气象统计期末复习解读
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气象资料及其表示方法 选择最大信息的预报因子 气候稳定性检验 气候趋势分析 一元线性回归 多元线性回归 逐步回归 气象变量场时空结构分离 复习题:1、 气象统计预报是利用 统计学方法对气象(气候)样本进行 分析来估计和推测 总体 的规律性。
2、 突变可分为: 均值突变、变率突变、趋势突变 。
3、 气候统计诊断分析与天气统计诊断分析的不同点是研究对象不同, 一个是(气候特征),一个是(天气特征)。
相同点是数据资料都 必须是(长时间)的观测数据。
4、 ()需要对结论进行一系列的推断,分析结论的可信程度以及 是否为因果关系。
A 统计分析;B 统计诊断;5、 采用统计诊断的方法研究天气、气候现象,可以用于哪些方面( )<多选>。
A 了解区域性或者全球性天气、 气候现象的时空分布特征、 变化规律 及异常程度;B 探索气候变量及其与其它物理因素之间的联系;学习内容:Chapter 1-Chapter 2-Chapter 3-Chapter 4-Chapter 5-Chapter 6-Chapter 7-Chapter-8-C 对数值模拟结果与实际变化状况之间的差异进行统计诊断,为改进模式提供线索和指导;6、对天气、气候现象进行统计诊断分析,一般分为四步。
首先,();其次,();再次,();最后,()。
A科学综合和诊断;B选择诊断方法;C资料预处理;D收集资料;7、气候统计预测,一般分为四步。
首先,();其次,();再次,();最后,()。
A建立统计模型;B统计检验;C预测结论;D收集资料;8、统计预测模型在利用大量()观测资料对气候系统内部或与其它变量之间关系的变化规律及特征分析基础上建立的,用于对()状态进行估计。
在这一预测过程中,假设气候变化的成因和物理机制至少在()期间与()期间一致;气候系统保持稳定。
A过去;B未来;C预测;D观测;9、气候统计预测过程主要由以下4 个要素构成:1、(),例如:夏季降水量,8 月份高温日数、暴雨日数;2、(),通常为从某些统计上显著相关的预报因子群提取的有效信息;3、(),根据数据性质、预测对象和预测因子特点,选择合适的统计预测模型;4、(),对未来气候变化状态时间、空间、数量、性质等方面的预测。
气象学期末复习重点绪论:1.天气:是指某地区在某一瞬间或某一短时间内大气状态和大气现象的综合。
2.气候:是在太阳辐射,大气环流,下垫面和人类活动在长时间相互作用下,某一时段内大量天气过程的综合。
3.气象:它是指发生在天空里的风,云,雨,雪等一切大气的物理现象。
4.气象学:研究大气的特性和状态的科学。
5.天气和气候的区别:①天气是指在特定短时间内大气的活动情况,而气候则是对月,季或者年时间尺度上大气状况的一种估计,是对多年观测的统计结果。
②气候可以持续不断,天气只能延续几天。
第一章:1.气压:大气压强,它是空气具有重量和空气分子运动的综合反映。
在静止大气中任意高度上的气压值等于其单位面积上所承受的大气柱的重量。
2.气温:气温表示空气冷热程度的物理量。
温度是分子平均动能大小的度量。
①摄氏温标:规定在一个标准大气压下,纯水的冰点为零度(0℃),沸点为100度(100℃),其间分为100等分,每等分表示1℃。
②华氏温标:规定在一个标准大气压下,水的冰点为32度(32F),沸点为212度(212F),其间分为180等分,每等分即为1F。
③绝对温标:也称开式温标,用K表示。
绝对温标中一度的间隔和摄氏度标完全相同,不同是它是以理论上所说的分子热运动将完全停止时的温度记为零度,—273.16℃作为零度。
3.三种温标的换算:T=t+273;tF=9/5t+32;t=5/9(tF-32)T为绝对温度,t为摄氏温度,tF为华氏温度。
P94.相对湿度:相对湿度(f)是指空气的实际水汽压(e)与同一温度下的饱和水汽压(E)之比,以百分数表示。
f=e/E*100%(温度变化时,E和e都要变化,但e的变化小于E的变化。
温度上升,f会减小,反之)5.绝对湿度:单位体积湿空气中所含的水汽质量,称为绝对湿度(a)绝对湿度不能直接测量,可间接算出。
a=289*e/T。
6.比湿:在湿空气中,水汽质量与该团空气总质量之比。
7.大气垂直划分的依据:①根据极光出现的最大高度②以大气密度接近星际气体的密度的高度作为标准。
第一章 气象资料及其表示方法 1、 平均值2、 距平 含义:反映数据偏离平均值的状况 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。
3、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。
4、 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)。
5、中心化的特性:距平值的平均值为/偏低)。
6、方差和均方差(标准差) 对气象要素x,资料长度n, 含义:S X 是均方差,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),S X 2是方差。
