(五) 最优分割法

这一讲用方差来进行分割,并且证明如此算得的分割确实是最优的。用以说明方法的例子还是上一讲的太阳黑子数,以便进行比较。上一讲已引入的概念和符号,这里就不再介绍了。 对x_1,…,x_n这n个有顺序的数据来说,分割成两段为(x_1,…,x_a)(x_(a+1),…,x_n)后,可以计算各段的均值与方差:     

CMIP5全球气候模式对上海极端气温和降水的情景预估

基于国际耦合模式比较计划第五阶段(Coupled Model Intercomparison Project Phase 5,以下简称CMIP5)28个模式的数值模拟结果和1981~2010年华东和上海气温和降水观测数据,评估了该28个气候模式对华东和上海气温和降水的模拟能力,并预估了RCP4.5(Representative Concentration Pathway 4.5)情景下上海2021~2030年极端气温和降水气候的变化趋势和不确定性。结果表明:与观测值相比,模式对华东和上海年平均气温的模拟大多均值偏高、方差偏低;对年总降水量的模拟大多均值偏高,但方差以华东偏高、上海偏低为主;26个模式的气温变化趋势和12个模式的降水变化趋势与观测值相同。选出8个模式的预估结果表明:与2001~2010年相比,2021~2030年上海冬天极端低温的出现日数(冷夜日数)呈减少趋势,不确定性最小;夏天暖夜日数呈增加的趋势,不确定性较小;其他极端气温事件的变化趋势则存在较大的不确定性,冷夜指标的不确定性最大。强降水发生日数和强降水的强度都呈现增加的趋势,且不确定性较小。     

中国6个CMIP5模式对全球降水年际-年代际变率模拟的定量评估

本文利用美国全球降水气候中心(GPCC)的降水资料和中国参加国际第五阶段耦合模式比较计划(CMIP5)的6个气候模式[BCC_CSM1.1、BCC_CSM1.1(m)、BNU-ESM、FGOALS-s2、FGOALS-g2和FIO-ESM]的历史模拟试验的降水数据,采用可以表征降水变率相对和绝对量级的方法,定量评估了6个模式对降水年际-年代际变率的模拟能力。研究表明,观测降水的年际变率一般占总方差的65%~80%,年代际变率占总方差的10%~35%。在CMIP5历史试验中,6个模式平均的降水年际分量方差对总方差的贡献(超过70%)较观测偏强,模拟降水年代际分量的方差对总方差的贡献较小(约为10%~20%)。模式总体低估了全球平均总降水、年际降水和年代际降水的变率,但是高估了年际降水对总降水的贡献、低估了年代际降水对总降水的贡献。与观测相比,6个模式对东亚和澳大利亚地区的年代际降水的模拟都比较好,模拟与观测年代际降水方差的比值为1左右。在非洲、南美洲和海洋性大陆,BCC_CSM1.1模式模拟的降水年代际变率最接近观测;在欧亚和北美,BNU-ESM模式模拟的降水年代际变率与观测最接近。在欧亚大陆上,BCC_CSM1.1模式模拟的降水年际分量与年代际分量的方差比最接近观测;在非洲和美洲,FGOALS-s2模式模拟的降水年际分量与年代际分量的方差比最接近观测。本文的研究结果有助于理解中国当前气候模式对降水年际-年代际变率的模拟能力,以及未来改进模式。     

(十)秩相关法

这一讲介绍一种研究事物、现象之间相互联系规律的方法,然后把它进一步演变,用来作预报,这个方法简称为秩相关法。 通常研究两个变量之间的关系时,希望通过已知的历史资料来考察。例如入梅日期Y与去年农历十月的雨量X就有关系,以沙洲县的资料(见表1)为例:     

国家自然科学基金委员会地球科学部南京气象学院大气资料服务中心资料通讯

第 7卷第 1期 (总第 2 2期 ) 2 0 0 3年 8月1　新编 NCEP/NCAR逐日再分析资料数据集最近 ,南京大气资料服务中心的 NCEP/NCAR逐日再分析资料数据集又得到了充实。变量从 39个增加到 71个 ,延伸时段从 1 94 8年 1月到 2 0 0 2年 1 2月 ,覆盖区域为全球范围。全部资料数据按性质和变量归类 ,按年代排列 ,整个数据集分为 5大部分 (见表 1～ 5)。表 1　等压面资料等压面变量名文件名前缀单位最小信息位 (精度 )数据容量 /GBAir temperature Air K 0 .1 6.68Geopotential height hgt m 1 6.68Relative humidity rhum % 1 3 .1 4Specifi…     

