(0,1)两值时间序列分析及其气象应用

三、平稳过程任意两分的(0,1)序列及其统计 为了研究平稳序列中极端攸的分布规律,对原序列Z_t,还可采用任意两分生成两值(0,1)则问序列X_t,即有对于Z_t序列值,在任意u>0这就等价干平衡序列Z_t在任一高水平 轴u<0上被剪截或限幅。由此所得的高水平轴一交叉数D_u,同样也是西值(0,1)的交替数,研究D_u的分布也具有重要价值。近20年来研究成界业已表明,若Z_t为正态平稳,则当u愈大时,交叉数愈少,并渐近Poisson分布。     

基于Bayes准则的时间序列判别预报模式

根据Bayes准则下的多元线性判别分析和时间序列的线性自回归模式,本文提出一种时间序列的判别预报模式。该模式采用两种不同的变量筛选方案,对于气象时间序列的数量记录,由过去的记录判别未来记录的趋势(如正负距平、旱涝等)。在一定的自相关结构下,其判别效果较好。文献[1—4]曾论述用(0,1)两值时间序列建立AR(p)模式,但AR(p)模式有其局限性。将时间序列与多元判别分析结合,建立时间序列基础上的判别模式,用以往各时刻变量作为线性判别因子对未来各时刻的变量取值类型作出判别,既可保留时间序列线性模式的优点,又可利用多元逐步判别筛选因子的计算方法。从气象状况演变的物理机制来看,考虑前期状态演变比单纯考虑前期某一时刻的状态更有意义。     

用谱分析作月降水趋势预报

一、谱的计算和周期提取 把包头1951年1月—1973年12月共276个月的降水量资料,组成一个月降水量3级距平的时间序列。正距平编码 1,负距平编码-1,正常编码0。经这样处理后的降水量资料序列,满足时间序列平稳性的统计要求。如设时问序列x(t)对时间t的相     

气溶胶对中国中纬度夏季低层风速的影响

利用中国中纬度133个气象站夏季14:00(北京时)气候观测资料和2002-2018年MODIS夏季气溶胶光学厚度AOD(Aerosol Optical Depth)资料,把气候资料按气溶胶变化的转折年分为两个时间序列(建站至2011年,建站至2018年),通过对两个时间序列各站夏季风速、温度、海平面气压年变率和AOD...     

基于TIPEX Ⅲ资料对CLDAS-V2.0和GLDAS-NOAH陆面模式产品在青藏高原地区的适用性评估

利用2015年第三次青藏高原大气科学试验(TIPEX Ⅲ)五层(5,10,20,50和100 cm)土壤的温、湿度观测资料,通过计算全球陆面同化系统(GLDAS-NOAH)和中国气象局陆面同化系统的融合产品(CLDAS-V2. 0)与观测资料之间的相关性和偏差,以及分析降水事件发生后两种模式资料土壤温、湿度的响应,综合评估了融合土壤温、湿度产品在青藏高原的适用性。结果表明,CLDAS-V2. 0土壤温、湿度产品与观测资料的相关性均优于GLDAS-NOAH模式产品,且两模式产品与站点观测资料的相关性在湿季大于干季,相关性随土壤深度增加而减小; CLDAS-V2. 0土壤湿度产品相对站点观测的误差稍大于GLDAS-NOAH,且在浅层土壤两模式产品与站点观测的MRE整体上在干季大于湿季; CLDASV2. 0土壤温度产品与站点观测的RMSE在湿季大于干季,而GLDAS-NOAH产品则相反;两种模式产品均能描述出降水发生后浅层土壤温、湿度对降水的响应,但两种模式产品所描述的深层土壤温、湿度的波动幅度相对观测明显偏大;此外,两种模式产品无法重现观测到的深层土壤温、湿度相对表层土壤温、湿度变化明显"滞后"的特征以及降水后相对降水前土壤温度峰/谷值对应时间存在明显延迟的特征。     