7、 方差和均方差(标准差)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,如果南京气温的标准差比北京小,说明北京气温变化幅度大。
(内陆日变化较沿海大,这个日变化大小的比较就使用标准差比较的)3)均方差小的要素预报比大的容易。
均方差越大,变量不确定性越大,预报越困难。
4)变量减去某常数后均方差相同。
8、累积频率:变量小于某上限的次数与总次数之比。
(样本特征—直方图)9、总体(母体):统计分析对象的全体。
样本:总体中的一部分。
10、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。
Sx X Xt Xzt /)(-=目的:为了消去单位量纲不同所造成的影响。
正态化的必要性:各类统计预报模型和统计检验方法(F,t,u,X 2检验)要求资料是符合正态分布 正态化的处理方法:立方根或四次方根;双曲正切转换;化为有序数后的正态化转换(标准化和正态化)11、标准化变量的平均值为0。
标准化变量的方差为1。
12、峰度系数与偏度系数峰度系数与偏度系数是用来衡量随机变量分布密度曲线形状的数字特征,描述了气候变量的分布特征。
农业气象总复习(2010、5)绪论一.农业气象学的研究对象:农业气象学是研究农业生产中所有气象问题及其解决途径的一门科学。
二.农业生产与气象学之间的关系.:1、气象要素作为自然资源为农业生产直接或间接的提供它们所需要的能量与物质2、农业生物的生命过程必然要受到气象条件的有利与不利的影响3、通过气象条件对外界其他因子的作用,从而综合影响农业生产4、气象条件中光、热、水、气等因子的不同组合对农业生产会有不同的影响第一章、大气一、大气的组成:干洁空气+水汽+固体杂质+液体微粒=大气二、大气的结构:垂直分为五层,对流层,平流层,中间层,暖层,散逸层。
一、对流层:1、定义:为云、雾、雨、雪发生的主要层次,是气象学研究的重点层次,但不足大气厚度的1%,平均厚度为十几km。
2、三大特征:①气温随Z升高而降低,气温直减率γ=-dT/dz②气象要素水平分布不均匀③对流运动强3、厚度:一般来说,对流层厚度从赤道向两极减小,分布特点为:a.低纬度:17~18km;b.中纬度:10~12km;c.高纬度:8~9km。
二、气温直减率1、概念:描述大气温度在垂直方向的变化,常采用垂直温度梯度的概念,并规定温度随高度的升高而降低为正值。
故常简称为气温直减率。
1.温度:表示空气冷热程度的物理量。
单位:(1)摄氏温标(℃)(2)绝对温标(oK)(3)华氏温标(℉)2.气压:任一高度的气压就是在这个高度上单位面积所承受的大气柱重量:P=Mg/A=Mg单位:百帕(hpa)或毫巴(mb)、mmHg、大气压1百帕=3/4mmHg; 1个大气压=1013.3hpa3.湿度:表示空气潮湿程度或水汽含量多少的物理量。
a.水汽压e:大气中水汽所具有的压强。
单位同气压,mb、mmHgb.饱和水汽压E:在一定温度下,单位体积的空气所能容纳的最大水汽压强。
c.相对湿度:e与E要在同温下的比值才是f。
f反应了空气距离饱和的程度。
d.饱和差d:d=E–e在温度相同时,E与e的差值。
气候跃变气候从一种状态到另一种状态较迅速转变的现象。
气候跃变检验方法滑动T-test(均值检验)、滑动F-test(方差检验)、滑动符号检验、M-K检验滑动t检验把一气候序列中的两段子序列的均值差异有无显著性差异看做来自两个总体均值有无显著性差异来检验,如果子序列的均值差异超过了某一阈值,则认为总体均值存在显著性差异,存在突变。
中心趋势统计量用一个数值来描述样本资料在哪一个位置或者集中在哪个中心位置上的数据是最有代表性的。
(平均数、中位数、众数)中位数按顺序排列的一组数据中居于中间位置的数。
变化幅度统计量距离分布中心远近程度的统计量。
(方差、标准差)分布特征统计量用样本的偏态特征系数来体现数据的分布特征,即对称性。
计算相关的方法Pearson相关和Spearman相关Poisson分布描述单位间隔内等时间发生次数的分布。
事件独立,即事件发生的概率不随时间变化。
概率密度函数描述随机变量的输出值,在某个确定点附近的可能性的函数。
累计分布函数(CDF)随机变量X不超过某个值时的概率。
中心极限定理在极限情况下,当样本量很大时,无论这个样本本身满足何种分布,一组独立实验的和或者算术平均满足高斯分布。
Gamma分布气象中有许多统计量是非对称的,右偏的,如降水量,Gamma分布能很好的描述降水量的分布。
统计假设性检验相关的分布卡方分布、学生t分布、F分布统计假设性检验判断样本与样本、样本与总体之间的误差是由抽样误差还是本质差别引起的。
显著性检验事先对总体的参数或总体分布错出一个假设,然后利用样本信息来判断这个假设是否合理,即判断总体的真实情况与原假设是否有显著性差异。
其原理是:小概率事件实际不可能性原理来接受或拒接原假设。
参数检验与非参数检验1. 当数据或统计量可用特定的分布进行描述时,采用参数检验。
2. 无须或无合适的分布描述数据或统计量时,采用非参数检验。
