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　氣象統(tǒng)計實習報告

　 專業(yè)：大氣科學

　 班級：xxxx 級 x 班

　 學號：2012130xxxx

　 姓名：

　 2 * 實習一 求 求 500hPa 高度場氣候場、距平場和均方差場 一、實習結(jié)果

　1981.1 距平場 1981.1 500hpa 高度場在歐亞大陸為正距平，在印度洋和太平洋為負距平。

　 3 1981.1 氣候場 1982.1 的氣候場呈現(xiàn)明顯的沿緯度的上升而下降的趨勢。

　1981.1 均方差場 1981.1 的均方差場在歐亞大陸的南側(cè)有最小值，在 10N~20N 的南側(cè)歲緯度而降低，在其北側(cè)隨緯度升高。

　的 二、相關(guān)的 fortran 程序，gs 文件 （ （1 ）Fortran 程序:

　 program main

　 parameter(nx=37,ny=17,mo=12,yr=4)

　 real var(nx,ny,mo,4)!數(shù)據(jù)

　 real vars(nx,ny,mo)!4 年氣候態(tài)

　 real jp(nx,ny, mo,4)!距平

　 real fc(nx,ny,mo)!方差

　 real jfc(nx,ny,mo)!均方差

　 integer i,j,m,y,irec

　 real::summ=0.0 !*********************求均方差********************* do m=1,12

　 do i=1,37

　 do j=1,17

　 do y=1,4

　 4

　 summ=summ+jp(i,j,m,y)**2

　 enddo

　 fc(i,j,m)=summ/4!方差

　 jfc(i,j,m)=sqrt(fc(i,j,m))!均方差

　 summ =0.0

　 enddo

　 enddo enddo

　!****************************************** open(11,file="d:\shixi\vars.grd",form="binary" ) open(12,file="d:\shixi\jp.grd",form="binary" ) open(13,file="d:\shixi\jfc.grd",form="binary" ) do m=1,12

　 write(11)((vars(i,j,m),i=1,nx),j=1,ny) enddo do m=1,12

　 write(13)((jfc(i,j,m),i=1,nx),j=1,ny) enddo do y=1,4

　 do m=1,12

　write(12)((jp(i,j,m,y),i=1,nx),j=1,ny)

　 enddo enddo

　close(11)

　close(12)

　close(13) End （2 2 ）s Gs 程序

　1. 距平場 "open e:\anomaly.ctl" "set gxout shaded" "d xiaobao" "set gxout contour" "d xiaobao" "draw title 1982 年 1 月" "enable print e:\anomaly.gmf" "print" "disable print" 2. 氣候場 "open e:\climate.ctl" "set gxout shaded" "d xiaobao"

　 5 "set gxout contour" "d xiaobao" "draw title 1982.1" "enable print e:\climate.gmf" "print" "disable print" 3. 均方差場 "open e:\deviation.ctl" "set gxout shaded" "d xiaolu" "set gxout contour" "d xiaolu" "draw title 1982.1 deviation" "enable print e:\deviation.gmf" "print" "disable print" * 實習二 計算給定數(shù)據(jù)資料的簡單相關(guān)系數(shù)和自相關(guān)系數(shù)

　根據(jù)下表中年平均氣溫和冬季平均氣溫的等級數(shù)據(jù)進行下列計算：

　1）計算兩個氣溫之間的簡單相關(guān)系數(shù)。

　2）分別找出兩個氣溫數(shù)據(jù)自相關(guān)系數(shù)絕對值最大的滯后時間長度。（滯后長度 τ 最大取 10）

　 6 一、實習結(jié)果 （1）計算簡單相關(guān)系數(shù)

　為 計算出相關(guān)系數(shù)為 r=0.4685170 （2）分別找出兩個氣溫數(shù)據(jù)自相關(guān)系數(shù)絕對值最大的滯后時間長度。（滯后長度τ 最大取 10）

　可以知道，年平均氣溫在度 滯后長度 j=7 ，冬季 j=4 最大 的 二、相關(guān)的 fortran 程序（部分）

　implicit none

　 real x(20)!年平均氣溫

　 real y(20)!冬季平均氣溫

　 real :: zx(10)=(/0,0,0,0,0,0,0,0,0,0/)

　 real :: rzx(10)=(/0,0,0,0,0,0,0,0,0,0/)

　real ::s=0.0 !協(xié)方差

　 real ::jx=0.0

　 real ::jy=0.0

　 real ::jfx=0.0

　 real ::jfy=0.0,r

　 integer i,t,j

　 real ::m=0.0

　 data x/3.40,3.30,3.20,2.90,3.40,2.80,3.60,3.00,2.80,3.00,&

　 &3.10,3.00,2.90,2.70,3.50,3.20,3.10,2.80,2.90,2.90/

　 data y/3.24,3.14,3.26,2.38,3.32,2.71,2.84,3.94,2.75,1.83,&

　 &2.80,2.81,2.63,3.20,3.60,3.40,3.07,1.87,2.63,2.47/

　do i=1,20

　 jx=jx+x(i)