再分析温度资料与西藏地区冬、夏季观测气温的比较

利用西藏地区地面气温(OT)及NCEP/NCAR(NT1)、ERA-40(ET1)、NCEP/DOE(NT2)、ERA-Interim(ET2)和JRA-25(JT)五种月平均2 m气温再分析资料,对其气候均值、方差、气候趋势及年际和年代际变化等进行了分析和评估.结果表明:(1)五种再分析资料对西藏地区冬、夏季气温的估计均偏低,且冬季偏低大于夏季;经地形高度差订正,再分析资料与观测气温的偏差明显缩小,ET1、ET2和JT效果最佳;(2)西藏冬、夏季气温北部变化大、南部变化小,冬季变化大于夏季.ET1、ET2和JT对西藏东部气温年际变率的再现能力略强于NT1,在中西部,ET1、ET2、JT和NT1再现能力相当;NT2对年际变率的估计较差;(3)西藏大部分地区OT有明显增温趋势,冬季增温大于夏季,再分析资料增温不明显;(4)NT1与ET1均不能反映OT所具有的20世纪80年代以前多低于均值,80年代初期到90年代后期接近均值,此后高于均值的年代际变化特征;(5) ET2和JT对均值、年际变化和变率特征的描述较为接近,且优于NT2; (6)再分析资料温度与观测温度空间分布的相似性从高到低依次为JT＞ ET2＞ ET1＞ NT1＞ NT2.     

昌吉站迁站对温压降水要素影响的分析

选择2008年昌吉新老站址一年的气温、气压、降水量日值的366个对比观测数值(降水量214个数值),使用U和F检验对迁站前后日资料的均值和方差进行检验,发现最低、最高、平均气压和最低气温资料在0.05的显著水平下,由于迁站使前后资料的平均值出现比较显著的差异;方差除了降水量序列外,其他要素均在0.05的显著水平下存在显著性差异;将各要素的数据标准化后进行交叉对比,发现新旧站气压数据之间的变化频率和浮动都比较一致,标准化曲线基本重合,而气温数据尤其是最低气温,两站标准化曲线存在较大的差异;通过累积距平处理,发现新老站的变化趋势基本相同,只是新站序列图形的变化浮动较老站略大。     

1961～2018年中国地表温度变化的区域差异

IPCC指出增温应包涵三方面，即均值偏移、变率增大、对称性改变。然而，目前对于地表增温主要关注的仍是均值的变化，这会影响对于地表增温的全面认识。本研究基于1961～2018年590个气象站点的逐日温度数据，利用平均温度，温度方差和高温时间分别量化了均值偏移、变率增大、对称性改变3个指标，进而分析了中国地表温度变化趋势的空间格局。结果发现，在研究时段内平均温度呈现明显的增加趋势，但在1986年前后存在两个相反的变化趋势：1986年前，平均温度为减小趋势，而1986年后为显著增温趋势。在1961～2018年，高温时间出现提前的站点数（63.6%）多于出现滞后的站点数（36.4%）。温度方差在1961～1986年为明显的减小趋势，但在1986～2018年为明显的增大趋势。此外，平均温度，温度方差和高温时间的变化具有明显的空间异质性。具体而言：1961～1986年，高温时间推迟，平均温度下降，温度方差下降的站点数最多，占总站点数的23.9%，主要分布在亚热带地区；而1986～2018年，高温时间推迟，平均温度上升，温度方差增大的站点数量最多，占到总站点数的41.5%，空间分布不均。各温度指标年...     

慈溪市气象站迁站前后气象资料序列的均一性检验

慈溪市气象站于1992年1月迁到新站,在以后的气象统计预报和气候分析中,仍使用原站气象资料,由于未作任何论证,总觉不妥,现新站已积累了5年资料,特对迁站前后部分气象要素有无显著差异作简单判别。 运用概率统计学原理,对气象资料作均一性检验,就是检验两个序列在方差相同的情况下,其数学期望值是否相等,本文根据假设的不同分别用U检验法和t检验法进行检验,以确定迁站前后气象资料序列是否连续。 本文选取了慈溪市年平均气压(P)、年平均气温(T)、年极端最高气温(TH)、年极端最低气温(TL)、年雨日(RD)、年最大日降水量(RL)、年雨量(RR)、年平均风速(FF)、年日照(SH)9个要素,原站资料序列X_1,…,X_n,新站资料序理为Y_1,…,Y_m,n=38,m=5,其样本总体参数的估计量见下表,根据实践证明这些资料序列总体属正态分布,同一要素方差相同。     

