试用相似离度方法作暴雨中期预报

试用相似离度方法作暴雨中期预报白瑞芳苗玉芝梁明珠（山西省气象台０３０００６）１引言目前数值预报已有了相当的预报水平，在对数值预报产品作统计动力释用的过程中，相似预报方法仍被广泛使用。常用作相似比较的标准有相似系数、海明距离、欧氏距离等。国内已有人对这...     

几种统计相似方法的适用性比较

针对前人对各种相似性度量的预报检验结果,从公式出发,分析证明了相似离度与海明距离具有相同性质,探讨了相似离度在相似预报中使用的局限性。利用2010年5月1—30日08时东亚区域850 hPa高度场96个站点资料,对几个常用相似量及作者提出的新相似量进行相似选择试验,结果表明：（1）相似离度与海明距离非常接近,选出的相似样本80%以上是相同的;（2）相似离度与相关系数差异最大,选出的相似样本70%以上是不同的;（3）新相似量与相关系数较接近,60%是相同的。相似离度与海明距离反映的是样本间＂距离＂的接近程度,相关系数和新相似量反映的是样本间的形状接近程度。     

判断大气要素场相似度的相似面积比方法

目前常用的相似量一般是对样本差异的一个平均意义上的描述,在判断样本相似时难免受到个别过大或过小的样本因子的影响。针对这个问题,提出一种新的相似性度量方法——相似面积比方法,试图从全局的角度来考虑样本相似的选取问题。首先将原始数据标准化,根据对样本间距离的统计分析确定一个判断相似的阈值,然后计算两个样本中距离小于阈值的面积与总面积的比来判定两个样本的相似程度,最后利用2001 2011年冬季00:00(世界时)NCEP FNL温度、高度和风场的全球分析资料对该方法进行了验证。结果表明,数据标准化后可以得到值域范围大致相同的无量纲变量场,有利于多层次多变量的综合性相似判据的建立;与海明距离、相关系数相比,相似面积比选取的相似样本和基准样本在分布形态上较为接近,但相似面积比对高纬地区的相似判断较弱。基于上述三种相似性方法,利用1948 2013年NCEP月平均温度再分析资料进行长期天气预报试验表明,三种方法在相似样本的选取上有一定数量的重合率;从相似预报效果来看,相似面积比方法最好,海明距离方法次之,相关系数方法较差。     

热带气旋环境场相似检索方法的对比分析

比较了欧氏距离、相似离度、相似系数、相关系数及最优相似系数等作为气象格点场相似性度量的适用性,结果发现以“距离”为主的算法无法准确地反映环境场中的一些特定系统的位置和强度,相似检索效果较差;而相似离度、相似系数、相关系数及最优相似系数可分别考虑两个场之间的形状和强度、空间分布及变化趋势,能找到较相似的场,可供业务参考。通过将不同指标检索到的相似环境场的演变对热带气旋(Tropical Cyclone,TC)路径的影响量引入到TC路径预报中,检验其业务应用效果,发现单纯移向的预报效果好于路径预报,路径预报中相似离度的效果稍好于其他方法,而移向预报中最优系数法最好。另通过相似环境场检索,能找到由相似环境场所对应的相似历史TC,并依据不同度量性指标得到一个历史相似TC集,为台风业务、科研提供参考。     

相似预报技术在数值预报产品中的释用

利用ＥＣＭＷＦ三层数值预报产品,综合相似系数和距离系数两种相似预报方法,建立了既能反映环流间形相似又能反映值相似的相似离度天气预报系统。     

欧氏距离系数在农业气候相似性研究中的应用

本文根据地理纬度板为相近的中国河北省和美国密苏里州各13个有代表性的气象站点的30年(1951—1980年)气候资料,采用计算欧氏距离系数的方法,就5组指标(包括气候指标和农业气候指标)分析了两地区之间气候、农业气候、冬小麦气候和春玉米气候的异同及其相似区,并对欧氏距离系数反映农业气候相似程度的可靠性进行了探索,从而为以上两地区之间引进和驯化优良品种以及其它农业技术交流提供了农业气候依据,并对两地区之间各种作物的气候生产力、农业技术和各种农业问题(如作物生态、农业土壤、农业病虫害等)的比较性研究具有促进作用。     

(十一)相似系数

相似分析是气象上常用的一种方法,而且积累了丰富的经验。在相似分析的方法中,总是要寻求一个量,它能反映被考察的两个对象在某些特征上的相似程度,这样的量就是相似系数。由于各人的习惯,或想予以和别的量区别开,也有称为相似指数、相合系数、响应系数、……种种名称。这一讲从数学上对这些系数给予统一的处理,从而可以看清楚各种相似系数所处的地位,它的特点和不足之处。 无论从时间上还是从地域上去寻找相似的年代或相似的地区,总是牵涉到一些气象要素,根据这些要素的取值情况来判断,数学上把这些气象要素称为指标。例如长江流域十个区各季降水量占年降水量的百分数见表11.1:     

山东棉花引种的农业气候相似诊断分析

根据农业气候相似性原理，用聚类判别法筛选相似要素及其权重系数，以修正的欧氏距离系数为定量指标，进行平均气候条件下棉花引种的农业气候相似诊断分析，分别得出了山东省春棉，夏棉引种的国内外适宜和次适宜区。     