　 jy=jy+y(i)

　 end do

　do i=1,20

　 s=s+(x(i)-jx/20)*(y(i)-jy/20)

　 jfx=jfx+(x(i)-jx/20)**2

　 jfy=jfy+(y(i)-jy/20)**2

　 7

　 end do

　r=s/20/sqrt(jfx/20*jfy/20)

　 print *,"r=",r

　 do t=1,10

　 do i=1,20-t

　 zx(t)=zx(t)+(x(i)-jx/20)*(x(i+t)-jx/20)

　 end do

　 rzx(t)=zx(t)/(20-t)/(jfx/20)

　 print *,t,rzx(t)

　 if(abs(rzx(t))>m) then

　 m=abs(rzx(t))

　 j=t

　 end if

　end do

　print *,"年平均溫度的自相關(guān)系數(shù)絕對值最大的滯后時間長度"

　 print *,j

　實習三 計算給定數(shù)據(jù)的落后交叉相關(guān)系數(shù)和偏相關(guān)系數(shù)

　根據(jù)下表 北京冬季（12 月~2 月）氣溫資料 計算：12 月氣溫與 1 月和 2 月氣溫的落后交叉相關(guān)系數(shù)（滯后長度 τ 最大取 10）和偏相關(guān)系數(shù)。在實習報告中給出程序。

　年份 12 月 1 月 2 月 1951 1.0 -2.7 -4.3 1952 -5.3 -5.9 -3.5 1953 -2.0 -3.4 -0.8 1954 -5.7 -4.7 -1.1 1955 -0.9 -3.8 -3.1 1956 -5.7 -5.3 -5.9 1957 -2.1 -5.0 -1.6 1958 0.6 -4.3 0.2 1959 -1.7 -5.7 2.0 1960 -3.6 -3.6 1.3 1961 -3.0 -3.1 -0.8 1962 0.1 -3.9 -1.1 1963 -2.6 -3.0 -5.2

　 8 1964 -1.4 -4.9 -1.7 1965 -3.9 -5.7 -2.5 1966 -4.7 -4.8 -3.3 1967 -6.0 -5.6 -4.9 1968 -1.7 -6.4 -5.1 1969 -3.4 -5.6 -2.0 1970 -3.1 -4.2 -2.9 1971 -3.8 -4.9 -3.9 1972 -2.0 -4.1 -2.4 1973 -1.7 -4.2 -2.0 1974 -3.6 -3.3 -2.0 1975 -2.7 -3.7 0.1 1976 -2.4 -7.6 -2.2 1977 -0.9 -3.5 -2.3 1978 -2.7 -4.2 -0.5 1979 -1.6 -4.5 -2.9 1980 -3.9 -4.8 -1.4 一、 實驗結(jié)果 偏相關(guān)系數(shù) 計算出的 12 月氣溫與 1 月氣溫的偏相關(guān)系數(shù)為 0.327，12 月氣溫與 2 月氣溫的偏相關(guān)系數(shù)為 0.290。

　的 二、相關(guān)的 fortran 程序

　Funtion area(x,y)

　implicit none

　 real x(30)

　 real y(30)

　 real ::jx=0.0

　 real ::jy=0.0

　 real ::jfx=0.0

　 real ::jfy=0.0,r

　 integer i,

　 real ::s=0.0

　do i=1,30

　 jx=jx+x(i)

　 jy=jy+y(i)

　 end do

　do i=1,30

　 s=s+(x(i)-jx/30)*(y(i)-jy/30)

　 jfx=jfx+(x(i)-jx/30)**2

　 jfy=jfy+(y(i)-jy/30)**2

　end do

　 9

　r=s/30/sqrt(jfx/30*jfy/30)

　print *,"r=",r end funtion area

　* 實習四 求給定數(shù)據(jù)的一元線性回歸方程 利用下表數(shù)據(jù)，以環(huán)流指標為預報因子，氣溫為預報量，計算氣溫和環(huán)流指標之間的一元線性回歸方程，并對回歸方程進行檢驗。

　年份 氣溫 T 環(huán)流指標 1951 0.9 32 1952 1.2 25 1953 2.2 20 1954 2.4 26 1955 -0.5 27 1956 2.5 24 1957 -1.1 28 1958 0 24 1959 6.2 15 1960 2.7 16 1961 3.2 24 1962 -1.1 30 1963 2.5 22 1964 1.2 30 1965 1.8 24 1966 0.6 33 1967 2.4 26 1968 2.5 20 1969 1.2 32 1970 -0.8 35 一、實習結(jié)果

　（ （1）

　）用 用 excel 制作的氣溫- 環(huán)流的醫(yī)院線性回歸方程

　 10 氣溫-環(huán)流指數(shù)的一元線性回歸方程y = -0.2343x + 7.5095-2024680 10 20 30 40環(huán)流指數(shù)氣溫T氣溫T線性 (氣溫T) 回歸方程為：ˆ 7.5-0.23 y x ? （ （2 ）回歸方程的檢驗 檢驗結(jié)果：

