复奇异值分解方法的构造及度量特征

提出并构造出研究两个移动场相互关系的新方法－复奇异值分解方法，并利用两个简单的正弦波场讨论了了部分度量特征。     

基于最小二乘支持向量机的副热带高压预测模型

采用EOF时空分解、小波频牢分解和最小二乘支持向量机（LS-SVM）交叉互补方法,建立夏季500 hPa位势高度场的预测模型,用以描绘和表述副热带高压形势场的形态和变化。首先用经验正交函数分解（EOF）方法将NCEP/NCAR再分析资料500 hPa位势高度场序列分解为彼此正交的特征向量及其对应时间系数,随后提取前15个主要特征向龟的时间系数（方差贡献96.2%）,采用小波分解方法将其分解为相对简单的带通信号,再利用LS-SVM方法建立各分量信号的预测模型,最后通过小波时频分量重构和EOF时空重构,得到500hPa位势高度场的预测结果以及副热带高压形势场的预测。通过对预测模型的试验情况和分析对比,结果表明:基于上述思想提出的算法模型能较为准确地描述500 hPa位势高度场的形态分布并预测1~7 d的副热带高压活动,对10~15 d的副热带高压活动预测结果也有参考意义。     

北半球高空月平均形势的若干特征

本文对各月500百帕北半球平均高度场,分为南北两个纬带进行分解,求得主要的分解系数和谐波参数的统计特征。通过分析,表现南环纬带的流场及其季节变化特点和北环纬带相比有很大的差别,因而认为在实际工作中采用分纬带分解比按半球分解更为合理。     

不规则格点上的车贝雪夫多项式及其在天气分析和预报中的应用

车贝雪夫多项式是气象上常用的正交函数之一,气象要素场按车贝雪夫多项式的分解,如同其他正交分解一样,各分量之间是互不相关的,这样可独立地求出分解系数,利于分析各分量的影响,便于抓住主要特征。我国第一次用车贝雪夫多项式,研究气     

500hPa高度场与中国西北春季降水量的耦合特征

对近３５年（１９６１￣１９９５）春季西北降水量和同期与前期冬季的北半球５００ｈＰａ高度场进行奇异值分解（ＳＶＤ）,得到了同期和前期５００ｈＰａ高度场与西北区春季降水场的高相关区域,分析两场之间的耦合关系,寻找出有预报意义的环流特征和关键区。     

El Niño期间移动性海温场与大气环流相互关系的复奇异值分解

利用 1 982～ 1 983年北太平洋海温场、OLR场、TBB场和 50 0 h Pa高度场的月均资料及复奇异值分解方法 ( CSVD)初步研究了移动性海温场与大气环流的相互关系 ,结果表明 :( 1 )在1 982～ 1 983年 ,海温变化有很大的空间尺度 ,但各海区海温振荡的变化方向及变化程度存在差异 ,赤道中太平洋有持续的增暖过程 ,并有东传趋势 ,赤道太平洋地区存在海温场传播的“源”和“汇”;( 2 ) OLR场和 TBB场在低纬地区与 SST场有密切联系 ,对流的加强基本和海温增暖变化相一致 ,热带对流活动在海气相互作用中有重要影响 ,但 OLR场和 TBB场所表现的振荡特征、移动特征和“源”“汇”特征是有差异的 ;( 3) 50 0 h Pa高度场的振幅和位相空间场中 ,振幅分布和位相梯度的指向说明了副热带高压南北进退的重要影响 ;( 4 )由奇异值的大小揭示的海气相互关系中 ,高度场与海温场的关系比 OL R场、TBB场与海温场的关系更紧密 ;( 5)在研究两个移动场的相互关系中 ,CSVD分解方法具有很强的特征浓缩性 ,具有诊断提取要素场中强信号及优势信号的能力 ,这说明 CSVD方法值得推广。     

黔东南汛期暴雨天气的时空分布及其长期预报

运用经验正交函数分解主要分量的分析方法，分析了黔东南地区汛期暴雨天气时空分布规律的主要特征。研究了与大气环流季节非均匀承替规律相联系的暴雨天气特征的季节变化，建立了按切比雪夫我多项式分解前期５００ｈＰａ，环流得到典型场权重为预报因子的主汛期暴雨主气长期预报方程组。     

