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作品简介:

突变是指气候从一种稳定状态跳跃式地转变到另一种稳定状态的现象。

弄清气候状态转变发生的条件、原因对正确地预测突变发生的时间和方式,进行气候预报有重要意义。检测突变是研究突变的前提。本文归纳了常见统计学方法在气候突变检测方面的应用。

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关键词:

气候 突变 统计学
邱雅惠
南京师范大学
序言

序言

气候是在一定地区经过多年观测所得到的全年天气变化规律特征。这种特征主要取决于太阳辐射,大气环流和地面性质等。气候不是一成不变的,它的变化具有阶段性。这种气候从一个阶段到另一个阶段的变化有两种形式:突变和渐变。气候的渐变表现在相当一段时间内在某一相对稳定态附近振动,气候处于同一性质之中。突变则是相对稳定态的不连续跳跃,是内部性质发生了根本的改变。气候突变的研究对认识气候变化的性质和气候预报有重要意义。

气候突变又称气候变化的不连续性、气候的跳跃,是普遍存在于气候系统中的一种重要现象。气候突变主要体现在两个方面:(1)时间尺度既包括百年际、千年际及以上尺度,如冰期与间冰期的交替,小冰期与中世纪暖期的转换等,也包括年代际尺度的气候突变,但关于这方面的研究依旧存在一定的争议;(2) 气候要素统计特征量的变化幅度主要包括均值突变、方差突变、频率突变、趋势突变等。 因此,不同尺度和不同统计特征量的气候突变,须有相应的检测方法和技术。

气候突变研究一直是气候系统研究的热点问题。突变研究始于上世纪六十年代中期,法国数学家Thom根据动力系统方程控制变量的数量将突变分为7种基本类型。1987年,John Imrie根据气候的成因和时间尺度,将气候突变归为两类。90年代,南京大学符淙斌院士第一次撰文描述了气候突变的类型和几种简单的检测方法,国内的突变研究才开始发展。从应用简单已有方法到发展适用于非线性系统新方法,几十年来,国内的气候突变研究取得了许多成果。

本书收录了自九十年代以来中文期刊中较权威的与突变研究相关的文章。包括气候突变的定义,物理、历史意义,突变检测方法的发展过程等,还包括几种发展较为成熟的、现已被广泛应用的气候突变检测方法的应用实例。