　F =20.18> F α =4.41，回歸方程顯著 二、n Fortran 程序（部分）

　（ （1）

　）

　回歸方程的檢驗 !回歸方程顯著性檢驗 !計算兩數(shù)組的距平及均方差 do i=1,m var(i)=0 do j=1,nx diff(j,i)=dat(j,i)-ave(i) var(i)=var(i)+diff(j,i)**2 end do var(i)=sqrt(var(i)/nx) end do !計算協(xié)方差 i=1;t=0 do j=1,20 t=t+diff(j,i+1)*diff(j,i) end do E=t/20 !計算相關(guān)系數(shù) r=E/(var(1)*var(2)) print*,"the relative value r is:"， r F=r**2*(nx-2)/(1-r**2)

　 11

　 實習五 求給定數(shù)據(jù)的多元線性回歸方程 說明：x 1 -x 4 為四個預報因子，y 為預報量；樣本個數(shù) n=13 要求：選取預報因子 1、2、4，求預報量的標準化回歸方程。

　i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 x 1

　7 1 11 11 7 11 3 1 2 21 1 11 10 x 2

　26 29 56 31 52 55 71 31 54 47 40 66 68 x 3

　6 15 8 8 6 9 17 22 18 4 23 9 8 x 4

　60 52 20 47 33 22 6 44 22 26 34 12 12 y 78.5 74.3 104.3 87.6 95.9 109.2 102.7 72.5 93.1 115.9 83.8 113.3 109.4 用 一、用 excel 制作的醫(yī)院線性回歸方程 x1：y = 0.2088x + 6 x2：y = 2.2033x + 32.731x3：y = 0.3681x + 9.1923x4：y = -2.7198x + 49.0380204060801001201400 5 10 15x1x2x3x4y線性 (x1)線性 (x2)線性 (x3)線性 (x4) 標準化變量回歸方程：1 2 4ˆ =0.5679 +0.4323 0.2613 y x x x ?

　 12

　* 實習七 計算給定數(shù)據(jù)的 11 年滑動平均和累積距平

　利用數(shù)據(jù) ma.dat，編寫 11 點滑動平均的程序，ma.for 給出了閱讀資料的 fortran 程序。數(shù)據(jù)在文件夾中單獨給出。

　要求：實習報告中附出程序，并給出原數(shù)據(jù)和滑動后數(shù)據(jù)的圖形（1張圖）和累積距平數(shù)據(jù)圖形（1 張圖）

　一、實習結(jié)果

　累積距平數(shù)據(jù)圖形

　滑動后數(shù)據(jù) 二、 分 部分 fortran 程序：

　program ma

　 13 ! dimension x(1000),x1(1000),nny1(1000) ! write(*,10) ! 10format(5x,"n=?,ih=?,nyear=?") ! Read(*,*)n,ih,nyear ! ********************************************** ! * n: sample size of the time series * ! * ih:moving length * ! * nyear: first year of the series * ! * x(n): oroginal time series * ! * x1(n-ih+1): moved series * ! ********************************************** integer i,n,ih,nyear parameter (n=85,ih=11,nyear=1922)

　30real x(n),x1(n-ih+1) open(2,file="d:\ma.dat ")

　read(2,*)(x(i),i=1,n)

　close(2) do i=1,n-ih+1

　x1(i)=sum(x(i:i+ih-1))/ih

　end do print*,x1

　open(10,file="d:\moveaverage.txt")

　write(10,"(f10.6)")(x1(i),i=1,n-ih+1)

　close(10) end

　 * 實習八 對給定的海溫數(shù)據(jù)進行 EOF 分析

　給出海表溫度距平數(shù)據(jù)資料 sstpx.grd，以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)描述文件sstpx.ctl，對其進行 EOF 分析，資料的時空范圍可以根據(jù) sstpx.ctl 獲知。

　數(shù)據(jù)在文件夾中單獨給出，距平或者標準化距平處理后再進行EOF。

　Zhunsst.for 給出了如何讀取資料， Ssteof.for 為對距平或者標準化距平處理后的資料進行 EOF 分析。

　 14 要求：實習報告中給出第一特征向量及其時間系數(shù)，并分析其時空特征。

　由上圖可看出，1957 、1973 、1985 、1989 年正異常較大，此時有 El Nino 出 現(xiàn)。厄爾尼諾現(xiàn)象是 發(fā)生在熱帶太平洋海溫異常增暖的一種現(xiàn)象，大范圍熱帶 太平洋增暖，會造成一些地區(qū)干旱，另一些地區(qū)又降雨過多的異常氣候現(xiàn)象。

　1956 、1974 、1988 年負異常比較大，海面溫度變低，有 La Nina 出現(xiàn)。

　 15 拉尼娜是指赤道太平洋東部和中部海面溫度持續(xù)異常偏冷的現(xiàn)象（與厄爾尼 諾現(xiàn)象正好相反），也伴隨著全球性氣候混亂。

　由圖分析，El Nino 和 和 La Nina 可能以一 定的周期交替出現(xiàn)。

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