假设性检验的步骤1. 明确检验统计量2. 定义零假设3. 定义备择假设4. 得出零分布基于数据的秩,而不是数据本身原假设:时间序列是独立的,具有相同的分布。
气象统计方法复习要点及思考题1、 气候变化上通常说的异常,可以用 距平这个基本统计量来描述,它反映数据偏离平均值气候态的状况,把资料处理成该统计量的形式,叫做资料的中心化;2、 距平是指要素偏离平均值气候态的状况,把资料处理为距平的方法叫中心化;3、 如果一月南京气温的标准差比北京小,说明一月南京气温变化幅度比北京小,预报较为容易;4、 对资料进行标准化可以消除单位量纲不同造成的影响,其表达式为xt zt s x x x -=,标准化以后资料的均方差为1,平均值是_0_;5、 频率表是用来描述 状态资料的统计特征的;6、 一元线性回归分析中回归系数b 与相关系数r 之间的关系为b=lxy/lxx,r=lyy1-r27、 多元线性回归中常采用最小二乘法求回归系数;8、 滑动平均是趋势拟合技术最基础的方法,它相当于低通滤波器; 9、 最后一个累积距平值为 0 ;10、 复相关系数是衡量一个变量和 多个变量之间的线性关系程度的量; 11、变量场X X 个特征向量对变量场的累积方差贡献为 ; 12、 ; 13、 14、在事件B 已经发生的条件下计算事件A 的概率,称为事件A 在事件B 已出现条件下的 条件概率; 15、 二分类预报是指只预报事件A 出现或者不出现,又称为正反预报;16、 在对回归问题进行方差分析时,预报量的方差可以表示成_回归方差与误差或残差方差之和;17、气象中一些气象要素,如冰雹、晕、雾等天气现象,气象资料中仅记录为“有”或“无”可用“1”或“0”二值数字化表征,这类变量可看成离散型随机变量;对于这种状态要素,可以用条件概率选择预报因子并且用二项分布检验预报因子的可靠程度;气温、气压及降水量等气象要素,观测值在正、负无穷之间,这种类型要素可看成为连续型随机变量;对于这种定量数据要素,主要用相关系数选择预报因子或因子集,并用t_检验方法检验其可靠性;18、 如果序列的__自_相关系数为较大正值,表明序列具有_高持续性_;如果序列的滞后自相关系数接近0或为负值,表明序列无持续性;如果两变量本身有强持续性或高自相关,t_检验的自由度不能用,需要计算有效自由度,取更_严格的标准进行相关系数的检验,以免得到虚假的不可靠的相关;19、 气象变量场EOF 分析是把原变量场分解为空间函数和时间函数两部分,用为数较少的不相关的典型模态,代替原始的气候变量场;20、 利用一元线性回归方法进行线性趋势分析中,回归系数b 的符号说明了气候变量x 的趋势倾向;当b>0说明随时间的增加,变量x 是呈上升或下降趋势; b 值的大小反映了上升或下降的速率,b 的绝对值越大,表明直线越倾斜或平缓;21、 检验两地气候是否有显着差异,可针对这两个地区某气象资料的平均值和方差这两个基本统计量进行显着性检验;22、 对多要素资料的数据矩阵进行分析时,研究变量之间的相互关系,称为R 型分析,而研究样本之间关系的称为_Q 型分析,相应的在系统聚类分析中,也可分为R 型聚类和_Q 型聚类; 二、判断题1、相关系数是标准化变量的协方差;2、若相关系数通过显着性检验就说明总体一定存在线性相关;3、对于一元线性回归来说,回归方程的检验与相关系数的检验一致;4、预报量95%的置信区间表示真值有95%的概率落在该区间内;5、在多元线性回归方程中,若某个因子对预报量y 的作用不显着,则它前面的系数近似为0;6、显着性水平 控制了犯“第二类错误”以假为真的概率;三、简答题1、简述资料正态化的必要性和常用的资料正态化处理方法;答:必要性是:各类统计预报模型和统计检验方法F\t\u\x2检验要求资料是符合正态分布;年\月平均气温\气压\多雨地区的月降水量符合.日降水和少雨地区月降水通常偏态;旬\候降水不一定;处理方法:1、立方根或四次方根;2.双曲正切转换纠正课本公式--旬降水;3、化为有序数后的正态化转换标准化和正态化2、简述显着性检验的基本思想;抽样会产生抽样误差,利用样本资料进行分析时,不能仅凭样本资料的结果就对总体特征做出判断,而要鉴别其结果是否为总体的特征;首先对总体的参数或分布形式做出一个假设,然后利用样本信息来判断这个假设是否合理;原理是利用“小概率事件在一次试验中几乎是不发生的”来接受假设或者否定假设,是一种带有概率性质的“反证法”;在原假设为真时拒绝元假设,称为第一类错误以真为假,其出现的概率通常记作a,原假设为假时接受原假设,称为第二类错误,其出现的概率通常记作B,这种限定犯第一类错误的最大概率a,不考虑犯第二类错误的概率B的检验就称为显着性检验,概率a称为显着性水平;3、简述利用多元线性回归方程进行预报的步骤;答:1 确定预报量并选择恰当的因子2 