印度洋春、夏季海温对西藏高原夏季降水的影响

利用NCEP提供的1950—1997年全球月平均海表面温度场资料，首先通过EOF分解得到不同季节印度洋海温场空间分布特征，并在此基础上使用合成分析、相关分析和SVD分解等多种方法讨论了印度洋前期和同期海温异常与西藏高原夏季降水变化的关系。寻找出影响高原夏季降水的关键海区，目的为高原夏季早涝预测提供参考依据。     

上海地区盛夏高温分布和热岛效应的初步研究

根据1997～1998年的7～8月高温加密观测资料和卫星遥感资料,应用自然正交函数分解技术(EOF),对上海地区盛夏高温分布的气候平均场和第一特征场进行了分析.上海地区盛夏平均高温场分布具有显著的城市热岛效应特征.作者详细讨论了市区建成面积、土地利用类别、人口密度和人为热等都市化因素对热岛效应范围和强度的影响,并做出定量的估计,提出了缓解城市热岛效应的若干对策.第一特征场分析表明,风向是影响上海地区热岛效应范围和强度变化的最主要的气象因子.     

多个气象场之间的联合REOF相关分析及场的预报模式

本文将EOF分解应用于由不同性质,不同空间点数的气象变量场组成的联合场,并对特征场作Varimax正交旋转。试验表明,该方法对于分析多个气象变量场之间的空间相关特征十分有效。分析所取的变量包括长江中下游地区19个站的月平均气温,降水量以及欧亚500hPa月平均高度,本文用33年的资料系统地分析了三者之间的关系,得到了一些有意义的结果。 用联合REOF方法建立统计预报模式,以500hPa高度场作为因子预报同时段的地面气温场和降水场,独立试验证明,其效果比较理想。     

西太平洋副高活动区域环流特征的客观分析

本文根据西太平洋副高季节性位移特点,在不固定区域采用二维车贝雪夫多项式展开,客观地分解1951-1985年逐月500hPa高度距平场。应用分解结果讨论与副高脊线第一次北跳迟早有关的环流特征,给出了预报方程,并简单分析了预报着眼点。     

青藏高原上空经向环流与西北干旱的关系

应用奇异值分解(SVD)技术研究了青藏高原上空垂直速度场与西北地区降水场的时空结构及相互关系。结果表明:第一模态代表了两场间的主要耦合特征,具有高度的时空相关;发现西北地区各季降水量与青藏高原主体上空各季的场呈正相关。高原冬、春、夏、秋季高空经向环流的变化是影响我国西北地区降水的重要因子。     

500 hPa场的纬向平均地转风的经向廓线分布与稳定波型的联系

应用蒙特卡罗方法、奇异值分解（SVD）、自然正交分解（EOF）和回归分析等统计方法，探讨冬季北半球海平面气压场与 500 hPa高度场、500 hPa纬向平均场和纬偏场（Z5ua）中稳定波的联系。依据正交分解分析，海平面气压场的第一与第二特征向量权重之比远大于 500 hPa，其比值达2倍，而且它的第一特征场更具有纬向对称性。在应用蒙特卡罗方法讨论上述两场的第一与第二特征向量时间序列的差异时，海平面气压场第一特征向量是十分稳定的，不因随机抽样而改变，一再重复出现；因此认为海平面气压场的第一特征向量场比 500 hPa高度场具有更好的重复性和代表性。在比较海平面气压场第一特征向量时间序列（即北冰洋涛动指数）与 500 hPa场上 35°N－55°N纬向风差值（即 Ut指数）时，两者的相关达 0．85；在它们与 500hPa纬向平均风场的回归廓线图中。无论在振幅和极大极小值的位置上，都十分相似。在比较上述两指数与纬偏场（Z500）的回归场时，所有的正负大值中心，位置全部一一对应，中心值也相近，尤其在北大西洋和欧亚大陆。在 500 hPa纬向平均风场和纬偏场（Z500）的奇异值分解分析中，其结果正与上述两回归场相仿；应用正交分解分析Z500场，其第二特征向量场与上述的回归场也完全一致。因此认为这种覆盖整     

1948-2005年7月500hPa高度场EOF分析

利用1948--2005年逐年7月份的NCEP／NCAR格点资料,对北半球的亚洲和太平洋区域500hPa高度场进行经验正交函数（EOD分解,分析了前3个特征向量（模态）的空间分布特征和时间系数的变化,结果表明：7月份的500hPa高度场的分布特征比较复杂,但第一模态有一定的代表性,反映出西太平洋副热带地区高度场与亚洲大陆的反相关关系。而这种关系在20世纪80年代以后出现了反位相的变化。     

