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1.
应用经验模态分析方法(经验模态分解(EMD)和Hilbert谱),对夏季副热带大气系统在周期态和振荡态下的流函数数值解序列进行本征模态函数(IMF)及其Hilbert谱的分析。结果表明:(1)周期态下的流函数分量时间序列一般由1个IMF构成,而且其周期就是该流函数的周期。对周期性的IMF分量使用Hilbert变换得到的瞬时频率和振幅都不随时间变化。(2)振荡态下的流函数分量时间序列一般由2个以上的IMF构成,其中有的IMF分量具有显著的周期性,相应的瞬时频率和振幅都不随时间变化;有的IMF分量则没有显著的周期性,相应的瞬时频率和振幅有变化,而且随着振荡态复杂程度的增大,瞬时频率和振幅的变化也趋于复杂。(3)瞬时振幅有明确的物理意义,表示IMF振荡的能量;振幅的局部相对大值对应着原序列(IMF)的强振荡,小值则对应着弱的变化。瞬时频率的显著增大,表示原序列有大的变化。 相似文献
2.
基于EMD方法的我国年气温和东部年降水量序列的振荡模态分析 总被引：7，自引：0，他引：7
基于经验模态分解(EMD)方法,探讨了近百年来全国年平均气温序列以及东部地区年降水量序列的振荡模态结构特征。结果表明:全国年气温序列的振荡变化主要由第1,2,4本征模态分量构成,3~5年、8~10年的振荡以及百年内的升—降—升的年代际变化对整个气温变化起主要作用,近几年处于暖期。东部年降水量序列的振荡变化主要由第1,2本征模态分量构成,3~5年的振荡起主要作用,百年中有3个高值期,近几年处于多雨期。气温和降水原序列都没有明显的周期性,但其内在振荡分量却有某些周期性。 相似文献
3.
中国北方夏半年最长连续无降水日数的变化特征 总被引：20，自引：2，他引：18
利用1951-2004年中国北方各气象台站夏半年逐日降水资料,建立最长连续无降水日数时间序列,采用经验模态分解(EMD)求出该序列的本征模态函数(IMF),分析原序列内在的多尺度振荡变化.用小波分析原序列的突变.结果表明,连续无降水日数的变化主要是由IMF1、IMF2和IMF3这3个本征模态构成,3-4 a、8-10 a尺度的振荡对整个变化起主要作用.近50年来,最长连续无降水日数呈线性增加趋势;显著增加的年份在1960年和1994年前后,与干旱现象的发生有紧密的联系. 相似文献
4.
基于集成经验模态分解(EEMD)方法,对1921~2010年天津年平均气温和降水量序列进行了多尺度分析。并结合功率谱对年平均气温和年降水量及其本征模态函数(IMF)分量进行周期分析。结果表明:天津年平均气温的变化主要是由第1、第2本征模态分量和趋势项构成,即准5 a和2~3 a的振荡与"先降后升"的长期趋势变化起主要作用。而第4、第5本征模态分量则反映出天津近90年来气温年代际尺度的冷暖变化,它们对1920年代至1940年代的暖期以及1950年代至1970年代的冷期有重要贡献。降水量的变化主要由第1、第2本征模态分量构成,即4.5 a、准9 a和2~3 a的振荡起主要作用。与气温序列相比,降水序列中年代际尺度的变化和长期趋势的贡献明显要小得多,但也反映了1980年代以后降水减少的趋势。 相似文献
5.
近地面大气电场数据EMD方法分析 总被引：2，自引：0，他引：2
将经验模态分解(EMD)方法应用于2009年夏季近地面大气电场资料的分析,分解出雷暴和晴天天气大气电场的不同时间尺度变化分量,并提取两类天气状态下的大气电场振荡特征进行对比.结果表明:EMD方法适合应用于近地面大气电场资料的分析,雷暴天气大气电场以晴天天气大气电场作为背景场,包含了周期振荡平稳的晴天天气成分;晴天天气大气电场能量集中于长周期振荡分量,而雷暴电场能量主要是集中于短周期振荡分量.发生雷暴前,IMF(本征模态函数)1分量的中心频率会出现明显跳跃或其对应幅度明显增大的现象.利用这些特征对随机选出的38次过程进行预报效果检验,得到预警的探测概率为84.2％. 相似文献
6.
