氣象資料的分析與預(yù)測問題建模-展示頁
2025-04-04 02:05本頁面
【正文】 次為良，最后為差。我們常用單個氣候因素的真實值與標(biāo)準(zhǔn)值作差或商，來判斷氣候質(zhì)量。 （5） 修正綜合指數(shù)法說明: 對分指數(shù)太小或太大分指數(shù)賦值, 即或時,對分指數(shù)取值偏差不大, 時, 用加權(quán)算術(shù)平均數(shù)計算分指數(shù)權(quán)數(shù), 用公式( 4) 求出分指數(shù)權(quán)數(shù), 再由公式( 5) 求出綜合指數(shù)。 表3—2 氣象質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn)綜合指數(shù)~——評價等級優(yōu)良差可見, 綜合氣象質(zhì)量指數(shù)法計算簡單, 但綜合氣象質(zhì)量指數(shù)采用算術(shù)平均值計算, 所參加評價的氣象環(huán)境因素指數(shù)在計算中權(quán)重值相同, 主要污染物對環(huán)境空氣質(zhì)量的影響評價結(jié)果偏低。: （1） （2）其中第i頂氣象因素評價標(biāo)準(zhǔn)Si從表1—1北京氣象標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)表中獲取。符號說明：Ii——第i項氣象因素指數(shù)；N——參數(shù)項數(shù)；C imax——第i項氣象因素(月) 均最大值； C i—— 第i 項氣象因素( 月)平均值；Si—— 第i頂氣象因素標(biāo)準(zhǔn)值；Qi——第i項氣象因素指數(shù)的權(quán)數(shù)；P i ——第i 項氣象因素指數(shù)的修正；I——綜合氣象質(zhì)量指數(shù)；K——權(quán)重綜合氣象質(zhì)量指數(shù)。4. 假定最高氣溫與與平均氣壓、平均氣溫、平均濕度、日照時數(shù)、地面平均溫度成線性函數(shù)。2．假設(shè)北京氣象與該城市氣象相似。我們建立的這個數(shù)學(xué)模型就是本著對極端天氣監(jiān)測預(yù)警的角度出發(fā)，以城市多年的歷史數(shù)據(jù)為參照，建立氣象評價體系數(shù)學(xué)模型和對極端溫度、風(fēng)速的監(jiān)控預(yù)報體系數(shù)學(xué)模型。向社會提供準(zhǔn)確及時的天氣監(jiān)控預(yù)測是我們的宗旨；滿足人民對氣象信息的多種需求是我們的目標(biāo)。近年來，我國極端天氣呈現(xiàn)出發(fā)生頻率加大、致災(zāi)性加重等新特點，極端天氣趨于常態(tài)化。我國分布著世界上最大的溫帶季風(fēng)區(qū)，秦嶺淮河以北是溫帶季風(fēng)氣候，這里夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥。注：該城市的海拔約為3050米。請你完成以下任務(wù)：(1)對該城市兩年來的總體氣象進行整體評價，并對該城市氣候走勢進行中長期預(yù)測；請詳細(xì)給出評價的指標(biāo)體系以及評級和預(yù)測的數(shù)學(xué)模型；(2)對影響極端天氣發(fā)生的主要指標(biāo)，比如：降水、溫度等建立監(jiān)控預(yù)報體系的數(shù)學(xué)模型，并用兩年內(nèi)的累積氣象資料進行驗證。雖然部分地方加大防災(zāi)減災(zāi)建設(shè)并取得一些成效，但相比現(xiàn)實需求，對極端天氣監(jiān)測預(yù)警手段仍然不足，防御應(yīng)對體系建設(shè)仍存在明顯短板。關(guān)鍵詞：權(quán)重綜合氣象質(zhì)量指數(shù)；多元線性回歸；正態(tài)分布。該模型中我們先假設(shè)了最高溫度的主要影響因素是平均氣壓、平均氣溫、平均濕度、日照時數(shù)、地面平均溫度、降水量等，通過matlab編寫程序驗證取舍得出平均氣壓、平均氣溫、平均濕度、日照時數(shù)、地面平均溫度是影響降水和溫度的主要影響因素；然后，檢驗多元線性回歸方程的擬合優(yōu)度、相關(guān)性；最后，帶入兩年內(nèi)的累積氣象資料進行驗證。然后針對問題二：對影響極端天氣發(fā)生的主要指標(biāo)，比如：降水、溫度等建立監(jiān)控預(yù)報體系的數(shù)學(xué)模型，并用兩年內(nèi)的累積氣象資料進行驗證。