文档介绍：《气象统计预报方法》
实习指导书
王澄海
兰州大学大气科学学院
2007 年 2 月
课程总目的和要求
一、教学目的
通过本课程的学习,要求掌握和《气象统计预报》相匹配的现代统计方法的
基本内容,熟悉多元分析、CDF 等格式的资料读写, 资料处
理的基本内容。并在计算机上实现上述内容。
二、教学要求
通过本课程的学习,必须完成以下实践内容
1、本课程所有习题均要求以 Fortran 或者 C++语言编程实现;
2、计算结果和 code 一并上缴;
3、集中上机时间必须按时到教室,不得作与本课程无关的内容。
4、考核形式为现场上级考核和所有程序的完成及优化程度。
5、资料的文件登陆网页:;课后问题直接发mail至:
******@lzu.
附录:
1. 表 1 为高原地区 1、7、年平均温度,记为 Y1,Y2,Y3;
2. 表 2 为 NAO 月平均指数,分别记为 X1、X2、…X12。
3. Niño Index
4. 参考书目
2
第一章:统计预报的基本知识
实习目的
通过本阶段的训练,每个学生需要掌握通过编写计算机语言熟练掌握气象资
料中平均值、方差、均方差,标准化变量的计算。并以十进制和 Binary 两种格
式进行存贮。
实习内容
1、试计算表 1~2 中各变量的:月平均值、月方差、月均方差,并将其转化为标
准化变量;
平均值是描述资料数字平均状况的量。
n
1/ TnT i
i1
方差是描述资料围绕平均值的平均变化幅度。
n
2 2
t 1 i TTnS )(/
i1
标准化变量:在气象要素中,为使各个要素可以在同一水平上进行比较,常
使用标准化方法,使它们变成同一个水平的无单位的变量,这个变量就是标
准化变量。
对单要素(变量)样本容量为 n 的资料,标准化变量的时间序列为
1 /)( sTT , 2 /)( sTT ,… n /)( sTT
标准化行向量为 21 TTTT znzzz )...( ,其中 izi /)( sTTT (i=1,2,…,n)
标准化变量具有如下性质:
(1)Tz 的平均值为 0
(2)Tz 的方差为 1
3
2、计算 X1…X6,Y3 之间的线性相关系数;
协方差的定义:
n
kl 1 TTTTnT llikki ))((/
i1
协方差是带单位的一个统计量,实际中可以先对原变量作标准化处理,以消
除单位,然后计算它们的协方差,这种协方差就是相关系数
对于任意两个要素变量Tk ,Tl 的相关系数计算公式为:
n
TT kki TT lli
kl 1nr ))((/
i1 sk sl
其中sk ,sl 分别为第 K 个和第 L 个变量的标准差。
3、利用资料表 1~2,计算变量 X12,Y3 随时间变化的趋势;
实习完成方式
集中上机,编写出 Fortran 或 C++ 程序上缴。
4
第二章:多元分析方法
实习目的
通过本阶段的训练,每个学生需要掌握通过编写计算机语言熟练掌握气象资
料中多元回归、逐步回归、判别分析的计算方法,掌握多元回归、逐步回归、判
别分析的显著性检验。
难点: 掌握逐步回归中因子的引进和剔除的过程和方法。
实习内容
4、利用表 1~2,建立变量 X7 与变量 Y2 的一元回归方程,并计算其回归平方和、
平方和、残差平方和,并作显著性检验;
令 Y=b0 +bx ,根据最小二乘法,b0 = y -b x
n 1 n n
yx ii i yx i ))((
i11n i1 i
b= n n
2 1 2
xi xi )(
i1 n i 1
n
回归平方和: 2
U= i yy )(
i1
n
残差平方和: 2 其中为预报值
Q= yy ii )( yi
i1
U
显著性检验:在假设总体回归系数为 0 的条件下,F 1 遵从分子自由度
Q
n 2
为 1,分母自由度为(n-2)的 F 分布。
r 2
F
1 r 2
n 2
n n
2 1 2
xi xi )(
sx i