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攀西地区月降水时序非线性特性分析 总被引：2，自引：0，他引：2
在介绍相空间重构理论的基础上,以攀西地区4个站点47 a的月降水时间序列为例,研究了该地月降水时间序列的非线性特性。首先,运用定量的G-P关联维方法,探讨了非线性分析的主要定量指标,具体而言有,饱和关联维数D2和柯尔莫哥诺夫熵,计算表明攀西月降水时间序列具有一定的非线性混沌特性。其次,结合定性的功率谱分析方法,进一步验证了攀西月降水时序具有非线性特性。除此之外还应用Cao方法检验,从而排除了月降水时序为随机序列的可能性。本文为进一步研究月降水时序数据的复杂性及其演化规律奠定了基础。 相似文献
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在已有的研究基础上,运用混沌理论中重建动力系统的方法来进行局地降水预测的研究。首先,通过分析降水时序关联维与嵌入相空间轨道的变化规律,探讨该降水时序的混沌动力学特性;接着对月降水量和气温时序进行多变量重构相空间,在相空间内搜索预报向量的k个最优近邻;最后,通过线性回归模型建立相似预报模型,试验结果与实际值吻合较好,证明了方法的有效性。 相似文献
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运用最小二乘法、非趋势波动分析(DFA)与小波变换三种方法对比分析许昌市1961—2012年52 a雷暴日时间序列的变化特性,揭示雷暴日的长程相关性及其内在规律。研究结果表明:许昌市52 a月雷暴日时间序列属于分形时间序列,存在内在的长程相关性,其雷暴日数每10 a减少1.6689天,雷暴日时间序列长程幂律相关的标度指数为0.8940,该幂律关系至少可持续17个月,并将2011年和2012年观测数据作为验证数据加以验证,结果与DFA分析结果一致;雷暴日时间序列具有2个显著的标度不变区域,存在一个突变点,反映了雷暴日系统具有复杂的物理作用机制;三种分析方法均得出许昌市雷暴日呈减少趋势的结论,最小二乘法虽然能定量计算出雷暴日每10 a的减少量,但年度尺度较大,精确度变低,而DFA和小波分析法的分析结果更加细致;但在定量描述雷暴日变化趋势上DFA法优于小波分析结果,而在分析雷暴日时序的细节分量和周期特性时小波分析更加清晰;DFA法可作为预测未来雷暴日发展趋势时长的有效方法之一。 相似文献
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利用时间滞后延拓相空间的方法，将南京地区一维月降水量资料序列拓展成高维相空间，计算得到降水系统的分维数为３．６，表明该系统是一混沌系统，其自由度最小取４。在具有二次非线性项的假设下求解设定的动力系统程数，建立降水预报方程。预报检验结果表明，利用该方法作局地降水气候预报具有一定的准确度。 相似文献
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埃尔尼诺/南方涛动的可预报性 总被引：10，自引：2，他引：10
本文利用近百余年达尔文站(Darwin,12°S,131°E)月平均气压距平值(DP)的时间序列以及近五十余年达尔文与塔希提(Tahiti,17°S,150°W)两站月平均气压距平差值(DTP)的时间序列,分析了埃尔尼诺/南方涛动(ENSO)演变过程的浑沌特性,结果发现,ENSO是一个具有有限个自由度的复杂的浑沌系统(相应于DP和DTP的关联维数分别为6.8和6.6);它的以最大Lyapunov指数(λ_1)和二阶Rrnyi熵(k_2)表征的可预报时间尺度(误差增长一倍所需时间)对于DP分别为32个月和11个月,对于DTP分别为31个月和15个月。此外本文还研究了被光滑的DP时间序列,结果表明,适当的滤波可以降低系统的关联维数,并改善系统的可预报性。例如,在一个九点加权滑动平均滤波器的作用下,以λ_1表征的DP的可预报时间尺度延长了一倍。 相似文献
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基于奇异谱分析的江淮降水场预测模型研究 总被引：3，自引：1，他引：3
中国的降水预报主要是对汛期(夏季)的单站降水量或区域的降水型态进行预报,而主要的预报方法为动力学方法和统计学方法。据此,利用江淮地区的月降水量标准化序列,得到江淮地区降水时空分布型态。并在此基础上,利用奇异谱分析和时间序列的分析方法,设计了统计学的降水预测模型,对江淮地区的月降水量进行了预测试验。结果表明,模型能对江淮降水场的趋势作出较好的预报,且递推时间短时预报效果较好。 相似文献
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基于多源的气温月值资料,在数据整合和初步质量控制基础上,同时采用标准化序列法和多元线性回归法对河北保定气象站1913-2014 年月平均气温、最高气温和最低气温资料进行了插补。通过交叉检验法分析发现,标准化序列法插补得到的气温序列效果较好,并且气候统计特征与同区域周边站的研究结果更具一致性。利用惩罚最大F 检验（PMF）对插补后序列的均一性进行了检验,结果表明：通过插补得到的保定站百年气温月值序列的均一性相对较好,仅月平均最低气温序列存在2 个显著间断点,分别由同类型仪器的更换和台站迁移导致,研究中采用分位数匹配（QM）对其进行了订正,建立了保定站百年气温月值序列。通过与邻近单站及我国中东部区域均一化百年气温序列的综合对比显示,本文建立的保定站百年气温月值序列与邻近单站的相关性基本达到0.8 以上;从增暖趋势来看,保定站与中东部区域平均序列分别达0.121 ℃/10a、0.204 ℃/10a,基本在同一量级内：这一定程度上说明建立的保定站百年气温序列相对合理。 相似文献
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Zhen-Shan Lin 《Meteorology and Atmospheric Physics》2000,73(1-2):47-54
Summary In this paper, a method of phase space in modeling the climatological series is put forward on the correlation dimension,
the theory of phase space and the direct retrieval technique. Then time series of monthly mean temperature are used to build
dynamic models of regional climate in phase space in which some dynamic characteristics can be discovered. The results illustrate
that the methodology holds promise for a wide variety of applications. Furthermore, the evolution characteristic and the interior
interaction mechanism of the regional climate of southern China are also discussed.
