气象资料的分析与预测问题建模.pdfVIP

以铜为镜，可以正衣冠；以古为镜，可以知兴替；以人为镜，可以明得失。——《旧唐书·魏征列传》

附件中是某城市两年内连续的日气象资料，包括气压、温湿度、降水量、风力风向等

多项气象资料指标。请你完成以下任务：

(1)对该城市两年来的总体气象进行整体评价，并对该城市气候走势进行中长期预测；

请详细给出评价的指标体系以及评级和预测的数学模型；

(2)对影响极端天气发生的主要指标，比方：降水、温度等建立监控预报体系的数学

模型，并用两年内的累积气象资料进行验证。注意：这里的主要指标并不限于降水和温度

等指标，你们也可根据实际需求自行选择。

注：该城市的海拔约为30-50米。

2.问题的背景与分析

虽然我国幅员辽阔，地形复杂，但各地的气象在空间分布上仍有一定规律。我国分布

着世界上最大的温带季风区，秦岭淮河以北是温带季风气候，这里夏季高温多雨，冬季寒

冷枯燥。冬冷夏热，雨热同期；秦岭淮河以南是亚热带季风气候，这里夏季高温多雨，冬

季温和少雨，热量充足，气温年较差较小，，这里冬冷夏热，年温差大，降水集中，四季

清楚，年雨量较少，大陆性强；面积广阔的青藏高原等地是高原山地气候，这里海拔高，

气温低，但辐射强，日照丰富，降水少，冬半年风力强劲，气温的年较差小，日较差大。

近年来，我国极端天气呈现出发生频率加大、致灾性加重等新特点，极端天气趋于常

态化。虽然局部地方加大防灾减灾建设并取得一些成效，但相比现实需求，对极端天气监

测预警手段仍然缺乏，防御应对体系建设仍存在明显短板。向社会提供准确及时的天气监

控预测是我们的宗旨；满足人民对气象信息的多种需求是我们的目标。因此，准确的对极

端天气监测预警，有着十分重要的意义。

我们建立的这个数学模型就是本着对极端天气监测预警的角度出发，以城市多年的历

史数据为参照，建立气象评价体系数学模型和对极端温度、风速的监控预报体系数学模型。

模型的假设：

1．假设气象部门提供的实测数据是准确的，能较真实地反映该城市的气象情况。

2．假设北京气象与该城市气象相似。

3．假定网上所给的北京标准气候指标可靠。

4.

5.假定最高气温时随机变量，服从均值为零的正态分布。

Ii——第i项气象因素指数；

N——参数项数；

Cimax——第i项气象因素(月)均最大值；

Ci——第i项气象因素(月)平均值；

Si——第i顶气象因素标准值；

Qi——第i项气象因素指数的权数；

Pi——第i项气象因素指数的修正；

I——综合气象质量指数；

以铜为镜，可以正衣冠；以古为镜，可以知兴替；以人为镜，可以明得失。——《旧唐书·魏征列传》

K——权重综合气象质量指数。

Y——最高气温；

x1——平均气压；

x2——平均气温；

x3——平均湿度；

x4——日照时数；

x5——地面平均气温；

bi——Xi的回归系数；

3.气象评价体系模型的建立与修正

为了能够更客观地评价和预测某地的气象，我们仿照科学家对环境空气质量综合指数

评价的数学模型，以每个月的平均气压C1、平均气温C2、平均相对湿度C3、平均风速C4、

最高气压C1极、最高气温C2极、最高相对湿度C3极、最高风速C4极和北京的标准气候

指数Si为参数，通过matlab建立与之相关的方程来确定该城市当月的综合气象质量指数

I，然后在评级列表中查出气象质量等级。

3.1综合气象质量指数法计算公式:

〔1〕