场时间序列预测方法及其预测能力的试验分析

给出场时间序列预测思想的提出及其理论基础,并在此基础上,给出场时间序列预测理论的思路及方法,并针对一个理想混沌时间序列进行预测能力的试验分析.初步结果表明,场时间序列预测方法可以提高单点时间序列的"遍历性",提高预测精度.     

气候场的主分量逐步回归预测模型及应用

提出一种气候场的主分量逐步回归预测模型,该模型将气候场的预测变成对该场主分量的预测。提取对气候场变化有重要影响的500 hPa高度、太平洋及印度洋海温和全球海平面气压等含不同区域不同季节的因子场的前若干个含高信息量的优质主分量因子。通过相关筛选和双重检验逐步回归,建立气候场的主分量的预测方程,由此就建立气候场与多个因子场之间的联系,但是模型却仍然保持着两个场相关的特点。根据气候场的特征向量的近似不变性,将其与主分量配合进行反算,从而得到气候场的预测。以广东汛期降水预测作为试验例子,计算了它的主分量,分析了它的时空分布特征及分类,对2003—2005年的分布作预测并与实测分布作比较及进行误差检测,发现预测效能显著。有关预测的年限、区域范围、要素和因子的物理背景等问题有待进一步研究。     

基于SVD技术的短期气候信号提取和预测方法

在预报因子场与预报对象场物理联系的基础上,我们提出了一种基于SVD诊断分析的气象信号提取技术和预测方法.并应用于高原东侧地区降水场预测,通过前期高原地面加热场、高原上空100hPa高度场的SVD分析,成功提取了高原东侧地区降水场的前期预测信号.     

溃变理论在汕头暴雨天气预测中的应用

运用溃变理论的V-3θ图结构分析方法和溃变图分析了汕头的一场暴雨天气,说明怎样运用溃变理论对汕头暴雨天气进行预测分析。结果表明:V-3θ图对暴雨天气预测有着较好的指示特征,溃变图对天气形势的演变有较好的指示意义,溃变理论在暴雨天气预测中有参考价值。     

五种短期气候预测统计模型对灾害性天气的评估检验

对1996～2004年的灾害实况场与五种统计预测模型的预测结果进行检验,结果表明五种统计模型对灾害性天气的实况场和背景场均有一定的预报能力,尤其是对灾害性天气背景场的预测效果较好,这些结论可适用于常规的短期气候预测业务.     

福建汛期降水主分量逐步回归预测模型研究

建立福建汛期降水量气候场的主分量逐步回归预测模型,通过预测福建汛期降水量气候场的主分量来实现对福建汛期降水量场的预测。选取北半球500 hPa高度场、太平洋海温场、北半球海平面气压场等含不同区域不同季节的诸多因子场的前若干主分量因子作为预测因子。计算分析了福建汛期降水场的主分量分布特征和分型特点。利用相关筛选和双重检验逐步回归方法,建立福建汛期降水场与多个因子场的关系,建立主分量的预测方程。通过对2012年福建汛期降水的预报,发现该模型对福建汛期降水的趋势和分布有较好的预测能力。     

广东冬季水资源的预测和因子背景场分析

为预报广东冬季水资源量,利用500hPa高度场和太平洋海温场作为气候变化的相关因子场,并应用了主分量逐步回归预测模型进行了计算。利用各标准化主分量的预测结果,按照主分量逐步回归模型进行回算得到预测场。结果表明,2004年和2006年预测结果与实况比较相似;2005年冬季水资源预测值和实测值分布相差较大。为了分析预测因子的影响,对进入广东冬季水资源场前4个主分量预测方程的因子进行分析,并对个别关键因子的背景场做了细致的研究。     

青藏高原地面加热及上空环流场与东侧旱涝预测的关系

应用奇异值分解(SVD)技术研究了青藏高原地面加热场与高原上空100 hPa高度场及其东侧川渝地区夏季降水场的时空联系和旱涝预测的关系.结果表明:地面加热场与高度场的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;前期青藏高原地面加热场通过影响后期高原上空100 hPa高度场,导致未来高原东侧川渝地区夏季降水异常;加热场-高度场-降水场之间的这种非同步关系,反映了川渝地区旱涝灾害的影响因子和物理成因; 前期高原地面加热场与前期100 hPa高度场SVD第一模态的变化,是高原东侧地区未来夏季旱涝异常的预测信号.并由此提出了一种基于SVD技术的旱涝预测思路.     

基于SVD技术的短期气候信号提取和预测方法

在预报因子场与预报对象场物理联系的基础上，我们提出了一种基于SVD诊断分析的气象信号提取技术和预测方法。并应用于高原东侧地区降水场预测，通过前期高原地面加热场、高原上空100hPa高度场的SVD分析，成功提取了高原东侧地区降水场的前期预测信号。     

用典型相关分析预测福建前汛期降水

应用EOF—CCA方法对福建省前汛期(5～6月)降水量场进行试预测,预测因子选取关键区海温场及13项物理量场,降水量场为35个地面气象站降水资料。采用3种方案进行试预测,分别以关键区海温场为因子,13项物理量场为因子,或两者相结合。通过5年的独立样本预测检验表明,3种方案对福建省前汛期降水量场进行短期气候预测均有一定的预报技巧,预报时效最佳的时期是前一年的11、12月分,以关键区海温为因子的预测效果最好,12月份关键区海温结合13项物理量场为因子预测稳定性最好,可用于日常预测业务中。     