運用第二年的數(shù)據(jù)進行檢驗?zāi)Ｐ偷恼_性：隨機選取幾個月的氣象因素數(shù)據(jù)，并各自與對應(yīng)的北京標(biāo)準(zhǔn)氣象數(shù)據(jù)做差，數(shù)值越小則氣象質(zhì)量越好，將分析結(jié)果與通過權(quán)重綜合指數(shù)法計算得出的結(jié)論做比較。 首先針對問題一：對該城市兩年來的總體氣象進行整體評價，并對該城市氣候走勢進行中長期預(yù)測。氣象資料的分析與預(yù)測建模摘要：本文建立了用于氣象資料的分析與預(yù)測的數(shù)學(xué)模型。經(jīng)對比該城市與北京的海拔、氣候等極為相似，因此，我們以北京的標(biāo)準(zhǔn)氣象指數(shù)為參照建立模型。我們仿照科學(xué)家對環(huán)境空氣質(zhì)量綜合指數(shù)評價的數(shù)學(xué)模型，以第一年每個月的平均氣壓、平均氣溫、平均相對濕度、平均風(fēng)速、最高氣壓、最高氣溫、最高相對濕度、最高風(fēng)速和北京的標(biāo)準(zhǔn)氣候指數(shù)為參數(shù)，通過matlab建立與之相關(guān)的方程來確定該城市當(dāng)月的氣象質(zhì)量指數(shù)，按照指數(shù)數(shù)值的大小分為優(yōu)、良、差三大類，從而評價每個月的氣候質(zhì)量。跟據(jù)建立的氣象質(zhì)量評價數(shù)學(xué)模型和第一、第二兩年數(shù)據(jù)對比趨勢圖，對該城市氣候進行整體評價和中長期的分析預(yù)測。我們運用多元線性回歸分析的數(shù)學(xué)方法，建立了監(jiān)控預(yù)報最高溫度的數(shù)學(xué)模型。最后我們評價了模型的優(yōu)缺點，并對模型的不足之處進行了改進。近年來，我國極端天氣呈現(xiàn)出發(fā)生頻率加大、致災(zāi)性加重等新特點，極端天氣趨于常態(tài)化。附件中是某城市兩年內(nèi)連續(xù)的日氣象資料，包括氣壓、溫濕度、降水量、風(fēng)力風(fēng)向等多項氣象資料指標(biāo)。注意：這里的主要指標(biāo)并不限于降水和溫度等指標(biāo)，你們也可根據(jù)實際需求自行選擇。2. 問題的背景與分析雖然我國幅員遼闊，地形復(fù)雜，但各地的氣象在空間分布上仍有一定規(guī)律。冬冷夏熱，雨熱同期；秦嶺淮河以南是亞熱帶季風(fēng)氣候，這里夏季高溫多雨，冬季溫和少雨，熱量充足，氣溫年較差較小，降水豐富，但季節(jié)變化較大；西部的新疆、寧夏、內(nèi)蒙古、青海、甘肅等多是溫帶大陸性氣候，這里冬冷夏熱，年溫差大，降水集中，四季分明，年雨量較少，大陸性強；面積廣大的青藏高原等地是高原山地氣候，這里海拔高，氣溫低，但輻射強，日照豐富，降水少，冬半年風(fēng)力強勁，氣溫的年較差小，日較差大。雖然部分地方加大防災(zāi)減災(zāi)建設(shè)并取得一些成效，但相比現(xiàn)實需求，對極端天氣監(jiān)測預(yù)警手段仍然不足，防御應(yīng)對體系建設(shè)仍存在明顯短板。因此，準(zhǔn)確的對極端天氣監(jiān)測預(yù)警，有著十分重要的意義。模型的假設(shè)與符號說明模型的假設(shè)：1．假設(shè)氣象部門提供的實測數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確的，能較真實地反映該城市的氣象情況。 3．假定網(wǎng)上所給的北京標(biāo)準(zhǔn)氣候指標(biāo)可靠。5. 假定最高氣溫時隨機變量，服從均值為零的正態(tài)分布。Y——最高氣溫；x1——平均氣壓；x2——平均氣溫；x3——平均濕度；x4——日照時數(shù)；x5——地面平均氣溫；bi——Xi的回歸系數(shù)；為了能夠更客觀地評價和預(yù)測某地的氣象，我們仿照科學(xué)家對環(huán)境空氣質(zhì)量綜合指數(shù)評價的數(shù)學(xué)模型，以每個月的平均氣壓C平均氣溫C平均相對濕度C平均風(fēng)速C最高氣壓C1極、最高氣溫C2極、最高相對濕度C3極、最高風(fēng)
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