根据数据计算回归系数标准方程组所包含的有关统计量因子的交叉积、矩阵协方差阵或相关阵,以及因子与预报量交叉积向量3解线性方程组定出回归系数4建立回归方程并进行统计显着性检验5利用已出现的因子值代入回归方程作出预报量的估计,求出预报值的置信区间4、逐步回归中逐步剔除法与逐步引入法的主要缺点分别是什么答:逐步剔除法的主要缺点是计算量很大逐步引入法的主要缺点是计算量很小,但不一定保证最后的方程是最优的;5、请写出多元回归方程中预报因子数目增多的优缺点;答:优点:一般而言,回归方程中包含的因子个数越多,回归平方和就越大,残差平方和越小,残差方差的估计就越小,预报值的置信区间就越小,方程一般也较容易通过检验;缺点:1、因子增多,计算量增大,计算时间增多2、方程中若含有对y不起作用或作用极小的因子,残差平方和不会由于这些变量的增多而减少多少,相反由于Q自由度减小,残差方差估计值增大,使预报置信区间估计值增大;3、由于存在对预报量y影响不显着地因子,随之带来许多其他与与预报量无关的随机因素,影响回归方程的稳定性反而使预报效果下降;1、试举例说明哪些方法不少于三种可以进行气候变化趋势分析1线性倾向估计;2滑动平均;3二次平滑;4累积距平2、简述回归分析与相关分析的区别;答:1 相关分析中,变量 x 变量 y 处于平等的地位;回归分析中,变量 y 称为因变量,处在被解释的地位,x 称为自变量,用于预测因变量的变化;2. 相关分析中所涉及的变量 x 和 y 都是随机变量;回归分析中,因变量 y 是随机变量,自变量 x 可以是随机变量,也可以是非随机的确定变量;3. 相关分析主要是描述两个变量之间线性关系的密切程度;回归分析不仅可以揭示变量 x 对变量 y 的影响大小,还可以由回归方程进行预测和控制;四、计算分析1、已知预报量y:长江中下游夏季6-8月降水量,预报因子x1 :冬季12月-翌年2月北太平洋涛动指数;x2:1月太平洋地区极涡面积指数;x3:5月西太平洋副高脊线,样本容量n=44;现建立y关于x1、x2、x3的多元回归方程,分析结果如表2所示;1)试写出回归方程的表达式,并给出预报值95%的置信区间;答:由表2,Y=+ ;2)简要说明回归方程是否通过显着性检验;设显着性水平为;答:由方差分析表,在显着性水平下,F值为或P值,通过显着性检验;3)试问各预报因子是否显着4)y与各x因子的复相关系数为多少回归方程的判决系数为多少并简要说明其代表的意义;表2 多元回归分析结果表四、计算题1、试计算变量x、y的简单相关系数,并进行显着性检验;已知显着性水平 =下的临界相关系数r= ;0.05n 1 2 3 4 5 6 7 8x 1015131773122y -831946-5-2解:x=10+15+13+17+7+3+1+22/8=11 y=-8+3+1+9+4+6-5-2/8=1x=-1 y=-9 Sx=4 22 06 8-4 3-8 5-10 -6-11 -3 五、 综合分析题第一模态方差贡献%1、 请判断图中EOF 分析的对象是原始场、距平场还是标准化距平场 答:是距平场2、 请给两幅图加上图题;答:图一 中国夏季降水异常EOF 分析第一模态空间型;图二中国夏季降水异常EOF 分析第一模态时间系数; 3、 请试分析图中的特征;答中国夏季降水异常EOF 分析第一模态空间型主要反映了长江流域与华南及华北地区的降水异常的反位相变化,而其他地方的数值较小,说明这些地方夏季降水的方差较小;中国夏季降水异常EOF 分析第一模态时间系数则具有较明显的年际变化,其值在0线上下振荡;说明,当时间系数为正时,长江流域降水偏多时,华南及华北地区降水偏少;这与我国夏季东部降水的三雨带变化相对应; 23、 气候变化上通常说的异常,可以用距平这个基本统计量来描述,它反映数据偏离平均值的状况,把资料处理成该统计量的形式,叫做资料的_中心化;24、 对资料做标准化可以消除单位量纲不同造成的影响,其表达式为x t zt s xx x -=,标准化以后资料的均方差为1;25、 在对回归问题进行方差分析时,预报量的方差可以表示成回归方差与误差残差方差之和;26、 寻找合适的条件概率作为天气预报指标需要满足两个经验性条件,一是PA/B>>PA 或PA/B<<PA ,它保证了事件A 与B 事件有一定的联系;第二是PA/B →1或者PA/B →0,它保证了预报指标有一定的准确率;27、 气象中一些气象要素,如冰雹、晕、雾等天气现象,气象资料中仅记录为“有”或“无”可用“1”或“0”二值数字化表征,这类变量可看成 离散 型随机变量;对于这种状态要素,可以用_条件概率____选择预报因子并且用二项分布检验预报因子的可靠程度;气温、气压及降水量等气象要素,观测值在正、负无穷之间,这种类型要素可看成为 连续 型随机变量;对于这种定量数据要素,主要用相关系数_选择预报因子或因子集,并用___t__检验方法检验其可靠性;28、 如果序列的_自滞后相关系数为较大正值,表明序列具有高持续性;如果序列的滞后自相关系数接近0或为负值,表明序列无持续性;如果两变量本身有强持续性或高自相关, t _检验的自由度不能用,需要计算有效自由度,取更严格的标准进行相关系数的检验,以免得到虚假的不可靠的相关;29、 气象变量场EOF 分析是把原变量场分解为空间函数和时间函数两部分,用维数较少的不相关的典型模态,代替原始的气候变量场;30、 利用一元线性回归方法进行线性趋势分析中,回归系数b 的符号说明了气候变量x 的趋势倾向;当b>0说明随时间的增加,变量x 是呈上升或下降趋势; b 