支持向量机方法在南京太阳总辐射推算中的应用

利用1981、1996和2001年逐日南京站太阳总辐射和日照时数观测资料,建立了基于支持向量机(support vector machine,SVM)方法的太阳总辐射推算模型,预测了1982、1997和2002年的太阳总辐射,并把推算结果和采用线性的气候学方法所得到的推算结果分别与实测值进行对比。采用线性方法得到的1982、1997和2002年的太阳总辐射预测值与实测值间基于1:1线的决定系数(R~2)分别为0.800、0.859和0.838,均方根误差(RMSE)分别为3.250、2.649和2.925 MJ·m~(-2)·d~(-1)。采用SVM方法得到的1982、1997和2002年的R~2分别为0.894、0.938和0.936,RMSE分别为2.353、1.726和1.804 MJ·m~(-2)·d~(-1)。SVM方法得到的太阳总辐射预测值与实测值之间的误差较小,预测精度高于线性方法,更适用于实际太阳总辐射的计算。     

1951—2008年北京极端天气事件分析

采用湖南14个地市州所在地国家气象站1980—2013年逐分钟降雨资料, 分别利用模糊识别法、芝加哥法、Pilgrim & cordery法及同频率法对各地短历时60 min、90 min、120 min、150 min、180 min以5 min为单位时段的暴雨雨型进行了识别和推求, 结果表明:推求的各地暴雨雨型基本以峰值在前部的单峰型为主; 芝加哥、Pilgrim & cordery计算的峰值、强度相当, 推求的各历时暴雨雨型基本一致, 也更接近实际, 同频率法相对来说效果较差些。

     

南海北部海区波高与厄尔尼诺关系探究

以欧洲中期天气预报中心的23年再分析风场数据为基础,采用HIRHAM风场模式和SWAN海浪模型对南海北部海域的波浪场进行推算,并将南海北部海域的有效波高与厄尔尼诺指数作对比,探究两者的关系,分析结论如下：（1）南海海域波高具有较强的季节性变化特征,冬季波高大于夏季波高;（2）南海北部海域月平均波高与Niño3.4指数呈负相关,大部分海域呈中度相关,台湾和菲律宾之间的部分海域呈高度相关;（3）在强厄尔尼诺年,南海北部海域的有效波高明显偏小,且厄尔尼诺指数变化越大,波高越小;反之,在强拉尼娜年,南海北部海域的有效波高较大。     

北太平洋海浪场和风场特征分析

利用欧洲中尺度天气预报中心(ECMWF——European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)的1979年1月2014年12月逐6 h的ERA-Interim有效波高和10 m风场资料,分析了近36年期间北太平洋海域海浪场和风场的变化特征。结果表明:1)中低纬度的西北太平洋波高有逐年线性递增趋势,大约在0.2~0.6 cm/a,而低纬度的太平洋东北部海域则以-0.4~-0.2 cm/a的趋势减小。2)风速线性变化趋势显著的区域主要集中在太平洋东北部低纬度海域,约以1.0~2.0 cm/(s·a)的速度在增加。而日本岛四周、菲律宾半岛以南等海域大都以-1.0~-0.5 cm/(s·a)的速度减小。3)北太平洋海域波高和风速都具有明显的季节变化特征,两者具有很强的相关性。西风带内有一个个波高超过10 m的风暴圈,其波高受风浪和涌浪的双重作用。这可为航海、海洋工程设计、军事及海洋能开发与利用等方面提供科学依据。     

线性相关“可传递性”的几何意义

从几何角度对随机变量显著相关可传递性质进行了分析,得出了样本容量为n(n≥3)随机变量显著相关可传递性质的概率的几何表达式。用Monte-Carlo方法验证了几何分析的合理性,并对此问题展开了一定的讨论。     

黄海海浪季节变化的数值模拟研究

利用第三代海浪数值模式SWAN,研究了黄海海浪有效波高的季节变化特征及相关的物理过程。结果表明,在黄海的大部分区域,混合浪有效波高的最大值出现在冬季,而最小值则基本出现在夏季。北黄海北部和山东半岛南岸的近海海域呈现稍微不同的季节变化,有效波高的最大值出现在春季。全年4个季节中混合浪有效波高的空间分布基本一致:均在济州岛西南最大,沿黄海中部区域向北和由中部区域向近岸区域逐渐减小。黄海海浪为风浪占主,涌浪有效波高远小于风浪有效波高。在黄海的大部分区域,白冠耗散和四波非线性相互作用对黄海海浪的季节变化均至关重要;对于外海区域,四波非线性相互作用更为重要,而对于近海区域,白冠耗散则影响更大。本研究旨在研究黄海海浪的季节变化特征及其物理过程,为进一步探讨该海域海浪在其他时间尺度上的变异特征和动力学过程提供研究基础。     

青藏高原四季划分方法探讨

利用中国气象局国家气象信息中心提供的青藏高原60个测站1961~2007年逐日气温资料,分析常用的四季划分方法在高原的适用性,指出各种四季划分方法的不足和局限,并根据四季持续时间的合理性、物候特征、海拔高度、气候（温度）分布特征等因素提出了针对不同的生产、生活目的而建立的新四季划分方法。探讨认为：（1）根据高原物候特征和气温相结合的方式得到的＂物候四季划分方法＂即＂4℃-12℃-10℃-1℃＂对高原农牧业尤为适合;（2）＂海拔季节划分方法＂对高原旅游和人们衣着尤为适合,海拔季节划分方法把高原分成二个区：海拔4000m以上四季划分方法为＂5℃-12℃-12℃-5℃＂,4000m以下四季划分方法为＂5℃-15℃-15℃-5℃;＂（3）＂生活季节划分方法＂对高原不同区域的生产生活尤为适合,生活季节划分方法将高原分为三个区：Ⅰ区四季划分方法为＂6℃-16℃-16℃-6℃＂,Ⅱ区四季划分方法为＂5℃-12℃-12℃-5℃＂,Ⅲ区四季划分方法＂7℃-7℃＂划分春冬和秋冬,不存在夏季。最后,综合以上各种方法的优缺点,初步定义＂高原普适季节划分方法＂即＂5℃-15℃-15℃-5℃＂为高原总体的四季划分方法,对高原整体的国民经济和政府活动、旅游、人们的衣着、生活生产、季节类产品的销售具有总体的指导意义。     

气象中使用统计检验的几个问题

针对目前在气象和气候要素变化分析中,对相关系数和合成分析使用统计检验存在的若干问题进行评论。认为对相关系数等统计检验,不应该称为“信度检验”,其检验水平也不应该称为“95％置信度”,而应该称为“显性检验”,“显性水平为5％”。     

北印度洋—南海海面风速和有效波高的年代际变化

采用1958年1月—2001年12月ECMWF ERA-40的10m风场资料,以及由该风场资料驱动WAVEWATCHⅢ得到的北印度洋—南海海域44a的海浪场资料,通过EOF分析、正交小波分析和M-K检测方法,分析了北印度洋—南海海域海面风场和有效波高的年代际变化特征。结果表明：北印度洋—南海海域存在3个大风、大浪区,其中亚丁湾以东洋面风力最强,有效波高最高;表面风场和有效波高存在35、15和3a的主周期变化,并自20世纪70年代中期以来,年平均风场和有效波高均存在明显增强趋势,1977年为突变起始年;年平均海表10m风速和有效波高随时间增大主要是由冬季和春季海表10m风速和有效波高随时间增大引起的;冬、秋季海面风场与有效波高的年际、年代际变化周期较一致,冬季以35～40a的周期为主,秋季以11～12a的周期为主。