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第1章 气候突变的定义与意义
1.气候突变:史实与意义
郑景云;葛全胜
利用国际上有关气候突变研究的最新结果,综述了冰期与间冰期气候突变的史实,重点探讨了近2000年以来的气候突变问题。结果表明:无论是冷期或是暖期,气候均存在突变。特别是发生于Eemian期间和近2000年以来的气候突变,为暖期气候也存在突变提供了非常重要的证据。同时还发现...   详情>>
来源:《地球科学进展》 1999年第02期 作者:郑景云;葛全胜
2.从地球系统的观点看气候突变
高晓清;朱德琴
在地球的气候史中,经历了许多次气候突变事件。这些突变对地球表层系统的演变与进化产生了巨大影响。随着全球气候变暖的持续发展,人类赖以生存的气候环境正在经历重大变化。如何科学地理解和认识这些变化,尤其是气候突变,是人类寻求对策,应对气候变化,保护自己持续发展的科学基础。文中从地球...   详情>>
来源:《干旱气象》 2004年第04期 作者:高晓清;朱德琴
3.气候突变的定义和检测方法
符淙斌;王强
气候突变现象及其理论的研究是近代气候学一个新兴的研究领域.本文是气候突变研究评述的第一部分,着重讨论了突变,主要是气候突变的定义和气候突变信号的各种检测方法.把气候突变归纳为四类,即均值突变、变率突变、转折突变和翘翘板(seasaw)突变.并通过Mann-Kendall法的检测,发现在本世纪20年...   详情>>
来源:《大气科学》 1992年第04期 作者:符淙斌;王强
第2章 检测突变的统计学方法
1.论大气环流的季节划分和季节突变 Ⅰ:概念和方法
曾庆存;张邦林
本工作系列讨论大气环流的季节划分和季节突变问题.本文是第一篇,提出普适的概念、理论和方法,使大气环流和其他气候场的季节划分和季节突变定义建立在客观定量的基础之上.首先用两个场的相关系数R作为其相似性度量,也可以用归范化的两个场之差的根方值d作为差异性的度量.当存在着冬、夏季的典...   详情>>
来源:《大气科学》 1992年第06期 作者:曾庆存;张邦林
2.论大气环流的季节划分和季节突变 II个别年份的分析
张邦林;曾庆存
根据本文第一部分提出的概念、理论和方法,利用ECMWF客观分析的几个特定等压面上的位势高度场和东西风场资料,计算和分析了个别年份(1981年)北半球大气环流的季节变化,尤其是对亚洲西太平洋地区季节突变进行了详细的研究。(1)首先给出了1981年大气环流各季的一些基本特征...   详情>>
来源:《大气科学》 1998年第02期 作者:张邦林;曾庆存
3.论大气环流的季节划分与季节突变 Ⅲ.气候平均情况
薛 峰;林一骅
该文第Ⅰ部分定义了大气环流的季节划分和季节突变,第Ⅱ部分按比对个别年份的情况作了具体计算,第Ⅲ部分则利用NCEP/NCAR 1978~1997年气候中均资料做了实际计算,其结果与第Ⅱ部分大体一致,但更鲜明且更有代表性(是气候平均而非个别年份)。主要结果有:(1)在对流层中下层,亚洲冬季...   详情>>
来源:《大气科学》 2002年第03期 作者:薛 峰;林一骅
4.北半球大气环流季节突变的诊断与模拟
章基嘉;周顺泰
本文根据扰动与纬向平均气流相互作用的EP理论,着重诊断了扰动在北半球大气环流季节突变中所起的作用,并使用一个二维数值模式分别计算了扰动、加热和耗散等因子对于环流变化的贡献。诊断分析表明,源于中纬度低层的斜压扰动能量向副热带对流层顶的输送与西风急流位置和强度的季节变化紧密相关...   详情>>
来源:《南京气象学院学报》 1985年第02期 作者:章基嘉;周顺泰
5.正态统计模型均值突变的检验
苏召学;雷渝
提出了统计变点分析研究的意义在于研究自然界及社会各领域中有关事物的质的变化,并为这种变化的阶段性提供客观的划分标准。从正态统计模型出发,对均值变点的位置提供了一种合理、简单的估计方法,对其统计量进行推导,得到关于统计量U的分布函数的定理。对均值变点的假设检验的临界值进行...   详情>>
来源:《山东建筑工程学院学报》 1995年第03期 作者:苏召学;雷渝
6.气候突变的聚类分析
程乾生;周小波
气候数据是时间序列,是一类有序样品.本文给出了一种新的有序样品谱系聚类算法,先对数据进行平滑拟合,然后用聚类分析的方法分析了北半球的气候资料,证实了1920年为气候突变点.同时也找到了较低的各个层次上的突变点.   详情>>
来源:《地球物理学报》 1998年第03期 作者:程乾生;周小波
7.非线性动力学方法在气候突变检测中的应用
刘群群;何文平
快速、准确的检测气候突变,对于我们认识气候系统的变化和对未来气候系统演变趋势的预测有着重要的现实意义和社会经济价值.本文主要回顾了近年来非线性突变检测技术的主要研究进展及其在实际观测资料中的应用,其中包括基于气候系统长程相关性的检测方法,如滑动去趋势波动分析方法、滑动移除去...   详情>>