应用集合经验模态分解(EEMD)方法,对1951—2016年沈阳年平均气温和年降水量序列进行多尺度分析,并结合功率谱分析了两要素主要本征模态函数(IMF)分量的周期变化特征。在此基础上,进行了序列重建与对比。结果表明:近66 a来,沈阳年平均气温的变化主要由第1、第2高频分量和趋势项的振荡造成,分别反映了准5 a和准7 a的周期变化以及长期的缓慢增温过程;准14 a的年代际振荡第3分量对沈阳年平均气温变化的作用也不可忽视,而反映更长时间尺度的第4和第5分量在1980年代后与趋势项的变化特征基本一致,表明1980年代后沈阳明显增暖。年降水量的变化主要由第1、第2分量的年际振荡造成,振荡周期分别为准3 a和准5 a,而趋势项则呈现出准64 a的周期变化,总体反映出年降水量在1980年代前后呈现先减后增的变化趋势。与年平均气温序列相比,年降水序列的年代际尺度变化和长期趋势变化的贡献明显偏小。 相似文献
7.
基于EMD 和集合预报技术的气候预测方法 总被引：3，自引：0，他引：3
气候系统是典型的非平稳性系统,然而对于气候观测数据的处理通常是在时间序列平稳的假定下完成的,比如气温和降水的多步预报,这通常会导致预报准确度较低。为改进该缺陷,首先将非平稳数据序列分解成平稳的、多尺度特征的本征模态函数分量(IMF),再使用数值集合预报与逐步回归分析相结合的方式对每一个IMF 分量构建不同的预报模型,最后线性拟合成预报结果。通过Visual Studio 2008 开发平台使用上述方法建立了一个短期气候预报系统,采用广西区88 个气象站1957—2005 年的2 月距平气温数据进行实际验证。结果表明,相对于普通预测和单一预测方法,加入了EMD 和集合预报技术的方法在仅用历史资料进行多步预测的情况下,对于气候的变化趋势以及突发性气候具有更好的预报能力。 相似文献
8.
利用1951—2004年我国北方348个测站的夏半年逐日降水资料,首先整理出各站点的极端干期日数和无雨总日数两个序列,得到极端干期日数的空间分布,并将北方划分为A、B、C 3个区,其中A、B 2个区相对湿润,C区则相对干旱和半干旱,这种分布与地理环境有密切的联系。然后建立这3个区夏半年极端干期以及无雨总日数的时间序列,采用经验模态分解(EMD)方法,分析极端干期序列的多尺度振荡结构以及多年变化的总趋势。结果显示,北方各区夏半年极端干期变化主要由前2个较高频的本征模态函数(IMF)分量构成,这表明3～4年和6～7年的变化对整个极端干期的变化起主要作用。对较低频分量和总趋势的分析表明,近54年来东北和华北大部分相对湿润的地区极端干期延长,有变干的趋势;北方主要干旱半干旱地区的极端干期变短,干旱有所缓解。近10～20年来整个北方极端干期日数增加,干旱化加剧,但西北局部干旱地区的极端干期在缩短,干旱有所缓解。这说明,分析的时—空尺度不同,得到的结果会有所不同。 相似文献
9.
海洋表面温度(Sea Surface Temperature,SST)具有非平稳、非线性的特征,直接将处理平稳数据序列的方法应用到非平稳非线性特征明显的序列上显然是不合适的,预测的误差将会很大。为了提高预测精度,更好地解决非平稳非线性序列预测的问题,本文以东北部太平洋(40°N~50°N、150°W~135°W)区域的月平均海洋表面距平温度为例,首先分别应用集合经验模态分解(EEMD)和互补集合经验模态分解(CEEMD)方法将SST分解为不同尺度的一系列模态分量(IMF),再运用BP(Back Propagation)神经网络模型对每一个模态分量进行分析预测,最后将各IMF预测结果进行重构得到SST的预测值。数值试验的结果表明,CEEMD分解精度比EEMD分解精度高,CEEMD提高了基于BP神经网络的预测精度。系列试验统计分析说明应用这种方法对SST的1年预测是有效的。 相似文献
10.