美国丹佛气象站常规地面气象观测项目及仪器简介

我们参观了美国科罗拉多州丹佛天气服务预报台下设的天气观测站的常规地面气象观测。据介绍,这种观测站的观测项目及仪器配备是有代表性的,其他天气观测站(WSMO)都与之类似。从参观中见到,美国基本站网的天气观测以遥测为主,辅以目测。遥测项目有温度(传感器是双金属片,从遥测指示器上读取)、露点温度(也从指示器上读取),利用温度露点差查表求出各种湿度值(如绝对湿度、相对湿度等)。气压用空盒气压表(高度表)读数,再加各种订正。风向、速有直接读数及自记两种方式,互相校核。在观测台上还设有遥测阵风自记记录器,只读风速,并按出现时间从综合遥测计上读出风向。还设有微压计以测定气压细微的变化或波动。此外还有两条跑道上的能见度遥测自记仪器,利用透射计测定结果推出能见度值。云幕仪也是所配备遥测仪器之一,利用可以府仰(0—90°仰角)的转动激光     

云的基础知识讲座——云的宏观特征

云的宏观特征是把云作为一个整体来看的许多特征,如云的外貌、生命史,云内的温度、湿度、含水量和气流分布等。而云中水滴的大小、分布等特征则属于云的微观特征。在云雾研究中一般将云按形状和形成系统分为积状云(或称对流云,简称积云,包括积云、积雨云、卷积云、卷云)和层状云(包括高层云、层云、雨层云和卷层云,高积云和层积云也归于这一类)两大类;或按云中的相态分成冰云、水云和混合云;或按云中的温度分为暖云(高于0℃)和冷云(低于O℃)。这一讲将对积状云和层状云的一些主要宏观特征作些     

基于自动能见度资料估算AOD变化特征分析

利用2016年萝北气象观测站的自动能见度观测资料、地面常规观测资料,应用宽带消光方法进行反演,建立萝北县2016年气溶胶光学厚度(A0D)的时间序列,采用气候趋势分析、相关分析等方法,分析萝北县A0D季、月、日变化特征,结果表明:AOD值随季节有明显的变化,冬季AOD值明显大于其他三个季节,高出其它季节近1倍;1月的AOD值为全年最大,随后开始下降,4-8月降至全年最低,随后9月又迅速增大;在日变化曲线上看,A0D值存在2个明显波峰和波谷。     

冬季溶冰观测的两点经验

《地面气象观测规范》第七章第二节中规定 :气温在 - 1 0 .0℃或以上 ,湿球纱布结冰时 ,须用相当于室内温度的一小杯蒸馏水对湿球纱布进行溶冰。溶冰是否得当 ,直接关系到湿球记录的正确性。笔者从实践中总结出以下两点经验 ,供同行参考。①　规范根据湿度及风速的大小将溶冰的时间规定为观测前 2 0ｍｉｎ、30ｍｉｎ及 5 0ｍｉｎ左右来进行 ,实际操作中 ,如湿球示度不是很低 ,比如在零点几度的范围内 ,按规范规定的时间进行溶冰犹可。倘若湿球温度很低时 ,如按规范规定的时间进行操作 ,到观测时 ,与干球温度相比 ,湿球示度仍然高高在上 ,湿…     

我国冬季气温变化与采暖分析

1　全国及各区域冬季气温序列的建立资料取自国家气象中心整理存档的地面气象记录月报表 .在 695个站点中实际序列长度在 40 a以上的站点占 82 % .考虑到我国地域特征和冬季气温的南北差异 ,在分析讨论时将全国分为 8个区 .全国和区域序列的产生方法如下 :( 1 )求算全国各站冬季气温序列 ,即 1 2、1和 2月气温月平均值 ;( 2 )将全国或某区域按 5.0°× 1 .0°经纬度网格化 ,求算各网格冬季气温序列 ,即网格内各站序列的简单均值 ;( 3)以各网格序列 1 961～ 1 990年的累年值为气候平均值 ,求算出各网格的距平序列 ;( 4 )求算全国和区域序列 :…     