上海地区高温分布的诊断分析

如何利用个别气象站的单站气象资料值诊断整个上海地区详细的高温分布是目前高温气象服务发展提出的一个课题。该文根据1997~1998年7~8月高温加密观测资料, 应用EOF技术分解, 表明上海地区高温分布可由气候平均场和第一特征场合成而得, 第一特征场的方差贡献占总方差的90%以上。分析结果表明, 上海地区平均高温场分布特征有地形特点和城市热岛效应作用决定的, 是多年变化的较稳定变量。第一特征场系数是一个逐日变化量, 它与风向有很高的相关系数。该文利用2个气象站的资料建立了计算第一特征场系数的方程, 并建立了利用2个气象站的单站气象要素值制作上海地区逐日的高温分布的方法。该方法对1999~2000年的13个高温日的试算取得了较满意的结果, 比常用的回归方法计算精度有所提高, 而且物理意义清晰。     

张掖地区降水和气温空间分布特征

经验正交分解方法是气象上常用的方法,其优点在于能反映要素场的主要特征,对空间点位置不作要求,既可取同一要素不同站点、又可取同一站点不同要素进行分解。本文利用经验正交分解法,分析了张掖地区降水、气温的空间分布特征,为改进县站预报方法,为地区台制作全区分片预报提供依据。临泽站因建站迟取1967—1986年20年资料,其余各站取1951一1980年30年资料。一、降水、气温空间分布的一般特征     

自然正交函数展开在倒春寒天气预报中的应用

一、引言 近年来,常用自然正交分解方法,根据气象要素场的主要特征,确定正交函数并展开,以此作气候分析和中长期预报。每年3月,(桂北有时延至4月上旬)若迂冷空气入侵,全度气温下降而且变化幅度较大,常造成连续三天以上的低温阴雨天气,对春播危害极大。为了深入分析此期间全区气温场的气候变化情况,我们试验利用3月中旬的温度作样本资料组成矩阵,进行自然正交分解,求出特征值和其对应的特征向量、时间系数,以便于天气分析和预报应用。     

华南前汛期降水与500hPa高度场耦合关系特征

利用NCEP／NCAR提供的1950～1999年4～6月逐日再分析资料,通过奇异值分解、子波变换等方法分析了华南前汛期降水与500hPa位势高度场耦合关系的多时间尺度特征。结果表明：华南前汛期降水和500hPa位势高度场相互耦合的空间分布型、季节内变化存在明显的年际差异,具有多层次、多时间尺度特征;华南前汛期降水和高度场耦合相关型许多一致的年际、年代际周期表明两者长期变化的耦合关系密切;另外,两者的年代际突变都十分显著。     

利用自然正交函数分解气象要素场遥相关结构的两种方案

本文利用自然正交函数提供了分解气象要素场遥相关结构的两种方案(斜交模态方案和正交模态方案)。对北半球(包括低纬区域)月平均气压场的遥相关结构的分解表明,斜交模态方案适用于自由大气高度场遥相关结构的分解,正交模态方案则适用于海平面气压场遥相关结构的分解。     

EOF分解与GA优化的热带太平洋海温场动力预报模型反演

基于NCEP/NCAR提供的1950-2000年月平均海温场资料,首先用EOF方法对海温场序列进行时、空分解,在考虑相邻时段位势场空间模态基本稳定的前提下,引入动力系统重构思想,以EOF分解的空间模态时间系数序列作为动力模型变最,用遗传算法全局搜索和并行计算优势,进行了模型参数的优化反演,建立了EOF分解时间系数的非线性预报模型。通过模型积分和EOF时、空重构,实现了海温场的中长期预报。试验结果表明,在1—6月时效预报上,模型预报海温场与实际海温场非常吻合;对于7 15月时效的预报,尽管模型预报的海温场与实际海温场存在一些出入,但基本构型大致相符,特别是对12月以上的海温场形态和范围仍然能较为准确地描述。所有时效的预报结果均能对1997年的El Nino事件特征有不同程度的描述。该研究方法为海温场以及El Nino/La Nina事件的预报提供了一种新的思路,文中提出的反演热带太平洋海温场与El Nino/LaNina的动力统计模型的研究思想和技术途径,在热带太平洋海温场的预测试验中(特别是中、长期预报)表现出良好的预报效果,为热带太平洋海温场及其异常的El Nino/La Nina事件的中、长期预报提供了有益的研究和参考方法。