1.4.1世界三大涛动7

1.4.2大气长波理论与高低指数环流循环8

1.4.3沃克环流与ENSO循环8

1.4.4气候系统与地球系统科学9

1.4.5气候系统模式与地球系统模式10

1.4.6集合预报10

1.5我国气候业务发展现状与进展11

1.5.1我国气候业务发展历史11

1.5.2我国气候业务的主要进展11

1.6国际气候业务的合作15

1.6.1北京气候中心（BCC）15

1.6.2国际气候业务与服务16

1.6.3 BCC主要产品和用户应用情况18

参考文献19

第2章 现代气候业务的主要基础理论21

2.1气候系统21

2.1.1气候系统的概念21

2.1.2气候系统的成员及其相互关系21

2.1.3气候系统的演变与气候异常24

2.2大气低频振荡26

2.2.1季节内低频振荡26

2.2.2低频振荡的传播26

2.2.3季节内振荡与东亚夏季风28

2.2.4季节内振荡与东亚冬季风29

2.2.5东亚夏季风环流系统的准双周振荡29

2.2.6热带大气的30～60 d低频振荡29

2.2.7中高纬度大气的30～60 d低频振荡30

2.2.8 30～60 d大气振荡的全球特征30

2.2.9热带大气低频振荡的动力学32

2.2.10低频振荡的可预报性35

2.3大气遥相关36

2.3.1遥相关及其分布特征36

2.3.2大圆理论39

2.3.3 E-P通量41

2.3.4大气外源异常42

2.3.5大气内部动力过程42

2.4海气相互作用42

2.4.1观测事实研究43

2.4.2南方涛动和厄尔尼诺事件（ENSO）44

2.4.3 ENSO形成的机理研究47

2.4.4 ENSO与PNA遥相关48

2.4.5 Gill型热带大气响应理论49

参考文献55

第3章 气候监测和诊断分析60

3.1概述60

3.1.1气候系统监测诊断的内容和意义60

3.1.2气候系统监测资料说明62

3.2气候系统监测的主要内容及产品64

3.2.1气候要素异常监测65

3.2.2大气环流异常的监测67

3.2.3海洋异常的监测67

3.2.4积雪监测69

3.2.5土壤湿度与温度监测69

3.2.6气候系统监测诊断产品69

3.3大气环流特征量的监测与诊断70

3.3.1副热带高压活动的监测70

3.3.2环流指数的监测72

3.3.3阻塞高压监测73

3.3.4极涡环流指数的监测74

3.3.5其他环流特征量的监测75

3.3.6物理量的监测诊断75

3.4东亚季风监测诊断业务77

3.4.1季风的定义77

3.4.2东亚季风强度指数监测77

3.4.3季风活动监测与诊断79

3.4.4国家气候中心东亚夏季风监测业务系统简介81

3.5长江中下游梅雨监测诊断85

3.5.1梅雨期及梅雨强度的确定85

3.5.2梅雨的气候特征86

3.5.3梅雨的环流背景87

3.5.4梅雨与ENSO事件87

3.6 ENSO监测诊断预测业务87

3.6.1 ENSO简介87

3.6.2 ENSO事件的标准93

3.6.3 ENSO诊断与预测96

3.6.4 ENSO预测客观方法100

3.7其他海域的监测诊断115

3.7.1印度洋SST异常主要模态115

3.7.2北大西洋海气系统的主要模态118

参考文献120

第4章 影响中国气候异常的主要物理因子及其相互作用124

4.1引言124

4.1.1冬季温度124

4.1.2夏季降水127

4.2 ENSO事件与中国气候异常的关系129

4.2.1 ENSO事件与中国温度129

4.2.2 ENSO事件与中国降水131

4.3西太平洋暖池SST异常与中国夏季气候异常的关系133

4.3.1西太平洋暖池SST异常与热带对流活动133

4.3.2西太平洋暖池对流活动异常与东亚遥相关型134

4.3.3西太平洋暖池对流活动异常与中国夏季降水的关系135

4.4印度洋SST异常与中国夏季气候异常的关系138

4.5青藏高原热力作用对中国夏季气候异常的影响140

4.5.1青藏高原冬春积雪对东亚环流的影响140

4.5.2高原冬春积雪对中国夏季降水异常的影响142

4.6夏季风异常与中国汛期旱涝关系144

4.6.1南海夏季风爆发早晚与夏季降水异常145

4.6.2夏季风强度与夏季降水异常145

4.7阻塞高压与中国夏季降水的关系149

4.7.1阻塞高压的统计特征149

4.7.2阻塞高压对中国夏季降水异常的影响151

4.8西太平洋副热带高压与中国气候异常151

4.8.1西太平洋副热带高压的气候特征151

4.8.2西太平洋副热带高压与中国夏季降水的关系153

4.8.3西太平洋副热带高压与冬季温度的关系155

4.9低频振荡与我国夏季气候异常的关系155

4.9.1低频振荡与我国夏季降水异常的关系155

4.9.2低频振荡与台风的关系160