江苏省近50 a夏季降水变化及其与ENSO的关系

利用中国气象局2 400余个台站观测资料制作的数据集CN05.1中的降水资料、美国国家大气海洋局气候预测中心(NOAA/CPC)扩展重建的海表温度资料(ERSST v4)及美国国家环境预报中心(NCEP)和美国国家大气研究中心(NCAR)联合制作的逐日再分析资料NECP-1中的500 hPa位势高度场资料、850 hPa风场资料及海平面气压场资料,采用经验正交函数分解、功率谱分析等方法,探讨了近50 a江苏省夏季降水变化特征及其与ENSO的关系。结果表明:(1)江苏夏季降水呈现出两种典型的空间分布模态,第一模态呈现了全省降水一致变化的空间分布格局;第二模态反映了江苏省降水南北反向变化的特征。(2)两种降水模态对应的时间序列具有不同的周期。第一模态对应的时间序列存在明显的年际振荡(主周期为4～5 a);而第二模态则存在显著的年代际振荡(主周期为16 a)。(3)El Niňo事件次年江苏省夏季降水整体增多;La Niňa年江苏省夏季降水呈现南涝北旱的空间格局。     

基于灾损评估的北京地区冰雹灾害风险区划

北京地区冰雹灾害风险区划主要依据“风险=概率×损失”的风险评估方程来计算风险值,不单纯依靠极端天气及气候事件的概率统计来做区划。首先利用灰色关联模型将北京地区近30年 (1980—2009年) 的冰雹灾害历史灾情资料进行灾损评估,评估结果以关联度归一化值及高斯变换值的方式分别用于时间序列分析及风险值估算。然后采用启发式分割算法 (BG算法) 对灾情数值进行时间序列分析,分析发现:1997年为不平稳结点,1997年前后的灾情数值从平稳性上应分属两个不同的时间序列。以1997年后的期望偏差作为变异系数。在灾损评估结果的基础上进行关联度归一化值在0~1范围内10个等间距的雹灾频次统计,依据统计结果计算北京地区冰雹灾害的平均风险值并用该值来制定冰雹风险等级标准。最后利用风险评估方程计算历次雹灾的风险值,结合风险等级标准完成北京地区冰雹灾害风险区划。区划结果显示:北京地区冰雹灾害的高风险区域主要分布在北京城市中心地区、密云县城及平谷区等几个人口稠密地区,而山区及山前迎风坡地带尽管降雹频次高,冰雹灾害风险却相对较少。     

广东一次雷暴过程负地闪先导的电学特征分析

利用 0 .0 8μs时间分辨率的大容量慢天线电场变化测量系统在广东从化地区一次雷暴过程中观测得到的 44次负地闪电场变化波形 ,对负地闪回击前 2 0 0 μs内的先导电场变化波形进行了分析。发现负地闪首次回击前的先导电场变化波形 ,按最后一个先导脉冲与相应回击间电场变化特征大致可分为三类。通常负地闪先导过程由若干脉冲式变化组成 ,首次回击前先导脉冲间的平均时间间隔为 1 5.8μs(均方差 5.3μs) ;继后回击前直窜 -梯级先导脉冲间的平均时间间隔为 9.4μs(均方差 5.5μs)。首次回击前最后一个先导脉冲与首次回击间的平均时间间隔为 1 2 .7μs(均方差 7.8μs) ,最后一个先导脉冲幅值与回击峰值之比的平均值为0 .1 (均方差 0 .0 4 ) ,且两者之间有很好的相关性 ,并用回击传输线模式对这一关系进行了解释。     

能见度自动仪与人工观测资料对比分析

根据国家气象中心制定的《对比观测期间监测资料评估技术方法》,对2008年嘉兴气象观测站能见度仪资料与人工观测能见度进行对比分析,结果表明,能见度仪资料与人工观测值在低能见度多发季节(秋、冬、春季)相关较好,而夏季(能见度总体较高)则相反。对能见度进行分级后的比较得出,低能见度(2km)时能见度仪观测效果较好,和人工观测值之间的对比差值及粗差率低、一致率高,具有很好的代替作用,而随着能见度的逐渐升高(2～5 km,5 km),两者之间的差距加大,能见度仪的可替代性降低。最后通过比较两种数据的各项统计指标发现,能见度仪数据序列离散度较低,精密度及精确度都要高于人工观测值,通过订正后未来有望取代人工观测。     

北京1841年以来均一化最高和最低气温日值序列的构建

长期连续的日值观测资料是研究百年来极端气候事件及其变化特征的重要基础支撑.目前中外由于缺乏可靠的逐日百年尺度气候资料,使得20世纪50年代以前的极端气候变化规律仍然没有得到很好的认识.基于国家气象信息中心收集整理的日最高和最低气温观测资料,构建北京1841—2019年气温日值序列.首先,通过数据质量控制剔除原始基础资料...     