值的大小反映了上升或下降的速率,b 的绝对值越大,表明直线越倾斜或平缓;31、 检验两地气候是否有显着差异,可针对这两个地区某气象资料的平均值和方差这两个基本统计量进行显着性检验;32、 对多要素资料的数据矩阵进行分析时,研究变量之间的相互关系,称为R 型分析,而研究样本之间关系的称为_Q_型分析,相应的在系统聚类分析中,也可分为R 型聚类和Q_型聚类;二、 名词解释1、 累积频率:变量小于某上限值的次数与总次数之比;2、 均值突变: 从一个气候基本状态向另外一个气候基本状态的急剧变化 三、 问答题3、 什么是偏相关系数 当存在三个以上变量相互影响时,如x1,x2,y,当消除x1或x2的影响,计算x2或x1与y 的相关系数时,就称为偏相关系数;4、 试举例说明哪些方法不少于三种可以进行气候变化趋势分析 答:1线性倾向估计2滑动平均3三次样条函数5、 简述回归分析与相关分析的区别;在相关分析中,解释变量X 与被解释变量Y 之间处于平等的位置;而回归分析中,解释变量与被解释变量必须是严格确定的;2 相关分析中,被解释变量Y与解释变量X全是随机变量;而回归,被解释变量Y是随机的,解释变量X 可能是随机的,可能是非随机的确定变量;3 相关的研究主要主要是为刻画两变量间线性相关的密切程度;而回归不仅可以揭示解释变量X和被解释变量Y的具体影响形式,而且还可以由回归方程进行预测和控制;如果两变量间互为因果关系,解释变量与被解释变量互换位置,相关分析结果一样,回归分析结果不同;6、如何分析两个气候变量序列的相关关系,需要注意什么7、整理区域资料有哪些常用的方法答区域平均法、综合指数法、代表台站法四、计算分析题已知预报量y:长江中下游夏季6-8月降水量,预报因子x1 :冬季12月-翌年2月北太平洋涛动指数;x2:1月太平洋地区极涡面积指数;x3:5月西太平洋副高脊线,样本容量n=44;现建立y关于x1、x2、x3的多元回归方程,分析结果如表1所示;5)试写出回归方程的表达式;6)简要说明回归方程是否通过显着性检验;设显着性水平为;7)回归方程的判决系数为多少并简要说明其代表的意义;表1 多元回归分析结果表。
地理期末考试气象现象解读气象现象对我们的生活和自然环境都有着重要的影响。
在地理学科中,对气象现象的解读是一个重要的内容。
本文将对期末考试中可能涉及的几个常见气象现象进行解读,帮助大家更好地理解和掌握。
一、台风台风是一种热带气旋,通常在夏季和秋季出现。
它的出现对人类和环境都带来了巨大的影响。
台风具有强风、暴雨、风暴潮等特点,给海岸线沿线地区造成严重的水患和风灾。
在解读台风时,我们可以从台风的生成、发展和消散过程、风力等多个角度进行分析。
了解台风的特点和规律,能够为我们制定应对台风的防灾减灾措施提供有力的依据。
二、地震地震是地球内部能量释放的一种现象,也是地质活动的常见表现。
地震在全球范围内都有发生,尤其是沿着板块边界的地震更加频繁。
地震不仅会给人类社会带来直接的伤害,还会引发次生的灾害,如地震引发的火灾、滑坡等。
在解读地震时,我们可以通过地震的成因、发生地带、震级等多个方面来进行分析。
了解地震的规律和特点,对我们预防和减轻地震灾害具有重要意义。
三、暴雨暴雨是指降雨强度较大且短时的降水过程。
暴雨往往会引发洪涝灾害,给人类的生命和财产带来威胁。
在解读暴雨时,我们可以从暴雨的形成机制、影响因素、对环境的影响等多个方面进行分析。
了解暴雨的特点和规律,有助于我们制定防洪抗灾的策略,保护人民生命和财产安全。
四、干旱干旱是指长时间降水量明显不足的气象现象。
干旱对农业、生态环境和社会经济都会产生严重的影响。
在解读干旱时,我们可以从干旱的成因、程度、区域分布等多个角度进行分析。
了解干旱的影响机理和预警指标,能够帮助相关部门采取合理的措施,减轻干旱带来的影响。
五、沙尘暴沙尘暴是指在旱地或沙漠地区,强风将地面上的沙尘吹起形成的一种气象现象。
沙尘暴带来了严重的能见度下降和健康问题。
在解读沙尘暴时,我们可以从沙尘暴形成的环境条件、传播途径、对人类健康的影响等方面进行分析。
了解沙尘暴的特点和规律,能够为我们采取有效的预防和保护措施提供依据。
应用气象统计分析复习重点第一章绪论1.田间试验就是在人为控制条件下进行试验处理,使非研究条件对试验的影响接近一致,突出主要研究内容,以差异对比法为基础,观测比较不同处理的反应和效果。
田间试验是在田间条件下,以作物生长发育的各种性状、产量和品质等作指标,研究作物与环境之间关系的农业科学试验方法。
2.盆栽、实验室试验与大田差异较大,试验结果不能代表田间试验结果,难以直接应用。
多用于植物营养、土壤养分等机理性研究及探索性研究。
3.田间试验的任务:其基本任务是在大田条件下研究新品种、新产品、新技术、新方法或环境改变的影响效果,客观地评定优质高产品种及其适应区域,评定新产品的增产效果及其对环境的反应,正确的评判最有效的增产技术措施及其适用范围,使农业科研成果合理地应用和推广!4.田间试验的来源1)农业生产实践中发现或提出新的问题;2)科研工作者开展的田间试验研究;3)受其他地区或单位委托进行的田间试验研究;4)根据农业生产发展的需要,农业行政部门或科研主管部门下达的田间试验项目。
