气象统计方法课件 0引言.ppt

气象统计方法 主要参考书目 《气象科研与预报中的多元分析方法》 施能 气象出版社? 《气象统计分析与预报方法》 黄嘉佑 气象出版社 《现代气候统计诊断与预测方法》 魏凤英 气象出版社? 本讲主要内容 一、统计诊断分析方法的重要性 二、气候统计诊断概述 三、气候统计预报概述 四、本课程主要内容 五、学习思路 六、复习与思考 第一讲 绪论 大气科学专业基础 气象科研和预报业务工作的基础 一、气象统计方法的重要性 自20世纪70 年代以来，统计学方法在包括大气科学在内的各个领域得到了日益广泛的应用（经济学、社会学、医学、地质学等）。一方面是由于学科科学研究的需求，另一方面是因为计算机技术的迅速发展为统计学方法的普及提供了支持。 大气运动有其确定性的规律（用动力学方程可以描述），也有其随机性，特别是月、季以上时间尺度的天气气候特征和变化规律，其主要研究方法仍然是统计学方法。 天气预报中的具体要素预报（温度、降水等）仍然以统计学方法为主。 气象科研 诊断分析 气象业务 预报、预测 二、气候统计诊断概述 诊断（Diagnostics）：源于医学，医生通过对病人的了解和检查，从而判断病人所患何种疾病及所患疾病的原因、部位、性质及其病情程度。 气候诊断：用某些手段根据气候观测资料对气候的变化和异常程度及原因进行判断。 该名称出现较晚，20世纪70年代中期才开始有人使用。从1976年开始每年的秋季，美国召开一次对当前气候异常进行研讨的工作会，并正式命名为气候诊断年会。 总体：统计分析对象的全体，一个变量的全部可能取值。 气象上的总体指无限总体。 样本：总体的一部分资料。一组气象资料就是无限总体的 一个样本。样本量n=30。 总体 样本 统计诊断： 利用统计学方法对气象（气候）样本进行分析来估计和推测总体的规律性。 应用统计方法，了解区域性或全球性气候变化的时空特征、变化规律及异常程度。主要针对月以上至几十年时间尺度的变化，即主要研究月、季、年及年代4个时间尺度的气候变化。 统计诊断的研究内容1： 要素自身 趋势分析：滑动平均、累积距平、线性倾向估计、 突变检验、显著性检验 周期震荡：奇异谱分析、小波变换 空间特征：EOF、EEOF、REOF IPCC第四次报告 通过统计方法探索气候变量之间及其与其他物理因素之间的联系，研究气候变化及气候异常的原因，进而探索气候变化、异常的物理机制。 统计诊断的研究内容2： 要素之间 相关分析 ：相关系数、 BP典型相关分析、 奇异值分解（SVD） 对气候数值模拟结果与实际变化状况之间的差异进行统计诊断。 统计诊断的研究内容3： 要素比较 气候统计诊断的一般步骤： 资料收集 从研究的实际问题出发，确定统计诊断的对象，收集有关资料。 选取的资料应准确、精确、具有均一性、代表性和可比性。（注意样本长度和区域范围） 资料预处理 中心化（距平化）、标准化处理 使资料变为统一水平无量纲的变量。 气候统计诊断的一般步骤： 诊断方法 根据研究目的和研究对象，选择合适的诊断方法。（注意不同统计方法的用处） 科学综合与诊断分析 去伪存真 显著性检验 没有统计意义的结果是失真的，无分析价值。 三、气候统计预测 统计预测：利用统计模型估计随机动态系统未来可能出现的行为或状态 （统计学） 利用历史和现实资料 x1，x2······xt 预测未来 x(t+1)，x (t+2)·······x (t+n) 气候统计预测：利用统计模型对气候系统的未来变 化状态作出估计。 统计模型是在利用大量过去气候资料对气候系统内部或与其他变量之间关系的变化规律及特征分析基础上建立。 统计方法 气候统计预测的基本假设： 气候系统的未来状态类似于过去和现在。统计模型结构在预测期间内保持不变、气候系统变化及与各变量之间的相关关系在预测期间内不变。 满足两个条件： 1、气候变化的成因和物理机制至少在预测期间内 与观测时期一致。 2、气候系统在预测期间内保持稳定。 气候统计预测的四要素： 预测对象 气候要素 如夏季降水，气温，旱涝、冷暖趋势等。 预测依据