《現(xiàn)代氣候統(tǒng)計(jì)診斷與預(yù)測(cè)技術(shù)》課件：第四章 氣候變化趨勢(shì)分析

1、第四章第四章 氣候變化趨勢(shì)分析氣候變化趨勢(shì)分析l隨時(shí)間變化的一列氣候數(shù)據(jù)構(gòu)成了一個(gè)氣候時(shí)隨時(shí)間變化的一列氣候數(shù)據(jù)構(gòu)成了一個(gè)氣候時(shí)間序列。間序列。l氣候時(shí)間序列一般具有以下特征：氣候時(shí)間序列一般具有以下特征：n數(shù)據(jù)的取值隨時(shí)間變化；數(shù)據(jù)的取值隨時(shí)間變化；n每一時(shí)刻取值的隨機(jī)性；每一時(shí)刻取值的隨機(jī)性；n前后時(shí)刻數(shù)據(jù)之間存在相關(guān)性和持續(xù)性；前后時(shí)刻數(shù)據(jù)之間存在相關(guān)性和持續(xù)性；n序列整體上有上升或下降趨勢(shì)，并呈現(xiàn)周期振蕩；序列整體上有上升或下降趨勢(shì)，并呈現(xiàn)周期振蕩；n在某一時(shí)刻的數(shù)據(jù)取值出現(xiàn)轉(zhuǎn)折或突變。在某一時(shí)刻的數(shù)據(jù)取值出現(xiàn)轉(zhuǎn)折或突變。l前兩種特征是一般規(guī)律，后幾種則在不同的序前兩種特征是一般規(guī)律，

2、后幾種則在不同的序列有不同的表現(xiàn)。列有不同的表現(xiàn)。l本章介紹氣候趨勢(shì)的診斷方法本章介紹氣候趨勢(shì)的診斷方法l下一章介紹突變的檢測(cè)方法下一章介紹突變的檢測(cè)方法l第六章介紹時(shí)間序列周期的提取第六章介紹時(shí)間序列周期的提取l對(duì)任一氣候時(shí)間序列對(duì)任一氣候時(shí)間序列xi都可以看成是由以下幾個(gè)分都可以看成是由以下幾個(gè)分量構(gòu)成：量構(gòu)成：lxt=Ht+Pt+Ct+St+atnH Ht t為氣候趨勢(shì)分量，指幾十年的時(shí)間尺度顯示出的氣候?yàn)闅夂蜈厔?shì)分量，指幾十年的時(shí)間尺度顯示出的氣候變量上升下降趨勢(shì)，是一種相對(duì)序列長(zhǎng)度的氣候波動(dòng)；變量上升下降趨勢(shì)，是一種相對(duì)序列長(zhǎng)度的氣候波動(dòng)；nPt為氣候序列存在的一種固有的周期性變化，

3、例如年、為氣候序列存在的一種固有的周期性變化，例如年、月變化；月變化；nC Ct t為循環(huán)變化分量，代表氣候序列周期長(zhǎng)度不嚴(yán)格的隱為循環(huán)變化分量，代表氣候序列周期長(zhǎng)度不嚴(yán)格的隱含周期性波動(dòng)；含周期性波動(dòng)；nSt是平穩(wěn)時(shí)間序列分量；是平穩(wěn)時(shí)間序列分量；nat是隨機(jī)擾動(dòng)項(xiàng)。是隨機(jī)擾動(dòng)項(xiàng)。lSt具有兩個(gè)特點(diǎn)：具有兩個(gè)特點(diǎn)：n繞同一水平均勻擺動(dòng)，即數(shù)學(xué)期望、方差不隨時(shí)間變化；繞同一水平均勻擺動(dòng)，即數(shù)學(xué)期望、方差不隨時(shí)間變化；n不同時(shí)刻之間的相關(guān)函數(shù)只是這兩個(gè)時(shí)刻之差的函數(shù)，不同時(shí)刻之間的相關(guān)函數(shù)只是這兩個(gè)時(shí)刻之差的函數(shù)，與時(shí)間起點(diǎn)無關(guān)。與時(shí)間起點(diǎn)無關(guān)。4.1 線性傾向估計(jì)（線性趨勢(shì)）線性傾向估計(jì)（線性

4、趨勢(shì)）l方法：一元線性回歸方法：一元線性回歸l用用xi表示樣本量為表示樣本量為n的某一氣候變量，用的某一氣候變量，用ti表示所表示所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，建立對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，建立xi與與ti之間的一元線性回歸：之間的一元線性回歸：l式中式中a為回歸常數(shù)，為回歸常數(shù)，b為回歸系數(shù)。為回歸系數(shù)。a和和b可以用最可以用最小二乘法進(jìn)行估計(jì)。小二乘法進(jìn)行估計(jì)。iibtaxt bxatnttxntxbniiniiniiniiniii211211111niiniitntxnx1111lti與與xi之間的相關(guān)系數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)r為：為：l對(duì)于線性回歸計(jì)算結(jié)果，主要分析回歸系數(shù)對(duì)于線性回歸計(jì)算結(jié)果，主要分析回歸系數(shù)b和相和相關(guān)系數(shù)關(guān)系數(shù)r。bxnxtntrniiniiniinii2112211211lb的符號(hào)表示氣候變量的傾向趨勢(shì)。的符號(hào)表示氣候變量的傾向趨勢(shì)。b0表明隨時(shí)間表明隨時(shí)間增加增加x呈上升趨勢(shì)呈上升趨勢(shì)，bZ ，l則認(rèn)為變化趨勢(shì)顯著。則認(rèn)為變化趨勢(shì)顯著。