5、农作物田间试验的特点(1)田间试验不破坏农田土壤结构,不改变田间的气候状况,试验条件符合生产实际,便于推广应用。
(2)试验单元是一定面积的小区。
(3)田间试验中各种生长因子难以控制,试验误差大,只有通过周密的试验设计和认真的试验实施、严密的统计分析才能得出科学结论。
6.田间试验的基本要求(1)试验目的要明确(2)试验条件要有代表性(3)试验结果要可靠(4)试验结果要有重演性7.制定试验方案的要点1)明确的目的性:突出重点,抓住关键2)严密的可比性○1唯一差异原则:除了试验处理不同外,其它一切试验条件尽量保持一致。
○2设置对照(CK)3)试验的高效性:适当减少因素,合理确定水平数及其级差来提高试验效率。
第二章田间试验设计及实施1.试验设计广义是指整个课题(包括试验方案的确定、小区技术、相应的资料收集整理和统计分析方法等的设计)的设计,狭义的讲专指小区技术。
气象学期末知识点总结气象学是研究大气及其物理、化学和动力过程的一门学科。
它包括气象学的基本概念、大气物理、动力学、化学和气候学等方面的知识。
气象学不仅是天气预报的重要基础,也是研究气候、环境变化和自然灾害的基础。
在本文中,我们将对气象学的一些重要知识点进行总结,希望对大家复习和巩固所学知识有所帮助。
一、气象学的基本概念1. 大气的组成和结构气象学研究的对象是地球大气。
地球大气主要由氮气(78%)、氧气(21%)和少量的稀有气体(如氩气、氪气、氙气和氡气)组成。
另外,还有二氧化碳、水气等微量气体。
大气可分为对流层、平流层、中间层和大气层等层次。
2. 大气压力和密度大气是由气体组成的,它对地球表面产生的压力称为大气压力(或大气压)。
大气压力随着海拔的升高而逐渐减小。
大气密度是单位空间内气体的质量。
3. 温度和热力学温度是物质分子的平均动能的度量。
大气中的温度随着海拔的升高呈现下降趋势。
热力学是一门研究热量和热力制度的科学,气象学中的热力学与热传递、热平衡等有关。
4. 湿度湿度是空气中水汽含量的度量。
湿度包括绝对湿度、相对湿度、露点温度和混合比等。
气象学中研究湿度变化对于天气变化的影响。
5. 大气光学大气光学是研究大气对于光的传播和散射等现象的学科。
它包括太阳光和地球上的光传播和反射等相关内容。
二、天气系统1. 大气环流大气环流是指在地球表面上不断变化的大气运动。
它包括大气环流模式、高压带和低压带等概念。
2. 气压系统地球表面上存在着不同的气压系统,包括高压系统、低压系统和辐散系统等。
气压系统的形成和演变直接影响着天气的变化。
3. 大气运动大气运动包括水平运动和垂直运动。
水平运动主要包括平面环流和风。
垂直运动包括对流、上升气流和下沉气流等。
4. 温度系统不同的地带和不同的季节,地球表面上的温度分布是不均匀的。
温度系统和其演化对于天气和气候的变化具有重要影响。
5. 湿度系统湿度系统主要包括水汽的生成和消散、水汽输送以及大气中水汽的凝结、凝华等过程。
气象学期末知识点总结一、气象学简介气象学是研究大气现象和气象规律的科学,是地球科学的一门重要分支。
气象学的研究对象包括天气、气候、大气环流、气象灾害等。
气象学的研究方法主要包括观测、实验、数值模拟和理论分析等。
气象学的研究目的是预测和控制气候变化,改善人类生活和生产活动。
二、大气的组成和结构1. 大气的组成大气主要由氮气、氧气、氩气和微量的其他气体组成。
氮气占据大气的78%,氧气占据大气的21%,氩气占据大气的0.93%,其余的其他气体包括二氧化碳、水蒸气和氮氧化物等。
2. 大气的结构大气的结构可分为四个层次:对流层、平流层、中间层和热层。
对流层是地球表面向上延伸约10-15公里的层次,其中包括大部分的水蒸气和云。
平流层是对流层的上方,延伸约50公里,气温随高度的增加而减少。
中间层是平流层和热层之间的层次,延伸到约80公里,其中包括臭氧层。
热层是大气的最外层,延伸到约500公里,其中包括热层电离层。
三、气象要素和气象要素观测1. 气象要素气象要素是指描述大气状态和过程的各种物理量,包括温度、湿度、气压、风速、降水等。
这些要素是气象学研究的基础,也是天气和气候变化的重要指标。
2. 气象要素观测气象要素观测是指对大气中各种要素进行定量测量的过程。
观测的方法包括地面观测、卫星观测和雷达观测等。
地面观测主要通过气象观测站对气象要素进行测量,包括气温计、湿度计、气压计、风速仪等。
卫星观测通过卫星传感器对大气的温度、湿度、云量等进行遥感观测。
雷达观测通过雷达系统对大气中的降水、风暴等进行探测和监测。
四、气象系统和大气环流1. 气象系统气象系统是指地球上的大气和海洋以及它们之间相互作用所组成的复杂系统。
其中包括赤道低压带、副高带、温带低压带等。
这些系统的形成和运动对全球天气和气候产生重要影响。
大气环流是大气中气压和温度变化引起的水平和垂直气流的运动。
大气环流形成的原因包括地球自转、太阳辐射和海洋等。
大气环流主要分为垂直环流和水平环流两种。
第一章 气象资料及其表示方法 1、 平均值2、 距平 含义:反映数据偏离平均值的状况 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。