用两段法挑选和订正日最高、最低值

根据《地面气象观测规范》第 33页“日最高、最低值的挑选和订正”方法 ,从自记迹线中找出一日 ( 2 0～ 2 0时 )中最高 (最低 )处 ,标一箭头 ,读出自记数值并进行订正。订正方法 :根据自记迹线最高 (最低 )点两边相邻的定时观测记录所计算的仪器差 ,用内插法求出各正点的器差值 ,然后取该最高 (最低 )点靠近的那个正点的器差值进行订正 ,即得该日最大 (最低 )值。按上述订正后的最高 (最低 )值如果比同日定时观测实测值还低 (高 )时 ,则直接挑选该定时实测值作为最高 (低 )值。在实际工作中 ,当 1 4时换仪器或换纸后 ,有时自记记录跳跃比较…     

1960-2005年长江流域降水极值概率分布特征

 摘 要：根据1960-2005年长江流域147个气象站逐日降水观测资料和ECHAM5/ MPI-OM气候模式20世纪试验期（1941-2000年）79个格点逐日降水模拟资料，建立年最大强降水AM（annual maximum）序列及汛期日降水量＜1.27 mm的最长干旱持续天数MI（Munger index）序列，分析了长江流域降水极值序列的时空分布特征和概率分布模式。结果表明：1) 长江流域强降水事件的强度和概率最大的地区位于岷沱江流域中游、洞庭湖湖区、长江中下游干流区与鄱阳湖东南部支流等地区，干旱事件强度和概率最大的地区位于金沙江流域中下游与嘉陵江流域；2) 气候模式模拟的长江流域AM事件的多年平均值普遍高于观测值，但离差系数普遍低于观测值; 3) 气候模式模拟结果与观测的降水极值空间分布有一定的差异，但对气候模式和实际观测的降水极值概率分布的拟合，均证明Wakeby分布函数能够较好地拟合降水极值的概率分布。     

人工与自动气象站气温观测差异对比及均一性研究

自动气象站因其监控、观测、采集、存储资料方面的诸多优势,已成为今后我国地面气象观测的发展主流,并将逐步取代人工观测。人工观测与自动观测之间不可避免的存在着观测差异,这种差异对历史气象资料的连续性提出了挑战,并将深刻影响大气科学研究和业务应用。因此对比分析两个观测系统之间的观测差异及均一性是非常必要的。结果表明合作气象站两种观测数据序列中,自动站日最高和最低气温系统性偏低于人工观测值,平均气温则反之。在分析两个数据序列差异的基础上,建立了各季的气温订正方程。订正后两个序列的差值明显减小,效果良好。     

浙江省年平均气温百年序列的构建

长时间气温序列是气候变化研究的基础,早期气温观测台站的缺乏在某种程度上限制了区域性气温长序列的建立。将局部台站的气温观测值向代表全区水平的气温观测值转化,亦是一种有效利用早期少数气温站点构建区域性气温长序列的重要途径。基于浙江省气温观测台站资料的统计分析,提出了局部台站观测值全局修正（GAoSV）的气温长序列建立方式,并利用该方式构建了浙江省年平均气温百年序列。研究结果表明：省级区域内气温局部台站观测与全区台站观测,两者的气温年值变化具有高度的趋同相关性,所提出的GAoSV气温序列构建方式可在少数气温观测台站的情况下,有效保证全区气温序列的构建可信度,且随着观测台站数量增多,其构建可信度会进一步增大,该方式尤其适合早期气温观测台站稀缺（仅有1～2个）的省市级气温长序列的建立。以GAoSV方式建立的浙江省年平均气温百年序列显示,1905-2012年浙江省年平均气温总体在逐渐升高,增温速率约为0．11℃／10a,1980-2012年期间气温的上升趋势更为明显,增温速率约为0．51℃／10a。     

1987—2000年干旱趋势的灰色预测

本文对2000年前的干旱趋势进行了灰色预测。近年来的许多研究表明,将灰色理论应用于灾变预测效果还是较好的。一、季节性干旱趋势预测1、预测方法灾变性预测一般是关于异常值的预测,而又多为异常值出现的时间预测。记S(o)(i)为直接观测的原始序列,可为观测资料中异常