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气候突变检测.pptx

来源：花匠小妙招时间：2025-09-19 01:34

第五章气候突变检测;气候突变的定义：场变量的变化：一种是连续性变化，另一种是不连续的飞跃。后者的特点是突发性，所以人们称其为“突变”。气候突变是指从一个平均值状态到另一平均值状态的急剧变化。气候突变的类型：均值突变：气候从一个平均值到另一个平均值的急剧变化；变率突变（方差突变）：气候从一个方差状态到另一个方差状态的急剧变化；跷跷板突变；转折突变：在某一时段持续减少（增加），然后在某点开始持续增加（减少）。;上述四种突变的定义仅是从时间演变角度考虑某一气候变量的特性，气候要素场空间结构的变化同样存在突变现象。气候突变的普适定义：从一种稳定态（或稳定的持续变化趋势）跳跃式地转变到另一种稳定态（或稳定的持续变化趋势）的现象。它表现为气候在时空上从一个统计特性到另一统计特性的急剧变化。;§5.1 滑动t-检验;;步骤：确定基准点前后两子序列的长度，一般取相同长度。采取滑动办法连续设置基准点，分别计算统计量ti。给定显著性水平，查t分布表临界值t?，若|ti|t?，则认为基准点前后的两子序列均值有显著差异，出现突变,否则认为在基准点时刻未出现突变。;§5.2 Cramer’s法;计算步骤：确定子序列的长度n1，以滑动的方式计算t统计量，得到t统计量序列ti，i=1，2，?，n-n1+1，给定显著性水平，查t分布临界值，若|ti|t? ，则认为子序列的均值与总体序列均值无显著差异，否则认为在ti对应时刻发生突变。;§5.3 Yamamoto法;证明：;若信噪比SNR的值大于1，则认为有突变发生，若SNR大于2，则认为有强突变发生。 Yamamoto方法是用检验两序列均值的差异是否显著来判别突变。形式上比t-检验更简单明了。但也存在和t-检验相同的缺点，由于人为设定基准点，子序列的长度不同可能引起突变的漂移。应该通过反复变动子序列的长度进行试验比较，以便得到可靠的判别。;计算步骤：;§5.4 Mann-Kendall法;将dk标准化：给定显著性水平?，若|u|u?，则表明序列存在明显的趋势变化。所有u可组成一条曲线。将此方法引用到反序列，表示第i个样本xi大于xj(i≤j≤N)的累计数。当i’=N+1-i时，，则反序列的由下式给出：注：把反序列xN，xN-1，?，x1表示为x1’，x2’，?，xN’。;画出和曲线，如果两条曲线的交叉点在信度线之间，这点便是突变点的开始。可以有多个交点，超出了信度的交点可通过与实际曲线相比较来确定是否突变点。作用：M-K法可确定突变的确切年份。优点：检测范围宽，人为性少，定量化程度高。所有这些检测方法对均值突变的检测把握比较大，对其它三类突变的检测存在一定的困难。符淙斌，王强，气候突变的定义和检测方法，大气科学，1992，16(4)，482-493。;空间的相似性度量;第五章完