3、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。
4、 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)。
5、中心化的特性:距平值的平均值为/偏低)。
6、方差和均方差(标准差) 对气象要素x,资料长度n, 含义:S X 是均方差,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),S X 2是方差。
7、 方差和均方差(标准差)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,如果南京气温的标准差比北京小,说明北京气温变化幅度大。
(内陆日变化较沿海大,这个日变化大小的比较就使用标准差比较的)3)均方差小的要素预报比大的容易。
均方差越大,变量不确定性越大,预报越困难。
4)变量减去某常数后均方差相同。
8、累积频率:变量小于某上限的次数与总次数之比。
(样本特征—直方图)9、总体(母体):统计分析对象的全体。
样本:总体中的一部分。
10、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。
Sx X Xt Xzt /)(-=目的:为了消去单位量纲不同所造成的影响。
正态化的必要性:各类统计预报模型和统计检验方法(F,t,u,X 2检验)要求资料是符合正态分布 正态化的处理方法:立方根或四次方根;双曲正切转换;化为有序数后的正态化转换(标准化和正态化)11、标准化变量的平均值为0。
标准化变量的方差为1。
12、峰度系数与偏度系数峰度系数与偏度系数是用来衡量随机变量分布密度曲线形状的数字特征,描述了气候变量的分布特征。
偏度系数:表征曲线峰点对期望值(平均值)偏离的程度。
峰度系数:表征分布形态图形顶峰的凸平度(即渐进于横轴的陡度)。
13、标准偏度系数和峰度系数的计算公式为:偏:∑=-=n t t s x x 131)/)((1/6n g 峰:]3)/)((/1[n/24g 142∑=--=n t t s x x n s 为标准差14、状态资料(离散型随机变量):表征气象要素的各种状态,观测结果无法用数据表示。
15、对样本而言是频率表,总体而言就是分布列。
16、两个方面来研究问题:“R 型分析”:研究不同变量(要素)或同一要素不同格点之间的关系(行)。
“Q 型分析”:研究样本之间的关系(列)。
1718、协方差气象意义的进一步理解: 1或者两个变量的正、负相关关系。
如理解(气温为例):前冬气温负距平(冷)、后冬正距平(暖)---协方差负值----反相关;前冬气温正距平(暖)、后冬正距平(暖)----协方差正值----正相关2)变量自身的协方差就是方差。
19、协方差矩阵 T X nX S ''/1=,对角线元素是第i 个变量的方差,撇号代表距平。
20、区域资料的整理的三种方法:(1)代表站方法---平均相关系数最大的站(2)区域平均法:区域平均值要与周围格点(站点)值区别大(3)综合指数法(各站点要素方差差异较大)K 越大,异常越明显。
21、资料的订正:插补、纠正、延长22、资料的误差:1)抽样误差2)观测误差:系统误差(仪器不良);偶然误差(操作不慎);随机误差(四舍五入)23、资料的质量要求:准确性和精确性;均一性;代表性;比较性24、资料的审查分为两类:技术性检查;合理性25、气象资料的订正方法:回归订正法(关系密切的站);差值订正法(地理环境近似一致的站点);比值订正法(两站降水比值为准常数)第二章 选择最大信息的预报因子1、天气预报指标必须满足两个经验性的条件(1)P(A/B)>>P(A)或者P(A/B)<<P(A),A/B 之间有一定联系(2)P(A/B)-->1或P(A/B)-->0,预报指标有一定准确率2、二分类预报:只预报事件A 出现或者不出现(非A ),又称为正反预报。
设P(A)=p ,P(非A)=q ,p +q =1符合二项分布的条件:每次试验只有两个结果;试验条件不变,每次实验结果一样;试验的独立性。
用于计算天气现象出现的概率特别是小概率事件,天气预报指标的检验。
3、状态要素:可以用条件概率选择预报因子并且用二项分布检验预报因子的可靠程度。
定量数据要素:主要用相关系数选择预报因子或因子集,并用t 检验方法检验其可靠性。
4、样本相关是否意味着总体相关?正态总体的相关检验实质上是两个变量间或不同时刻间观测数据的独立性检验。
所谓相关检验,就是检验 ρ=0的假设是否显著 。
在假设总体相关系数ρ=0成立条件下,样本相关系数r 的概率密度函数正好是t 分布的密度函数。
于是,就可以用t 5、t 检验 在原假设ρ=0的条件下,统计量 n -2的t 分布。
给定∑∞-∞==j yy xx j R j R T )()()(1.22.1y y rr信度α 和样本相关系数r ,根据自由度查出ta,若|t|大于等于ta ,即否定ρ=0,总体相关;反之接受ρ=0,总体非相关。