4.10年代际气候变化163

4.10.1中国夏季雨带的年代际变化趋势163

4.10.2中国冬季温度的年代际演变特点及全球变暖的影响166

参考文献167

第5章 统计气候预测方法170

5.1资料和中国气候区域划分170

5.1.1资料序列170

5.1.2温度等级指数确定方法170

5.1.3降水指数确定方法170

5.1.4夏季雨型171

5.2气候预测业务172

5.2.1延伸期——月气候预测172

5.2.2汛期气候预测174

5.2.3年度气候预测181

5.3气候预测业务质量评估186

5.3.1气候预测评分方法186

5.3.2每月气候预测评分190

5.3.3汛期气候预测评分191

5.3.4年度气候预测评分191

5.4常用统计预测方法192

5.4.1物理量相似法192

5.4.2多因子相似法193

5.4.3环境场相似194

5.4.4最优气候值法195

5.4.5韵律相似法197

5.4.6典型相关法197

5.5综合集成决策方法198

5.5.1权重分布法199

5.5.2正权递归法199

参考文献200

第6章 月动力延伸集合气候预测业务系统202

6.1气候动力模式预测的科学基础202

6.2月动力延伸集合气候预测的现状204

6.3集合预报的理论基础205

6.3.1多初值集合预报优于单个初值预报的理论基础205

6.3.2集合预报优于单个初值预报的实例206

6.3.3最优集合理论209

6.3.4多模式超级集合预报210

6.4月动力延伸集合预测业务系统212

6.4.1月动力延伸预测模式及业务流程212

6.4.2月尺度动力延伸集合预报初值形成213

6.4.3月尺度动力延伸预报集合方法214

6.5月动力延伸集合气候预测系统的产品应用215

6.5.1月动力延伸预测业务系统回报检验215

6.5.2月尺度动力延伸集合气候预测产品回报检验215

6.5.3月尺度动力延伸集合气候预测产品实时预报检验221

6.5.4月动力预测模式逐日信息提取方法及应用222

参考文献226

第7章 季节动力气候模式集合预测228

7.1季节气候异常的特点228

7.2季节气候预测的现状228

7.3海气耦合的季节气候模式229

7.3.1大气模式229

7.3.2海洋模式229

7.3.3陆面模式230

7.3.4海冰模式230

7.3.5耦合模式230

7.3.6区域气候模式230

7.4季度气候模式集合预测方案231

7.4.1模式初值形成方案231

7.4.2模式集合方案232

7.4.3区域气候模式预测方案233

7.5季度气候模式集合预测历史回报检验233

7.5.1全球模式结果检验233

7.5.2区域模式检验结果241

7.6季度气候模式集合预测实时预报检验245

7.6.1全球模式245

7.6.2区域模式248

7.7国外季节气候预测249

7.7.1欧洲中期预报中心动力气候预测249

7.7.2英国气象局Hadley中心动力气候模式预测250

7.7.3亚洲太平洋经合组织气候中心季节预测255

7.7.4日本气象厅季节气候模式预测260

7.7.5澳大利亚气象局季节气候预测263

7.7.6国际气候研究所季节动力气候模式预测265

7.7.7美国气候预测中心气候预测268

7.8多模式集合预测270

7.8.1国外多模式集合预报试验271

7.8.2国内多模式集合预报试验273

参考文献274

第8章 动力气候模式产品的降尺度应用277

8.1引言277

8.1.1降尺度应用的必要性277

8.1.2降尺度主要方法277

8.2月动力延伸集合预测产品的降尺度应用279

8.2.1动力与统计相结合的降尺度方法279

8.2.2最优信息提取的降尺度应用286

8.3季节气候模式集合预测产品的降尺度应用290

8.3.1多模式集合季节预测290

8.3.2降尺度季节预测295

8.3.3环流分型技术及降尺度应用300

8.4国际降尺度软件包介绍310

8.4.1统计降尺度模型（SDSM） 310

8.4.2统计降尺度软件312

参考文献313

第9章 相似一动力短期气候预测业务的研究和应用316

9.1动力与统计相结合的必要性及其意义316

9.2动力相似预报的理论基础317

9.2.1相似预报方法的发展历程及动力相似方法的提出317

9.2.2动力相似预报方法的物理基础318

9.3动力相似预报的技术支撑——相似误差订正方法318

9.3.1相似误差订正方法原理318

9.3.2相似误差订正的实现方法319

9.3.3相似误差方法应用的若干关键技术321

9.3.4相似—动力短期气候预测业务系统的框架和组成324

9.4相似—动力在月尺度气候预测中的应用324

9.4.1模式误差估计参数化方案（MEP）设计325