分类逐步筛选相似预报

相似方法是目前天气预报,特别是中长期预报中广泛采用的方法之一。选相似有各种办法,我们采用了分类逐步筛选相似法,现介绍如下: 一、方法 设有p个因子:x_1,x_2,……,x_p,预报量为y,各有n次观测样本。问题是有了X°=(x_1°,x_2°,……,x_p°)’后,找出X_i=(x_(1i),x_(2i),…x_(pi))’(i=1,2,……p)中与其相似的样本(’表示转置)。 (一)相似标准 怎样才算相似,这是最基本的一个问题,我们认为,相似程度的确定应从大气运动的本质特征入手,建立恰当的数量表征,可称为相似指数,以g记之。g_(ij)表示样本X_i与X_j的相似程度。应有|g_(ij)|≤1。     

列序分析在大气环境污染分析中的应用

提出了不同于计算相关系数的列序分析的方法,思路来源于变量序列间的几何形状接近程度,几何形状接近的序列,度量其靠近程度的指数应大,反之就小.将靠近程度大小按序排列,就得到变量序列间的联系程度的名次.从实用出发,针对不同性质的数据,提出了4种列序度计算方案.选取了计算加权平方距离的方案对大气污染及其有关的气象要素数据进行了实例计算.通过计算列序度并与相关系数对照,可以更可靠地来使用某个气象要素制作预报,另外,从数学上证明列序分析与绝对值关联度、欧氏距离间的关系,由此论证了列序分析的数学根基.数学推导和数值计算都证实了列序分析的可用性,尤其在量测为小样本的情况下更有使用价值.     

北半球大气环流的最佳相似识别

采用综合考虑形相似和值相似的相似指数法,通过建立最佳相似识别自动化系统,对1980～1991年共144个相似样本,在预报月雨量、梅雨量趋势中的可预报性进行了检验,结果表明:（1）环流形势相似方法作月降水量预报,以2月和5月关系较好,相似样本比预报月提前一个月;（2）环流形势相似作梅雨趋势预报时,以1月和5月关系较好;（3）环流相似的持续性一般较差,尤其是春、秋两季。     

多维点聚的简化试验

多维点聚方法,是一种相关相似预报方法。依照两个因子平面点聚找相似的原则。点聚图上两点越靠近,这两个个例越相似。两点的靠近程度,可以两点间的距离表示。由此,如 a,b 两点分别代表两个个例那末 a 点和 b 点间距离 Dab=     

对气温计算离差系数妥当吗?

1离差系数的含义在统计气象学、气候、水文研究中不仅大量地使用平均值这个统计参数，也时常用标准差和离差系数这两个统计参数。如以X表示某气象要素，其平均值E（X）常由下式计算这里N是样本的总个数。而标准差σ常由下式计算平均值Ex给出了变量的经常出现的值大约是多少（严格地讲众值才有这个含义，不过很多场合众值与平均值相近或相等）。而标准差描述了变量偏离平均值的严重程度。说海洋性气候比大陆性气候好，常常不是指海洋气温更热（冷），而是说它的变化程度小，这就是指海洋上气温的标准差比大陆JJ、。如果甲、乙两地的年平均…     

试用N维欧氏空间距离制作降水量预报

前言 点聚图是县站简单、有效、直观的预报工具之一,但通常只能作两个预报因子的点聚,而对多个因子就无法点聚。我们试用N维欧氏空间距离制作降水量预报,从一个侧面解决多因子的综合问题。 我们认为如果预报因子相似,则对应其后期的降水量一般也应该相似。那么相似的程度如何呢?需要采用一个客观的标准,不致因人而异。这个标准就是N个预报因子组成的N维欧氏空间距离的最小距离,因为预报年与不同年间的预报因子间的距离中要有一个或几个达到极小值。     

用PC——1500袖珍计算机筛选统计预报因子的几种方案

无论是经典统计预报方法还是动力一统计预报(MOS,PPM等)方法,筛选预报因子都是一个重要步骤。下面是用PC-1500袖珍计算机筛选预报因子的几种方案。这几种方案,在输入预报量的观测值及筛选因子的标准后,只要将待选的各个可能预报因子的观测值依次输入,即可初选出符合指定标准的预报因子,并可给出供进一步筛选因子和建立预报方程的有关统计结果。     

鹤壁市暴雨相似预报系统

利用欧洲中心3层数值预报产品,综合运用相似系数和距离系数,研制了既反映环流形势相似又反映强度值相似的鹤壁市暴雨24 h预报系统.     

河南省暴雪相似预报系统

利用欧洲中心 3层数值预报产品 ,综合运用相似系数和距离系数 ,研制建立了既反映环流形势相似又反映强度值相似的河南省暴雪 2 4h预报系统。利用 1996～ 1998年冬季 (11月～次年 3月 )资料进行反算 ,暴雪预报准确率为 41.7% ;1999年 11月至 2 0 0 0年 1月间进行业务试验 ,取得了较为满意的结果。     

鹤壁市暴雨相似预报系统

利用欧洲中心3层数值预报产品，综合运用相似系数和距离系数，研制了既反映环流形势相似又反映强度值相似的鹤壁市暴雨24h预报系统。     

内蒙古寒潮天气相似预报方法

应用海明距离方法建立了一个相似预报系统,采用T106数值产品制作了5个能较好描述内蒙古区域性寒潮天气发展特点和机制的物理量场,作为预报因子场。在此基础上建立历史个例库,同时赋予系统自学能力,在应用中不断丰富历史库。     

用距离预报方法建立分县客观预报模型

根据ECMWF的变温资料建立了气温预报的拟合率较高的多元回归方程.以14时地面要素资料和高空要素场为基础,用欧氏距离选取最相似的前10个历史样本,用ECM-WF数值预报产品,选取90%以上拟合率的数值预报因子建立了晴雨判别模型,试报效果较好.