热带海表温度和低层风场的年际变率及与ENSO循环的相关特征研

采用NCEP/NCAR的1979～1998年逐月平均的海表温度及1000hPa风场资料,进行滤波和均方差计算,得到了热带太平洋、印度洋、大西洋海表温度(SST)和风场的年际变化特征.用旋转主分量(RPC)方法和投影法对热带三大洋海表温度距平(SSTA)进行分析,得到了各大洋SSTA演变的主要时空特征和相应的距平风场特征;并用相关分析研究热带三大洋与ENSO相关的特征,得到三大洋间的同期相关关系为印度洋SSTA与赤道东太平洋SSTA成正相关,而赤道东大西洋SSTA与赤道东太平洋SSTA成弱的负相关;赤道印度洋在落后于赤道东太平洋3个月左右时正相关达到最大,赤道大西洋在超前于赤道东太平洋6个月左右时负相关达到最大;热带印度洋和大西洋与ENSO相关的分量对各自大洋海表温度年际变化的方差贡献数值相近,最大在40%以上,平均解释方差分别为14%和12%.     

地面气象测报程序系列剖析(三)

四、原始观测数据的输入与校对198行至250行的原始观测数据输入校对子程序,共调用了6个第二层子程序,①和④各又调用了2个第三层子程序,这段程序的流程见图.各存储单元所存储的内容见存储单元分配表. 198行对原始数据和电码存储单元进行初始化处理.字符和数值变量分别置空或零,@$(1)……@$(26)和A$……Z$具有二种名称,但为同一存储单元.其中云高电码存储单元(W$)初始值为9;湿度     

基于1988-2017年CCMP数据的浙江沿海海表风速变化及成因

利用1988-2017年CCMP海表风速（Cross Calibrated,Multi-Platform Ocean Surface Wind Velocity）逐月数据、沿海气象站实测风速数据及NCEP/NCAR再分析资料,分析了CCMP海表风速数据在浙江省沿海区域的适用性、浙江省沿海海表风速的年际变化特征及其可能成因。结果表明,利用CCMP海表风速数据与浙江省沿海典型气象站（嵊泗站、普陀站、大陈站、玉环站和洞头站）观测的海表风速进行对比发现,两套资料的风速变化趋势基本一致,且两者风速值偏差较小;利用CCMP海表风速研究浙江沿海风速年际变化特征是合理可信的。CCMP风速距平场的EOF分析结果显示：第一模态的方差贡献率达90.9%,空间场呈一致变化型;第二模态的方差贡献率仅为6.09%,空间场呈偶极子变化型。根据第一模态的方差贡献率和空间场的分布来看,可将浙江沿海全海域风速作为一个整体来研究。1988-2017年浙江沿海CCMP年平均风速序列表明,2002年前后海表风速发生了一次由上升到下降的趋势转变;分析海陆温度变化发现,引起浙江沿海海表风速变化的可能原因是陆地温度上升过快。     

全球海温异常年代际分量的方差贡献及其与中国气候异常的相关

将全球海洋海表温度异常 (SSTA) 分解为年代际、年际变化两部分, 用方差分析法给出年代际变化分量显著的洋区及其季节变化, 用奇异值分解 (SVD) 方法分析了它与中国冬温 (冬季平均气温)、夏雨 (夏季总降水量) 年代际异常分量的同期和时滞相关联系的时空结构。结果表明, 无论冬、夏, SSTA的方差构成中, 年代际变化分量方差均较年际变化分量显著; SSTA年代际分量正异常时, 中国 (以北方和东部为主) 易出现一致的冬温正异常, 长江流域、华南夏雨易出现正异常, 而华北夏雨易出现负异常; 反之亦然。     

热带海表温度和低层风场的年际变率及与ENSO循环的相关特征研究

采用 NCEP/NCAR的 1 979～ 1 998年逐月平均的海表温度及 1 0 0 0 h Pa风场资料 ,进行滤波和均方差计算 ,得到了热带太平洋、印度洋、大西洋海表温度 (SST)和风场的年际变化特征。用旋转主分量 (RPC)方法和投影法对热带三大洋海表温度距平 (SSTA)进行分析 ,得到了各大洋 SSTA演变的主要时空特征和相应的距平风场特征 ;并用相关分析研究热带三大洋与ENSO相关的特征 ,得到三大洋间的同期相关关系为 :印度洋 SSTA与赤道东太平洋 SSTA成正相关 ,而赤道东大西洋 SSTA与赤道东太平洋 SSTA成弱的负相关 ;赤道印度洋在落后于赤道东太平洋 3个月左右时正相关达到最大 ,赤道大西洋在超前于赤道东太平洋 6个月左右时负相关达到最大 ;热带印度洋和大西洋与 ENSO相关的分量对各自大洋海表温度年际变化的方差贡献数值相近 ,最大在 40 %以上 ,平均解释方差分别为 1 4%和 1 2 %。     