Received March 29, 1999/Revised November 2, 1999 相似文献
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Comparison of missing value imputation methods in time series: the case of Turkish meteorological data 总被引：1，自引：0，他引：1
Ceylan Yozgatligil Sipan Aslan Cem Iyigun Inci Batmaz 《Theoretical and Applied Climatology》2013,112(1-2):143-167
This study aims to compare several imputation methods to complete the missing values of spatio–temporal meteorological time series. To this end, six imputation methods are assessed with respect to various criteria including accuracy, robustness, precision, and efficiency for artificially created missing data in monthly total precipitation and mean temperature series obtained from the Turkish State Meteorological Service. Of these methods, simple arithmetic average, normal ratio (NR), and NR weighted with correlations comprise the simple ones, whereas multilayer perceptron type neural network and multiple imputation strategy adopted by Monte Carlo Markov Chain based on expectation–maximization (EM-MCMC) are computationally intensive ones. In addition, we propose a modification on the EM-MCMC method. Besides using a conventional accuracy measure based on squared errors, we also suggest the correlation dimension (CD) technique of nonlinear dynamic time series analysis which takes spatio–temporal dependencies into account for evaluating imputation performances. Depending on the detailed graphical and quantitative analysis, it can be said that although computational methods, particularly EM-MCMC method, are computationally inefficient, they seem favorable for imputation of meteorological time series with respect to different missingness periods considering both measures and both series studied. To conclude, using the EM-MCMC algorithm for imputing missing values before conducting any statistical analyses of meteorological data will definitely decrease the amount of uncertainty and give more robust results. Moreover, the CD measure can be suggested for the performance evaluation of missing data imputation particularly with computational methods since it gives more precise results in meteorological time series. 相似文献
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相空间相似预报的一种新方法 总被引：2，自引：0，他引：2
本文针对相空间相似预报方法应用过程中存在需要同时确定时滞和维数的困难,引入历史预报准确率最高原则,提出了一种相空间相似预报的新方法。应用昆明站近百年（1901年～1992年）逐月雨量和气温时间序列对该方法进行了检验。计算结果表明此方法是可行的。 相似文献
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传统的统计方法难以很好的对气候系统这一集非线性、非平稳性为一身的多层次系统进行处理。因此集层次化处理和平稳化处理的集合正交经验模态分解技术(EEMD)的提出,为解决上述问题提供了有效的途径。本文选取黄河中上游24个气象观测站的逐月降水资料,结合组合预报和集合预报思路,基于EEMD建立了统计预报模型。其中对降水序列中的高频部分进行了二次平稳化处理,实现对2008—2013年6—8月的降水预报,并用预报评分检测预报效果。结果表明:EEMD模型对黄河中上游夏季降水有着较强的预报能力,在该区域与气候模式和传统的统计方法相比具有更高的精度和更好的应用前景。 相似文献
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Since the last International Union of Geodesy and Geophysics General Assembly(2003),predictability studies in China have made significant progress.For dynamic forecasts,two novel approaches of conditional nonlinear optimal perturbation and nonlinear local Lyapunov exponents were proposed to cope with the predictability problems of weather and climate,which are superior to the corresponding linear theory.A possible mechanism for the"spring predictability barrier"phenomenon for the El Ni(?)o-Southern Oscillation (ENSO)was provided based on a theoretical model.To improve the forecast skill of an intermediate coupled ENSO model,a new initialization scheme was developed,and its applicability was illustrated by hindcast experiments.Using the reconstruction phase space theory and the spatio-temporal series predictive method, Chinese scientists also proposed a new approach to improve dynamical extended range(monthly)prediction and successfully applied it to the monthly-scale predictability of short-term climate variations.In statistical forecasts,it was found that the effects of sea surface temperature on precipitation in China have obvious spatial and temporal distribution features,and that summer precipitation patterns over east China are closely related to the northern atmospheric circulation.For ensemble forecasts,a new initial perturbation method was used to forecast heavy rain in Guangdong and Fujian Provinces on 8 June 1998.Additionally, the ensemble forecast approach was also used for the prediction of a tropical typhoons.A new downscaling model consisting of dynamical and statistical methods was provided to improve the prediction of the monthly mean precipitation.This new downsealing model showed a relatively higher score than the issued operational forecast. 相似文献
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气象要素时间序列的演化建模分析与短期气候预测 总被引：3，自引：2，他引：1
以武汉站(5~9月)汛期降水量观测数据序列为例,将这类具有明显的不规则性(混沌特征)时间序列分解为宏观气候尺度周期的波动部分和迭加其上的微观气候尺度周期的波动部分,分别采用演化建模方法和自然基小波方法模拟逼近。特别强调由演化建模方法得到的非线性常微分方程较之传统的线性建模具有更好的分析预测能力。 相似文献
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In this paper a nonlinear method of time series analysis-threshold autoregressive (TAR) model in discrete time is used. The TAR procedure consists of four parts: model building, statistical identification, parameter estimation and forecasting.The object of this study is to estimate monthly total precipitation of Shanghai and Beijing by using open loop TAR model. We can see that the trend of forecasting is in agreement with observations. 相似文献