A Method of Phase Space Modeling of a Climatological Series and its Application

Summary  In this paper, a method of phase space in modeling the climatological series is put forward on the correlation dimension, the theory of phase space and the direct retrieval technique. Then time series of monthly mean temperature are used to build dynamic models of regional climate in phase space in which some dynamic characteristics can be discovered. The results illustrate that the methodology holds promise for a wide variety of applications. Furthermore, the evolution characteristic and the interior interaction mechanism of the regional climate of southern China are also discussed. Received March 29, 1999/Revised November 2, 1999     

长期预报的相空间近邻等距法

考虑到确定性系统的外在随机因素和内在随机性(浑沌)所造成的长期预报的不准确性,本义将有关浑沌的理论和数理统计理论结合起来,提出了d维相空间距平符号传播的“正、反规则”假说和近邻等距模式.实例检验表明,经调试后距平符号的报准率一般为66％—80％,而相对误差一般不大于8％.     

非平稳时间序列的区域预测研究

基于重构状态空间理论和嵌入定理,给出一个新的非平稳场时间序列的区域预测方法。该方法将外强迫因子引入到预测模型中,并且将区域内预测相点的周围相点所对应的空间信息也引入到预测模型中。然后利用该方法对33模Lorenz系统得到的"理想"的非平稳场时间序列进行预测实验分析。结果表明,嵌入外强迫因子可以更好地重构出原来的动力系统,有效地提高非平稳时间序列的预测精度;同时引入空间和外强迫信息可以利用空间数据弥补时间序列长度的不足,从而进一步提高预测精度。     

长期预报的相空间相似法

通过对分数维D的计算，我们用时间序列重建了一个d=INT(l+D)维的相空间。而后，将统计预报的相似理论用于相空间的相点，并假设最近邻相点经演化时间T后模相等。根据这一假设，做了一些长期预报试验，其距平符号报准率一般为60%—70%，相对误差一般不大于8%。     

广东热带气旋短期气候预测—相空间相似预报方法的应用

利用非线性理论，对广东省热带气旋年频数时间序列采用相空间向量相似和相空间投影预报方法建立预报模型。经过5年方案的试验，发现这两种方法都有一定的预报能力，而且通过对比发现，热带气旋年频数内在的性质和外部强迫因子的作用在预报中都不可忽视，且外部因子的选取是否适当也是非常重要的。     

Reconstruction of the El Niño attractor with neural networks

Based on a combined data set of sea surface temperature, zonal surface wind stress and upper ocean heat content the dynamics of the El Niño phenomenon is investigated. In a reduced phase space spanned by the first four EOFs two different stochastic models are estimated from the data. A nonlinear model represented by a simulated neural network is compared with a linear model obtained with the principal oscillation pattern (POP) analysis. While the linear model is limited to damped oscillations onto a fix point attractor, the nonlinear model recovers a limit cycle attractor. This indicates that the real system is located above the bifurcation point in parameter space supporting self-sustained oscillations. The results are discussed with respect to consistency with current theory.     

基于地统计方法的气候要素空间插值研究

在回顾了地统计学的产生、发展及其基本原理的基础上,对于目前众多可以提供计算网格的气候要素的空间插值方法中,具体探讨了普通克里格法和协同克里格法。将甘肃省1961—1990年30年平均降水量和蒸发量作为区域化变量,根据不同的半变异函数理论模型,采用普通克里格法和双变量协同克里格法,通过对比分析得到：（1）不论是多年均降水量还是多年平均蒸发量在空间上都呈现明显的梯度变化,二者的空间变程都很大,而降水量变化幅度更大。降水量从东南部向西北部逐渐减少,蒸发量则相反,从东南向西北逐渐增加。（2）基于地统计的插值方法,根据半变异函数云图和试验方差最小的原理,选择合适的半变异函数理论模型进行变量的空间插值,能够较好地模拟区域化变量的空间连续分布格局,并取得较好的效果。对比普通克里格法和协同克里格法,后者增加了高度对降水量和蒸发量的影响,在空间分布上更为合理,插值的精度也要明显好于普通克里格法。（3）采用地统计方法虽然在总体上能够较好地反映气候要素的空间分布格局,但检验显示,两种方法空间插值的精度都还不是很高,插值的精度还有待进一步提高。     

平均流变化对波反馈的A-B混合方程理论及应用

从两层模式的基本方程出发,推导了描述平均流对波振幅反馈的A-B混合方程,并通过适当变换把混合方程转化为洛仑兹系统,用于研究平均流对边缘波扰动振幅增长的反馈机制,以及在中性廓线附近边缘波的稳定性问题。这是对研究波流相互作用的E-P通量理论的一个重要扩充。同时,作者还指出了A-B混合方程理论在研究大气中的波流相互作用及对流方面有相当应用前景。     

平均流变化对波反馈的A-B混合方程理论

从两层模式的基本方程出发，推导了描述平均流对波振幅反馈的A－B混合方程，并通过适当变换把混合方程转化为洛仑兹系统，用于研究平均流对边缘波扰动振幅增长的反馈机制，以及在中性廓线附近边缘波的稳定性问题。这是对研究波流相互作用的E-P通量理论的一个重要扩充。同时，作者还指出了A－B混合方程理论在研究大气中的波流相互作用及对流方面有相当应用前景。