马尔可夫链在低温阴雨长期趋势预报中的应用

一、资料来源 本文所用资料为田东县1954—1990年2—3月的日平均温度,按(1)日平均气温≤12℃连续三天或以上;(2)日平均气温≤14℃连续五天或以上的低温阴雨总天数划分为特少、偏少、正常、偏多、特多五个级别。分级标准见表1,各年实况和属级别见表3。     

西北太平洋地区1976年台风总结

1976年西北太平洋(包括南海)共出现25个台风,我台编号的有24个,其中有3个在南海生成。24个编号台风中强台风(中心附近风力大于32.6米/秒)有16个,登陆我国的有5个。一、气候特点 1、全年台风个数接近常年,入秋前略偏多,秋后略偏少 1976年除3月外各月都有台风生成,表1是1976年和多年各月台风发生数比较,表中     

昌吉站迁站对温压降水要素的影响和分析

选择2008年昌吉新老两站址一年的气温、气压、降水量日值的366个对比观测数值（降水量214个数值）,使用U和F检验对两地迁站前后日资料的均值和方差进行检验,发现最低、最高、平均气压和最低气温资料在0.05的显著水平下,由于迁站使前后资料的平均值出现比较显著的差异;方差除了降水量序列外,其他要素均在0.05的显著水平下存在显著性差异;将各要素的数据标准化后进行交叉对比,发现新旧站气压数据之间的变化频率和浮动都比较一致,标准化曲线基本重合,而气温数据尤其是最低气温,两站标准化曲线存在较大的差异;通过累积距平处理,发现新老站的变化趋势基本相同,只是新站序列图形的变化浮动较老站略大。     

全球地面降水月值历史数据集研制

全球降水历史数据是开展气候、水循环等研究的基础。收集整理全球12个数据源降水历史月值资料,通过站号、站名甄别不同数据源中相同台站,对344个通过相关系数、一致率、均值t检验、方差F检验的台站多源资料进行拼接,尽可能多地融合各套数据产品优势,最终形成全球降水历史月值数据集(CMA Global PrecipitationV1.0, CGP)。数据集重点解决当前国际数据产品在东亚地区站点稀少、同时应用多套数据应用门槛较高等问题。数据集收录3.1万个台站共计1.87×107组月降水记录, 4152个台站序列长度达百年。与美国大气海洋局(NOAA)的全球降水数据集(GHCN-M V2.0)对比,CGP新增1万个站点、0.5×107组有效观测记录和1030条百年序列,其中141条百年序列通过多源整合技术获取。CGP的站点和数据量优势主要体现在东亚、东欧、西伯利亚等站点稀疏地区。基于CGP分析的全球降水时空特征与国际同类产品的结果较一致。新增的数据虽然没有改变全球降水分布的总体特征,但对区域性的百年降水变化检测有一定影响。基于CGP的全球降水百年序列结果显示,20世纪前半叶全球降水量偏小,近20年是1900年以来全球降水量最大的时期,各纬度带、各个国家或地区的降水长期变化趋势呈现显著的差异。      

地面多点雹样切片和雷达回波的配合分析

1982年7月13日一飑线回波带的一个单体,下落了小冰雹,地面三个取样点在21时48分(北京时)同时收集到了小冰雹样品。取样时刻的PPI和RHI雷达回波见图1。该图中标记A、B、C分别表示三个取样点的位置,总共取到的雹粒数见表1。由表可见,冰雹外形以锥形居多数(C点除外)。由切片得知,粒径和雹胚大小以B点的最大,A点最小,三个点的雹胚回波单体的右侧(A点)占45％,至回波左侧(C点)时增大为89％。     

1976—1977年冬半年(10—4月)冷空气总結(摘要)

一、概况 1976年10月至1977年4月的7个月中,影响我国的冷空气过程共33次。其中强冷空气4次,中等强度冷空气14次(其中中等偏强4次),弱冷空气15次,各月分布情况见表1。中等强度以上冷空气活动中超极地路径出现最多,共有7次,而且主要发生在初冬和隆冬。春天大部为西北路径的冷空气活动。此外,强冷空气的爆发多为2种或3种路径冷空气的结合(见表2)。