基于EMD方法的观测数据信息提取与预测研究 总被引：5，自引：1，他引：4
用统计方法作月、季尺度的短期气候乃至年际尺度的长期气候预测是当前气候预测业务的主要依据,在短时间内这种情况仍然不可能彻底改变。虽然数值预报模式的预测能力达到了7 d的时效,不过要积分到月、季尺度并实现短期气候预测还面临着重重困难。其根本原因是气候系统的混沌分量和非线性/非平稳性等因素在起作用。而现有气候预测的统计方法(主要包括经验统计、数理统计和物理统计等方法)的数学基础却忽略了这些特点,这是因为以现有的科学水平人们不得不假设时间序列是线性和平稳的。实际气候观测序列普遍具有层次性、非线性和非平稳性,这给建立预测方法带来了极大困难。文中构建了一个新的预测模型,即首先利用经验模态分解(em-pirical mode decomposition,EMD)方法将气候序列作平稳化处理,得到一系列平稳分量-本征模函数(intrinsic modefunction,IMF);其次,利用均生函数(mean generate function,MGF)模型获得各分量的初次预测值;最后,在最优子集回归(optimal subset regression,OSR)模型的基础上,通过直接或逐步拟合一部分预测值,构建两种预测方案达到提高预测能力的目的。典型气候序列的预测试验结果表明,具有平稳化的IMF分量,尤其是特征IMF分量有较高的可预测性,它对原序列趋势的预测有重要指示意义。大力开展气候系统机理和气候层次的研究,并建立相应的气候模式是未来发展趋势。该文是这方面的一个初步尝试,相信该模型能为气候预测(评估)开辟一条新的有效途径。 相似文献
11.
热带太平洋-印度洋海温异常综合模对南亚高压的影响 总被引：20，自引：5，他引：15
从综合考虑热带太平洋和印度洋海温异常特征出发,研究了热带太平洋-印度洋海温异常综合模对南亚高压的影响.当热带太平洋-印度洋海温异常综合模为正位相(西印度洋和东太平洋海温距平为正,东印度洋-西太平洋海温距平为负),南亚高压偏弱,位置偏东偏南;当热带太平洋-印度洋海温异常综合模为负位相(西印度洋和东太平洋海温距平为负,东印度洋-西太平洋海温距平为正),南亚高压偏强,位置偏西偏北.热带太平洋-印度洋海温异常综合模影响南亚高压主要通过三种机制:一是通过影响亚洲季风从而影响了降水潜热形成的大气加热场分布,在正(负)位相年,青藏高原大气热源为负(正)异常,因此青藏高原上空空气上升减弱(加强),南亚高压偏弱(偏强);南海季风和热带辐合带加强(减弱),菲律宾附近的大气热源加强(减弱),有利于上空青藏高原东南侧反气旋(气旋)式的距平环流,因此南亚高压偏东偏南(偏西偏北).二是热带太平洋-印度洋海温的纬向热力对比引起赤道纬向垂直(Walker)环流异常,必将引起高空纬向风异常,在正(负)位相年,南亚高压南部的印度洋高空会出现西(东)风异常,导致南亚高压偏弱(偏强).三是综合模的正(负)异常加强(减小)西印度洋经度范围的区域Hadley环流,其北侧伊朗高原上的异常下沉(上升)支,造成南亚高压偏弱(偏强),位置偏东偏南(偏西偏北). 相似文献
12.
利用NCEP/NCAR再分析资料,用拟牛顿法通过菱形15波截断的谱方法对无强迫无耗散的正压涡度方程进行数值求解,得到1987—2006年共20a夏季的逐日定常自由模。由此诊断分析得到,自由模态中副高的第一次北跳日期一般超前于实际流场中副高的第一次北跳日期,而且超前于实际的入梅日期;丰梅年,自由模态中副高的第一次北跳比实际副高的第一次北跳平均提前9.3d,比实际入梅日期提前8～14d,平均提前10.3d;枯梅年,自由模态中副高的第一次北跳比实际副高的第一次北跳平均提前2d,比实际入梅日期提前2～5d,平均提前3.6d。这对长江中下游地区的梅雨预报有较好的参考作用。 相似文献
13.
