基于复合环流指数和复合要素场的东北夏季平均气温预测研究

论文摘要

本文利用1960-2010年的东北地区110个站的夏季气温资料,结合74项环流指数资料,ECMWF月平均再分析资料以及NCEP/NCAR月平均再分析资料,采用奇异值分解（SVD）,EOF分析,典型相关分析（CCA）等方法通过构建复合环流指数以及复合要素场来预测东北地区夏季气温,得到以下结论:1.确定了当年春季的指数环流场与东北夏季气温场的相关性最大,并筛选出了北半球副高脊线,北非大西洋北美副高脊线,亚洲极涡面积指数,北美区极涡面积指数四项指数,通过500hpa高度场距平场发现,暖夏相比于冷夏,副热带高压更强,北半球的极涡偏弱。这也与所选择的环流指数相一致,说明说选择的指数存在一定的气候学意义。2.相比于筛选出的四项指数,复合环流指数与东北地区夏季平均气温的相关性更高,利用复合环流指数对东北地区110个站构建回归方程,有87个站的相关系数通过了0.05显著性假设检验,并通过独立样本检验表明,CI对东北夏季气温有一定的预测能力。3.利用SVD方法看出,前冬500h Pa位势高度场、海平面气压场、海平面温度场,地表温度场和积雪深度场都与东北夏季温度场之间存在一定的联系。（1）当前冬500h Pa位势高度正（负）异常时,东北夏季气温整体偏高（低）,北部受位势高度影响更明显。（2）当前冬海平面气压场北部正（负）异常,南部负（正）异常时,东北夏季气温整体偏高（低）;当前冬印度地区气压正（负）异常时,东北夏季气温整体偏高（低）。当前冬青藏高原地区气压加强（减弱）时,东北夏季气温整体偏低（高）;当前冬我国东北海平面气压正（负）异常时,东北西北大部分地区夏季气温偏低（高）。（3）前冬太平洋东西部海温正（负）异常时,西风漂流区负（正）异常时,对应东北夏季气温整体偏高（低）。（4）当前冬印度地区和亚洲东岸地表面温度正（负）异常时,东北地区夏季气温偏低（高）;当前冬北部地表温度正（负）异常,南部地表温度负（正）异常时,东北地区北部夏季气温偏高（低）,南部夏季气温偏低（高）。（5）当西伯利亚地区雪深为正（负）异常时,东北地区夏季气温整体偏低（高）;当乌拉尔山东部以及我国东北地区雪深为正（负）异常时,东北地区北部夏季气温偏高（低）。4.前冬500h Pa高度场选取了2个特征向量的模态,前冬海平面气压场取了4个特征向量的模态,前冬海平面温度场取了5个特征向量的模态,前冬地表温度场取了2个特征向量的模态以及前冬积雪深度场取了7个特征向量的模态。选取了这20对奇异向量左场的时间系数作为复合要素场。东北地区夏季气温场提取24个模态,通过这24个模态的时间系数建立温度场。5.复合要素场通过CCA的方法构建气温预测模型,并通过交叉验证的方法进行预测试验,发现与复合环流指数的温度预测能力相比,复合要素场的温度预测能力更好,通过对2008-2010年的独立样本检验发现,复合要素场的预测能力也要更强。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 引言
•   1.2 研究进展
•     1.2.1 我国东北夏季气温变化特征研究
•     1.2.2 影响因子及环流背景的研究
•   1.3 研究目的与意义
•   1.4 技术路线
• 2 资料与方法
•   2.1 资料及预处理
•   2.2 研究方法
•     2.2.1 前期处理
•     2.2.2 复合环流指数的构建方法
•     2.2.3 奇异值分解（SVD）
•     2.2.4 经验正交分解（EOF）分析
•     2.2.5 典型相关分析
•     2.2.6 预测模型的构建方法
•     2.2.7 预测评估参数
• 3 东北夏季气温复合环流指数的构建
•   3.1 指数的筛选以及滞后时间的确定
•   3.2 春季500hPa环流场与东北夏季气温的联系
•   3.3 复合环流指数的构建
•   3.4 复合环流指数指示东北夏季气温能力评价
•   3.5 本章小结
• 4 东北夏季气温对复合要素场的响应和预测模型的构建
•   4.1 要素场的提取以及复合场的构建
•     4.1.1 东北夏季气温对前冬500hPa高度场（Z500）的响应
•     4.1.2 东北夏季气温对前冬海平面气压场（SLP）的响应
•     4.1.3 东北夏季气温对前冬海表面温度场（SST）的响应
•     4.1.4 东北夏季气温对前冬地表温度场（TS）的响应
•     4.1.5 东北夏季气温对前冬积雪深度场（SD）的响应
•     4.1.6 各影响因子对东北夏季气温的影响机制
•     4.1.7 复合场要素的构建
•   4.2 复合要素场指示东北地区夏季气温的能力
•     4.2.1 利用典型相关分析构建预测模型
•     4.2.2 交叉验证方法的预测试验
•     4.2.3 独立样本的检验
•   4.3 本章小结
• 5 结论与讨论
•   5.1 主要结论
•   5.2 讨论
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王浤霖

导师: 任传友

关键词: 东北夏季气温,复合环流指数,复合要素场,奇异值分解,典型相关分析

来源: 沈阳农业大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学,气象学

单位: 沈阳农业大学

分类号: P434;P423

DOI: 10.27327/d.cnki.gshnu.2019.000121

总页数: 54

文件大小: 10964K

下载量: 25