6、由ta 计算出ra 故有 式中, ra 实际应用中,若已知自由度(n-27、自相关系数:衡量气象要素不同时刻之间的关系密切程度的量是自协方差和自相关系数。
8、落后交叉协方差和相关系数:衡量两个变量不同时刻之间的相关密切程度的量,常用落后交叉协方差和落后交叉相关系数表示。
9、高自相关变量间的相关系数及其统计检验:(1)两个变量无持续性(非高自相关)t 检验(2)两变量本身有强持续性或高自相关,t 检验的自由度不能用,需要计算有效自由度n/T ,其中10、偏相关系数:当存在三个以上变量互相影响时(如考虑y 和x1、x2之间的关系),需要考虑消除了x1(x2)影响后,x2(x1)与y 的相关关系,这时候的相关系数称为偏相关系数,记为 11、简单相关系数:描述两个变量线性相关的统计量,一般简称为相关系数或者点相关系数,用r 表示。
它也做为两总体相关系数ρ的估计。
12、相关系数是标准化变量的协方差。
(2)有-1<=r<=1(3) 绝对值越大,表示变量之间关系越密切。
当r>0,表明两变量呈正相关,越接近1 ,正相关越显著;当r<0,表明两变量呈负相关,越接近‐1,负相关越显著;当r=0,则表示两变量相互独立。
计算出的相关系数是否显著,需要经过显著性检验。
第三章 气候稳定性检验1、假设检验的一般步骤为:1)写出零假设和备选假设;2)确定检验统计量;3)确定显著性水平;4) 根据数据计算检验统计量的实现值;5)根据这个实现值计算p-值;6)进行判断:如果p-值小于或等于alpha ,就拒绝零假设,这时犯(第一类)错误的概率最多为alpha ;如果p-值大于alpha ,就不拒绝零假设,因为证据不足。
2、气候稳定性检验涉及两种情形:(1)某一地区气候是否具有稳定性,比较不同时段气候变量的均值或者方差是否发生显著变化。
(2以通过检验均值和方差来判断。
3、t 统计量2----S1、S2表示样本均方差, n1,n2服从自由度n1+n2-2的t 分布。
若|t|>=ta 若样本量足够大,/)(y x t -=4、F 检验------ 上述统计量遵从自由度显著差异,或者说气候有显著差异。
第四章 气候变化趋势分析1、气候时间序列:随时间变化的一列气候数据。
2、气候序列的基本特点: 1)数据取值随时间变化;2)每一时刻取值的随机性;3)前后时刻数据之间存在相关性、持续性;4)序列整体有上升或下降趋势,呈周期振荡;5)某一时刻数据取值出现转折或突变。
3、回归系数b (气候倾向率):回归系数b 表示了变量x 的趋势倾向。
b 符号为正,说明∑=-=t i i t x x x 1)(ˆ变量随时间t 的增加呈上升趋势,反之则为下降趋势,b 值的大小反应了上升和下降的速率,即倾向程度。
4、相关系数r (气候趋势系数):变量与时间的相关系数表示变量x 随时间变化程度。
要判断变化趋势的程度是否显著,就要对相关系数进行显著性检验。
5、滑动平均是趋势拟合技术最基础的方法,它相当于低通滤波器。
用确定时间序列的平滑值来显示变化趋势。
主要从滑动平均序列曲线图来诊断其变化趋势。
6、累积距平也是一种常用的、由曲线直观判断变化趋势的方法。
对于序列x,其某一时刻t的累积距平表示为:7、累积距平计算结果分析: 1)累积距平曲线呈上升趋势,表示距平值增加;2)呈下降趋势,表示距平值减小;3)从曲线明显的上下起伏,可以判断其长期显著的的演变趋势及持续性变化,甚至还可以判断出发生突变的大致时间。
从曲线小的波动可以考察其短期的距平值变化。
图1b 1976 年是个明显的转折点, 在这之前累积曲线基本上呈上升趋势, 海温以正距平主, 这之后累积曲线呈下降趋势, 海温以负距平为主。
1951- 1975 年平均海温距平为12℃, 而1977- 1993 年平均海温距平为-128℃。
这就是说西风漂流区年平均海温从1951- 1975 年至1977- 1993 年下降了0148℃。
图1c 1981 年是个明显的转折点,在这之前累积曲线呈下降趋势, 海温以负距平为主, 这之后累积曲线呈上升趋势, 海温以正距平为主。
1951- 1980 年平均海温距平为0.08℃, 1982- 1993 年为0.21℃, 赤道太平洋年平均海温1981 年后比1981 年前增加了0.29℃。
8、五、七和九点二次平滑方法概述:对时间序列做五点二次、七点二次和九点二次平滑,与滑动平均一样,也起到低通滤波的作用,以展示出变化趋势。
优点:可以克服滑动平均削弱过多波幅的缺点。
第五章 一元线性回归1 2、距平形式的回归方程3、回归问题的方差分析 (残差方差)之和。
4、方差分析表明,预报量y 的变化可以看成由前期因子x 的变化所引起的,同时加上随机因素e 变化的影响,这种前期因子x 的变化影响可以归为一种简单的线性关系,这部分关系的变化可以用回归方差的大小来衡量。
如果回归方差大,表明用线性关系解释y 与x 的5、U 和Q Syy 称为总离差平方和。
U6、三个平方和的意义概括如下:总平方和(Syy):反映因变量的 n 个观察值与其均值的总离差。
回归平方和(U):反映自变量 x 的变化对因变量 y 取值变化的影响,或者说,是由于 x 与 y 之间的线性关系引起的 y 的取值变化,也称为可解释的平方和。