9.4.2相似—动力集合气候预报方法的应用326

9.5相似—动力在季节气候预测中的应用330

9.5.1相似动力季节预测简介330

9.5.2动力相似季节预测的应用结果333

9.6相似—动力在ENSO预测中的应用338

9.6.1相似—动力ENSO预测简介338

9.6.2 ENSO动力相似误差订正模式回报试验340

9.6.3相似样本数的估计及其影响342

9.6.4回报个例343

9.7结语345

参考文献346

第10章 极端气候事件的监测与气候影响评价348

10.1极端气候事件监测348

10.1.1极端气候事件定义348

10.1.2极端气候事件监测方法348

10.1.3极端气候事件监测指标349

10.1.4极端气候事件监测业务系统349

10.2气候影响评价理论与方法350

10.2.1气候影响评价的理论350

10.2.2气候影响评价的方法351

10.2.3气候影响评价业务中常用的一些统计方法351

10.2.4气象灾害的分类及灾害数据库354

10.3气候影响评价355

10.3.1气候影响评价业务流程355

10.3.2主要气象灾害的监测及影响评估356

参考文献390

第11章 应用气候与服务393

11.1概述393

11.1.1应用气候和气候可行性论证的定义393

11.1.2应用气候业务服务现状393

11.1.3应用气候发展394

11.2气候与农业394

11.2.1气候资源对粮食生产潜力的估计395

11.2.2气候对农作物影响指标396

11.2.3气候对农作物影响评估原理及方法398

11.2.4气候对农作物影响评估404

11.3气候与水资源405

11.3.1基本概念与原理406

11.3.2水资源评估方法406

11.4气候与能源413

11.4.1气候对能源的影响评估方法414

11.4.2气候对能源需求影响定量评估415

11.5气候与交通421

11.5.1气候对交通建设的影响421

11.5.2气象条件对交通运输的影响423

11.5.3气候对交通影响评估和预评估424

11.6气候与电力、通信架空线路430

11.6.1气候对电力、通信架空线路的影响430

11.6.2输电线路设计标准433

11.6.3电线覆冰厚度评估和预评估434

11.6.4冰冻灾害风险区划方法435

11.7气候与城市规划436

11.7.1评估方法437

11.7.2评估指标438

11.7.3气候评估在城市规划中的应用440

11.8气候与大气污染443

11.8.1基本概念443

11.8.2原理及方法443

11.8.3影响及服务445

11.9气候与人体健康447

11.9.1天气气候对人体健康影响方式447

11.9.2资料及其处理448

11.9.3气候对疾病影响评估方法448

11.9.4气候对疾病影响分析应用示例449

11.10气候与重大工程453

11.10.1重大工程气候可行性论证方法453

11.10.2气候对重大工程可行性论证的主要分析458

参考文献459

第12章 气候业务中的科学技术问题与发展趋势464

12.1当前气候业务中的科学与技术问题464

12.1.1资料问题464

12.1.2短期气候可预报性问题465

12.1.3极端气候事件及其灾害的监测、预测与影响评估的问题466

12.1.4不同时空尺度的影响因子相互作用及对夏季旱涝影响问题466

12.1.5东亚夏季风变异机理及其与中国旱涝关系问题467

12.1.6现代气候预测技术与方法问题467

12.2气候系统监测诊断468

12.2.1气候系统监测诊断对观测资料的需求468

12.2.2气候监测诊断业务的主要内容468

12.2.3冰雪圈、植被等下垫面物理过程的监测诊断业务468

12.3气候预测469

12.3.1气候预测与天气预报的异同469

12.3.2气候预测的科学难点470

12.4气候动力模式预测471

12.4.1资料同化系统471

12.4.2气候系统模式发展471

12.4.3动力气候模式集合预测技术的完善与改进473

12.4.4动力相似预报的策略和方法在月季气候预测中的应用474

12.5气候灾害影响与风险评估474

12.5.1极端气候事件及其重大气候灾害资料序列475

12.5.2极端气候事件及其灾害的风险评估方法475

12.5.3气候影响评估业务体系476

12.6气候应用与服务476

12.7区域与省级现代气候业务发展思路476

12.7.1区域气候资料数据集与区域气候区划476

12.7.2不同气候区的气候监测诊断和预测业务477

12.7.3气候可行性论证477

12.8国家级气候预测业务未来发展趋势477

12.8.1我国现在气候预测的水平477

12.8.2我国未来气候预测的发展趋势478

参考文献479