来源:《物理学报》 2015年第17期 作者:刘群群;何文平
8.气候变化检测与诊断技术的若干新进展
封国林;龚志强
近年来,全球气候变暖及其对世界经济的影响已经引起了社会各界的关注和重视,判断当前全球的温度变化趋势,已经成为研究气候变化的一个至关重要的问题。进一步发展新的气候变化检测技术以适应全球增暖的新特征则显得尤为重要。因此,结合(1)气候突变和转折检测技术、(2)观测数据信息的分离和提取...   详情>>
来源:《气象学报》 2008年第06期 作者:封国林;龚志强
第3章 突变检测法在气候学研究中的实际应用
1.小波气候突变的检测——应用范围及应注意的问题
杨梅学;姚檀栋
气候突变及其检测是气候变化研究的一个重要方面。气候突变的表现多种多样,目前也有许多检测气候突变的方法,但这些方法能否准确地检测出气候突变现象,他们的适用范围如何,是一个值得注意的问题。研究表明,尽管小波分析方法在检测序列突变方面具有严格的数学意义,但因为其检测到的是序列的均值...   详情>>
来源:《海洋地质与第四纪地质》 2003年第04期 作者:杨梅学;姚檀栋
2.基于启发式分割算法的气候突变检测研究
封国林;龚志强
气候系统的非线性、多层次性和非平稳性对气候突变的检测方法提出了较高的要求.基于t检验将非平稳序列分割为多个不同尺度的自平稳子序列,Bernaola Galvan提出的启发式分割算法(BG算法),对非平稳时间序列的突变检测效果较好.在BG算法的基础上,通过理想时间序列验证BG算法处理非平稳时间序列的...   详情>>
来源:《物理学报》 2005年第11期 作者:封国林;龚志强
3.基于Mann-Kendall法和小波分析中小尺度多年气候变化特征...
杨义;舒和平
基于甘肃省白银市近50年来气温、降水资料,运用Mann-Kendall法和小波分析进行研究。研究结果表明:白银市气温总体呈升高趋势,降水量呈现波动变化。白银市气温1987年后增长迅速,作物生长期内平均气温的变化和年均气温变化基本一致,但其对年平均气温增加贡献不大。白银市降水量进入20世纪90年代...   详情>>
来源:《干旱区资源与环境》 2017年第05期 作者:杨义;舒和平
4.基于样本熵的降雨和径流时间序列突变检验
薛联青;刘远洪
传统的突变检验方法 Mann-Kendall法主要基于线性和概率统计理论,对于高度复杂和非线性的水文时间序列检测能力不足。采用基于非线性动力学参数的样本熵方法,结合滑动技术和滑动移除技术,利用湘江流域1961~2009年多个气象站点日降雨资料和控制站湘潭站日径流资料,对降雨和径流时间序列进行突变...   详情>>
来源:《地球科学与环境学报》 2015年第03期 作者:薛联青;刘远洪
5.基于近似熵的突变检测新方法
何文平;何涛
近似熵是一个有效的非线性动力学指数,能够用于表征时间序列的复杂性,通过滑动窗口技术,近似熵对于一维时间序列的动力学结构突变具有一定的识别能力,但其突变检测结果依赖于子序列长度的选择,且不能准确定位突变点.鉴于此,本文提出了一种新的突变检测方法——滑动移除近似熵.测试结果表明,滑...   详情>>
来源:《物理学报》 2011年第04期 作者:何文平;何涛
6.全球海表温度场中主要的年代际突变及其模态
肖栋;李建平
用滑动t检验法对NOAA提供的改进扩展重建的全球海表温度场(1867~2005年)的年平均时间序列进行了年代际突变的定量检验。给出了几个年代际突变时期的时空分布,这些时期有:1894~1901年、1905~1909年、1920~1930年、1939~1945年、1954~1958年、1973~1979年和1994~1998年,并确定了全球海表温度年代...   详情>>
来源:《大气科学》 2007年第05期 作者:肖栋;李建平
7.一种基于Logistic模型的突变过程性分析方法及其应用
闫冠华;颜鹏程
传统突变检测方法往往将突变检测的关键放在"突变点"上而忽略突变事件发生、发展乃至消亡的过程.本文提出一种新的检测突变过程的方法,其基于Logistic模型推导出能够反应均值突变过程的分段函数,利用分段函数对实际时间序列进行参数提取,借助参数的物理意义,研究分析完整的突变过程,从而加深对...   详情>>
来源:《物理学报》 2013年第07期 作者:闫冠华;颜鹏程
8.Cucconi法在气候突变检测中的应用
陈胤华
本文引进了Cucconi,O.提出的非参数统计检验法,先构建三种不同类别的理想时间序列,检验该方法在突变检测方面的能力,得到了理想的结果。然后,将其应用于东阳和金华两地月降水和温度资料的检测分析。本文研究表明,相对于ApEn法等,Cucconi法计算相对简单;得到的结果相对稳定,因滑动窗口设置引起...   详情>>
来源:《第27届中国气象学会年会应对...》 2010年第期 作者:陈胤华
价格:¥18.50

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