气象统计方法第一章气象资料及其表示方法

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1、气象统计方法主讲：温娜南京信息工程大学大气科学学院2015年3月本课件主要参考南信大李丽平老师课件要求：1、掌握气象上常用的一些统计方法，运用这些方法进行资料分析，在此基础上作一些简单的气候预测等2、了解其它方法在业务和科研中的应用，对后期学习起引导作用气象统计方法：利用统计方法对气象资料样本进行分析来估计和推测总体的规律性，为气象预报提供依据。课时安排总学时：48学时（1-16周）讲授为主,课堂练习考核方式平时成绩（出勤、课堂作业）期末考试参考书目：1、李湘阁等《气象统计方法》，2、黄嘉佑著《气象统计分析与预报方法》，气象出版社，2004.33、施能著《气象

2、统计预报》，气象出版社，2009.114、吴洪宝等著《气候变率诊断和预测方法》，气象出版社，2010.65、魏凤英著《现代气候统计诊断与预测技术》，气象出版社，2009.9教学内容第一章气象资料及其表示方法第二章气候稳定性检验第三章选择最大信息的预报因子第四章一元线性回归分析第五章多元线性回归分析第六章气候趋势分析第七章主分量分析第八章聚类分析第一章气象资料及其表示方法ARGO计划气象监测意义：记录天气、气候的实际情况了解气候的基本状况分析研究气候变化规律气候预测（第一张天气图的诞生）拉萨站（29N,91E）气温观测数据江苏省（116-122E，30-36N）

3、月平均气温数据（1958-2007）江苏省（116-122E，30-36N）月平均气温数据（1958-2007）气象中单个或多个要素可看成为统计学中单个或多个变量。二、气象资料的表示第一节单个要素的气象资料1、数据的表示：某要素x有n次观测值，其向量表达形式为或者n样本容量时间序列概念数据是随时间变化的序列，习惯称为时间序列。例如：取某要素月平均值的n年资料几何意义：（1）n维空间中的一个点（2）一维空间（单坐标）中的n个点举例：1.某站点1958至2007年的气温2.某站点1960至2010年一月份的气温3.某站点某时段冬季/夏季降水2、数据资料的统计特征要

4、素样本中资料分布的特点---用一些统计量表征。1）平均值含义：平均值是要素总体数学期望的一个估计。反映了该要素的平均（气候）状况。平均值概念在气象上的应用：气象上的月平均气温、年平均气温及某要素多年平均值就是这种统计量。例如：某地气候状态（对于逐月资料，一般分别求各月多年的平均值，所以会有12个月平均值场；逐日资料也是类似）。气象研究中，不同时间分辨率气象资料的使用（逐日资料、月资料、年资料等）举例：江苏气候？江苏省1958-2007年月平均气温江苏省各月气温平均值（气候态）江苏省1958-2007年冬季月平均气温2）距平含义：反映数据偏离平均值的状况，也是通

5、常所说的异常。距平序列：单要素样本中每个样本资料点的距平值组成的序列称为距平序列，也可以记为距平向量。气象上的应用：中心化的概念：把资料处理为距平的方法叫中心化。气象上常用距平值代替原样本中的资料值作为研究对象。中心化的必要性：因为气象要素的年变化周期影响很大，各月的平均值不一样，为了使之能在同一水平下比较，常使用距平值（比如之前的举例）。特性：距平值的平均值为0，使用方便；直接作为预报值，比较直观（偏高/偏低）。举例：某地气温的变化情况？（气温偏高、偏低是相对于它的平均值而言）江苏省冬季气温的异常（1958-2007）如何正确计算异常场？不可取江苏省气温异常

6、（1958-2007）3）方差和均方差（标准差）对气象要素x,资料长度n,其表达式：含义：是均方差（标准差），描述样本中资料与平均值差异的平均状况，反映变量围绕平均值的平均变化程度（离散程度），是方差。方差向量表示形式：气象上的应用：1)如果12月份气温标准差比1月份大，反映了12月份气温随时间变化幅度比1月大。2)对于同一个月（例如12月），如果南京气温的标准差比拉萨小，表明拉萨冬季气温的变化幅度比较大。(内陆日变化较沿海大,这个日变化大小的比较使用的是标准差的比较)江苏省各月气温标准差3）均方差小的要素预报比大的困难还是容易？原因？4）变量减去某常数后均方

7、差相同。5）标准差与变量值同量纲，一般用标准差表示变量取值变化的大小。数据的标准化对气象要素x,资料长度n,其表达式：特征：1）标准化变量的平均值为0。2）标准化变量的方差为1。为何要进行标准化？各要素单位不同、平均值和标准差也不同。为使它们在同一水平上比较，采用标准化方法，使它们变成同一水平的无单位的变量----标准化变量。江苏省气温异常及其标准化降水距平百分率距平/平均值*100%1）计算降水距平，即观测值减去平均值2）1步骤所得结果除以该平均值，乘以100％，即为降水距平百分比注意：当观测值序列时间比较长，超过30年，可以选择1980－2009的平均值，

8、作为步骤1中的平均值4）变率和变差系数