应用经验正交函数作梅雨天气形势预告试验

本文叙述用经验正交函数序列作梅雨结束期副热带高压天气形动的统计预报试验。试验用1960年6月1—30日20时每天的500毫巴高度资料统计计算经验函数。采用预报时间间隔为一天的时间序列自迴归方法,可以预报出副高西进、北抬与维持的趋势。预报结果几乎不受预报区域边界的影响,说明存在时间平流作用。     

自然正交函数在梅雨天气分析中的应用

本文讨论了自然正交函数的优缺点,并将它用于我国梅雨天气分析.结果表明:自然正交函数作天气分析是可行的.这种方法能得到与天气学分析一致的结果.这是一种统计学分析方法,若与天气动力学方法相结合,可望在天气分析与预报中发挥更大的作用.     

东亚夏季波列经验正交函数分析

利用经验正交函数作为分析工具,利用500 hPa高度场资料针对东亚地区波列出现情况进行研究,得出结论如下：（1） 从东西伯利亚上游经鄂霍茨克海到日本东部海面的波列（OKJ波列）在初、仲夏（6—7月）的信号很强,为欧亚范围内最主要的分布类型。（2） 从菲律宾经日本到北美的波列（P-J波列）可在整个夏季（6—8月）具有相当强的信号,虽然均表现为第二特征向量分布,贡献率与6—7月欧亚范围内第一特征向量表现OKJ波列的相当。（3） 合成分析表明OKJ和P-J类波列在某种程度上可以共存。     

复经验正交函数分析结果的直观显示

对复经验正交函数分析结果显示作了改进，导出了时空振幅、位相函数，并给出了时空振幅位相函数图。试验及实际分析表明，它具有直观性。     

经验正交函数展开精度的稳定性研究

在文献[1]中,我们已从理论和数值模拟两个方面研究了用经验正交函数作基函数缩减气候数值模式自由度的可行性与有效性。用理论模型作数值试验的结果是令人满意的,应用于实际气候数值模拟,一个还需考虑的关键问题是大气外强迫等各种因子变化允许的范围内,对实际资料作EOF展开的稳定性问题。本文分别用1951—1984年500 hPa月平均高度距平场资料,1966—1975年500 hPa候平均高度距平场资料,1965—1978年夏季500 hPa逐日高度距平场资料作EOF展开,并提出了经验正交函数展开精度稳定性的判断方法,旨在证明实际资料EOF展开在大气外强迫等各种因子变化的允许范围内是稳定的,以便为我们用实际资料的经验正交函数作基函数建立一个合理的简化动力模型提供坚实的资料基础。     

梅雨锋暴雨和梅雨锋生函数

梅雨锋锋面两侧温度对比很不显著,而湿度差别则较明显。因此在个例研究中分析梅雨锋垂直结构的剖面图上常用θ_(se)取代θ的分析而取得较好的结果。本文分析了1981年梅雨锋降水与低空梅雨锋——700毫巴θ_(se)密集区的关系,用梅雨锋生函数公式计算了1981年6月22—26日淮河流域一次静止锋的生消演变过程,并且讨论了强锋生中心和暴雨产生的关系,希望能对台站作梅雨锋分析有所帮助。     

利用经验正交函数绘制低频天气图的研究

根据NCEP/NCAR1再分析资料及GFS模式资料,利用经验正交函数分解及Morlet小波变换方法,制作EOF低频天气图。与Butterworth滤波方法提前设定低频周期不同,该方法遵从大气自身的时-频变化特征,能够及时调整显著周期,提取研究时段的主要低频振荡。跟踪分析表明:EOF低频天气图上的低频系统的准周期性和准定常性都较为稳定,能够反映大气环流的主要特性。比较而言,在EOF低频天气图上,中低纬地区的主要低频系统的位置及气流的辐合区更接近实际大气的主要特征。而Butterworth低频图对中高纬低频系统的刻画能力更强。可综合两种低频图的特点加以利用。另外,利用GFS模式的预报场获取未来1~10 d的EOF低频预报图,将其用于延伸期预报,可增长低频天气图方法的预报时效。     

经验正交函数展开气象场收敛性的研究

本文从理论上证明,一个气象场的总方差可分解为代表气象场基本特征的信号场方差和代表随机干扰的随机场方差两部分。研究表明,若给定气象场总方差,则当噪声场方差强时,信号场方差必较弱,反之亦然。在此基础上,论证了经验正交函数(记为EOF₃)收敛速度的影响因素,指出EOF₃用于气象场时,其收敛于原始场的速度取决于场的联合熵及场内各站点的个别熵敛两方面因素,并以前者为主。在标准化情况下,上述因素等价于气象场本身的相关结构和场内空间分布变动程度对收敛速度的影响。文中提出对任一气象场资料应用EOF₃方法时,预估其收敛速度的几种经验性判据。分析表明,这些判据的应用效果很好。      

显著经验正交函数分析及其在淮河流域暴雨研究中的应用

经验正交函数分解（EOF）是气候特征研究中常用的分析方法,但由于方法本身的原因,EOF 主要模态不一定都能有效揭示资料场包含的气候模态。利用中国基本站和基准站1950—2009年逐日降水资料,运用显著经验正交函数分解（Disˉ tinct EOF,DEOF）方法研究了淮河流域暴雨的统计特征。结果表明 DEOF 第1模态呈现了淮河流域暴雨量在南北方向上存在相反的变化,即流域中部、南部偏多（偏少）时,北部则偏少（偏多）,第1主成分具有显著的16—17 a 周期性变化,表明流域南北的旱涝变化存在年代际振荡;第2模态表现了淮河流域中部暴雨量的异常变化,第2主成分有明显的线性趋势,说明近50年来流域中部地区暴雨量有明显的上升趋势,并且在1990年前后由偏少转为偏多。对比 DEOF 和 EOF 的分析结果,发现DEOF 能排除资料场中与随机扩散模型相关性较高的空间特征,能抓住与随机扩散模型有显著差异的分布特征并凸出显示出来,能从较强的背景噪声中凸出物理信号,因而能更好地估计真实的气候模态。     

经验正交函数在两个气象场相关分析中的应用

五十年代以来,经验正交函数的应用愈来愈广泛.气象方面,大多用于气象场的定量描述.许多人用特征向量表示个别气象场的特征,也有人用组合特征向量表示多个气象场的特征,这种方法可以大大减少信息量,给天气气候的分析和预报带来方便.     