利用1951—2011年广西夏季降水站点资料和NCEP/NACR等多种再分析资料,通过相关分析、经验模态分解、统计检验分析了广西夏季降水的多时间尺度特征及其影响因子,利用多元线性回归方法对夏季降水进行拟合和预测试验。结果显示:广西夏季降水具有多时间尺度特征,不同时间尺度对应着环流因子不同时间尺度的分量;在准2年尺度上,主要影响因子为季风槽、低空急流、高空急流、贝加尔湖高度场、南印度洋东部海温。利用对广西夏季降水影响显著的环流因子本征模态函数分量和多元线性回归方法拟合夏季降水,相关系数为0.73,表明广西夏季降水是环流因子多时间尺度共同作用的结果。利用前期冬季南印度洋东部海温异常本征模态函数作为前兆因子预报广西夏季降水,6个独立样本检验显示预测与实况趋势一致,该工作可供利用多时间尺度信息进行区域气候预测参考。 相似文献
14.
赤道印度洋纬向海温梯度模及其气候影响 总被引：13，自引：7，他引：6
赤道印度洋纬向海温差异对气候的影响是有关印度洋地区海气相互作用研究的焦点。作者进一步分析了印度洋纬向海温差异的特征,提出了赤道印度洋纬向海温梯度模的概念,并在此基础上利用中国科学院大气物理研究所的九层大气环流模式模拟研究了赤道印度洋海温梯度变化对气候的影响。分析结果表明赤道印度洋纬向海温梯度的变化及其对气候的影响比较复杂,由于海温梯度分别产生于暖海温或冷海温两种不同的大尺度背景场,因此它对气候的影响不仅与海温梯度的变化有关,还与其产生的大尺度背景场（暖海温或冷海温）有很直接的关系。在太平洋地区海温不变的情况下,由于赤道东西印度洋大范围海温的升高或降低,有可能在整个印度洋和太平洋之间产生一个海温梯度（简称印－太海温梯度）,这一海温梯度对亚洲季风区的降水分布和季风活动起着十分重要的作用,而赤道印度洋纬向海温梯度与印－太海温梯度的叠加,不仅加强或减弱了印－太海温梯度引起的大范围大气辐合、辐散,同时也使得辐合及辐散区的位置发生移动,进而影响了小范围地区的气候异常,特别是赤道东印度洋地区的降水分布和风场变化。与赤道印度洋地区纬向海温梯度的作用相比,赤道印度洋偶极子对气候的影响相对比较单纯,引起的降水异常和风场变化主要与海温偶极子的变化有关。 相似文献
15.
本文用1959～1994年6、7、8月全国范围47个5°×5°经纬度网格降水资料分析了夏季降水异常空间模的月际差异，并在此基础上用西太平洋副高指数及青藏高原指数#FKB#FS分析降水异常空间模与环流的关系，为检验环流指数与降水相关场的整体信度，还对8月份降水资料进行了Monte-Carlo检验。结果表明，夏季总降水异常的空间模在每一月份中并非表现得同样清楚，江淮流域与河套及华南的反相关在8月份表现得最清楚。而青藏高原中东部南北两侧的负相关在6月及8月很清楚，7月份次之。8月份西太平洋副高北界异常对江淮流域与河套及华南地区降水异常反相关的产生有很大作用。副高稳定偏北时，河套、华南易涝，江淮易旱。反之亦然。青藏高原指数#FKB#FS与逐月降水的相关分析表明，青藏高原上高压及低涡活动对高原中东部南北两侧负相关的产生有一定作用。当高压活动偏多时，北侧易旱、南侧易涝。并且6月及8月的作用较大，7月较小。另外，8月份副高活动对这一降水异常空间模的产生也有一定影响。 相似文献
16.
Near 100-year observed data sets are analyzed, and the results show that the variation of sea surface temperature(SST)in the equatorial Indian Ocean has a feature as a dipole oscillation.The situation of the dipole oscillation mainly shows the positive phase pattern(higher SST in the west and lower SST in the east than normal)and the negative phase pattern(higher SST in the east and lower SST in the west).The amplitude of the positive phase is larger than that of the negative phase.The dipole is stronger in September—November and weaker in January—April than in other months.It principally shows obviously inter-annual(4—5 year period)and inter-decadal variation(25—30 year period).Although the Indian Ocean dipole in the individual year seems to be independent of ENSO in the equatorial Pacific Ocean,in general,the Indian Ocean dipole has obviously negative correlation with the Pacific Ocean "dipole"(similar to the inverse phase of ENSO).The atmospheric zonal(Walker) circulation is fundamental for relating the two dipoles to each other. 相似文献
17.
Near 100-year observed data sets are analyzed, and the results show that the variation of seasurface temperature(SST)in the equatorial Indian Ocean has a feature as a dipole oscillation.Thesituation of the dipole oscillation mainly shows the positive phase pattern(higher SST in the westand lower SST in the east than normal)and the negative phase pattern(higher SST in the east andlower SST in the west).The amplitude of the positive phase is larger than that of the negativephase.The dipole is stronger in September—November and weaker in January—April than inother months.It principally shows obviously inter-annual(4—5 year period)and inter-decadalvariation(25—30 year period).Although the Indian Ocean dipole in the individual year seems tobe independent of ENSO in the equatorial Pacific Ocean,in general,the Indian Ocean dipole hasobviously negative correlation with the Pacific Ocean “dipole”(similar to the inverse phase ofENSO).The atmospheric zonal(Walker) circulation is fundamental for relating the two dipoles toeach other. 相似文献
18.
在增长模繁殖法(Breeding of the Growing Mode,BGM)的动态繁殖过程中,尺度化因子的选择极为关键。利用WRF(Weather Research and Forecasting)模式,在分析飑线系统数值模拟误差增长机制的基础上,根据飑线发展过程中湿对流区域误差更容易快速增长的特点,提出了一种根据湿对流区域时空分布调整的BGM初始扰动改进方案。该方案通过在动态繁殖过程中对小扰动的水平结构进行调整,加强湿对流区域扰动,捕获到增长最快方向上的小扰动并将其作为初始扰动。试验结果表明:根据降水量调整的改进方案相比其他方案扰动能量较大,各集合成员之间差异也较大,集合平均预报误差较小;对强降水范围的模拟相对理想,暴雨的降水评分较高;对风廓线及水汽场的预报更接近于实况,较好地改善了集合预报效果。 相似文献
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1976/1977年前后热带印度洋海表温度年际异常的变化 总被引：1，自引：0，他引：1
基于1948～2005年NCEP/NCAR（美国大气研究中心/环境预测中心）再分析资料,讨论了1976/1977年前后的年代际气候变化对热带印度洋海表温度（SST）年际变率特征的影响,结果表明:在气候变化前后,ENSO都能导致热带印度洋SSTA（海表面温度异常）出现全海盆同号的变化,这种模态在冬季最强;气候变化前与变化后相比,该模态对该地区海温年际变率的方差贡献大22.1%, 达到最强的时间早2个月。气候变化前,秋季热带印度洋SSTA的主导年际变率模态表现为全海盆同号,变化后则表现为“偶极子模态”（IODM）。导致上述SSTA特征变化的重要原因,是气候变化前后印度洋风场对ENSO的响应不同。在气候变化前,与ENSO相关联的热带印度洋东风异常首先在夏季出现,而变化后则首先在春季出现,并且有一反气旋性环流异常维持在热带东南印度洋。 相似文献
20.
By analyzing the linkage of the Northern Annular Mode （NAM） anomaly to the East Asian jet and the East Asian trough during Stratospheric Sudden Warming （SSW）, the influence of SSW on East Asian weather is studied. The results show that the East Asian jet is strengthened and the East Asian trough is deepened during SSW. With the downward propagation of SSW, the strengthened East Asian jet and the East Asian trough would move southward, expand westward and gradually influence the area of north and northeastern China. This implies that the winter monsoon tends to be enhanced over East Asia during SSW. 相似文献