经验正交函数展开气象场的几个问题

经验正交函数(简称EOFs)展开气象场或对多气象指标进行主成分分析,已成为表示天气气候资料信息特征的有力工具。EOF's原是一种定量描述实际场序列(向量空间)主要信息特征的函数逼近方法。引入随机观点后,这种展开方法不仅是纯粹的函数逼近问题,而且是对具有随机噪声的信息场提取信息特征,排除随机干扰的统计学方法。事实上,任何一种气象要素场都可视为附加随机扰动的随机场(如气温场、气压场     

改进的经验正交函数分析方法及其效果验证

基于中国站点网气候资料,简要介绍了经验正交函数(empirical orthogonal function,EOF)与改进的经验正交函数(adjusted EOF,AEOF)分析方法的关系,给出了验证其分析效果的方案;并将EOF、AEOF分析方法应用于中国160站60 a(1951—2010年)夏季气温距平场序列的分析。结果表明:AEOF分析方法前6个模态的模方拟合率和累积模方拟合率均高于EOF分析方法的相应量;AEOF分析方法前3个模态的典型场对夏季气温距平场序列的模方场的拟合效果明显优于EOF分析方法。由此论证了EOF分析方法中资料均匀化订正的必要性,验证了实际分析中AEOF分析方法的较优效果。     

经验正交函数在解释数值预报产品中的应用

本文用经验正交函数展开的分析方法，确定了各种数值预报产品物理场中和对应时效的运城日降水量显著相关的物理量要素及关键区域，对关键区域的物理量场使用典型相关分析进行处理，得到了数量较少，而又能代表该关键区物理量分布状况主要信息的新因子，从而建立使用数值预报产品制作短期单站降水预报模式，进行预报效果较好。     

准40天振荡沿指定路径传播的复经验正交函数分析

采用复经验正交函数(CEOF)方法分析了准40天振荡沿赤道和某些大圆路径传播的规律.其第一特征向量及其时间系数表明,它们存在明显的时间(季内、季节、年际)和空间差异,揭示了低频振荡传播规律的复杂性.     

连云港市暴雨天气形势分析

用连云港市7个气象观测站的常规观测资料,对1971-2008年的38 a中29次区域性暴雨天气过程进行数理统计,对连云港市的暴雨天气变化趋势进行探讨,连云港市暴雨天气主要发生在6-9月,7-8月次数最多,占总数79％,雨量极值出现在西连岛站,暴雨日数及雨量极值趋于增大且趋势比较明显.同时,对全市区域性暴雨天气的高空影响系统进行了分类,划分为4种类型:台风减弱型、低压型、横槽类型、低槽类型,各类型几乎各占总暴雨数的1/4.     

热带风暴和台风路经的经验正交函数分析及其在预报上的应用

一.经验正交函数分析为了客观和定量地测定热带风暴和台风(TSTy)的位移,本文对163个台风样本中的12个纬向位移和12个经向位移(相对于163个样本平均值和距平)进行了经验正交函数分析。设 F 是一个24行163列的资料矩阵,其中(?)表示第 n 个热带气旋和台风的纬向和     

奥运会开幕式天气形势分析

通过对奥运会开幕式天气形势进行分析,对2008年8月8日的天气形势有了比较深入的了解。8月8日华北地区较长时间处在副高外围,比较深的层次为西南气流控制,有利于中低层的暖湿空气向北京地区输送;副热带高压东退北抬,有利于副高西北部的冷空气分裂东移南压;850hPa从等高线气旋式弯曲逐渐形成明显的切变;北京地区处在地面高压后,北京西南部处在地面倒槽内;大气层结经历了一个由不稳定到稳定,稳定到不稳定的变化过程,特别是从20:00到23:00大气层结变的很不稳定,非常有利于对流天气的产生;8日14:00后副高有一个明显东退现象,相应的副高西北部冷空气一股一股东移南下,在卫星云图上表现为西北部的冷锋云系和西-西南的850hPa切变线云系;经过人工干预作业后西北部的云系向东偏北移动,西-西南的云系减弱后南压消散,北京国家体育场未受降水影响。     

春夏少雨天气形势分析

分析了１９７４～１９９４年共５０个少雨天气过程,重点分析５００ｈＰａ亚洲天气形势和北半球环流演变的特点,得出３个主要的少雨天气形势—两槽一脊型,欧亚横槽型,贝加尔湖、蒙古东部高压型。     

气象场经验正交函数不同展开方案收敛性问题的探讨

本文从理论上证明EOFs(经验正交函数)用于气象场时,三种不同计算方案特征值的相互关系.指出利用原始场积和矩阵展开的特征值λ_j等于用协方差阵展开的特征值λ_j~*加上平均场方差引起的特征值λ_j.进而论证了收敛速度差舁的原因.最后又以实例表明,不同展开方案的典型场意义及其与时间权重系数的对应关系.