气象统计实习

1、气象统计方法课程实习 学生姓名 x x 学 号 xxxxxxxxxxxx 院 系 大气科学 专 业 大气科学 任课教师 x x 二一四年十二月二十日实习一 求500hPa高度场气候场、距平场和均方差场（1）气候场二月份高度场的气候场呈现南高北低的状态，陆地上的高度场比较稀疏，而在西太平洋上高度场比较密集。7月份高度场的气候场总体呈现东高西低的状态，在印度半岛出现低压中心，而在赤道西太平洋地区出现高压中心，位置在130E，25N附近。35N以北高度分布很密集，而35N以南比较稀疏。（2）距平场1982年5月距平场在我国华东地区出现负距平,在亚洲西南部也出现低压中心，在青藏高原处为正距平。1984

2、年4月距平场在日本东部海洋地区形成低压中心，印度半岛的西部有一低压中心，在35N-40N基本都为正距平。（3）均方差场三月份高度的均方差场整体呈现南小北大的状态。说明低纬地区高度的波动幅度比较小，而中高纬地区高度的波动比较大。在太平洋北部波动最大。十月份高度的均方差场在西太平洋有极大值，其余地区波动都较小。实习二 计算给定数据资料的简单相关系数和自相关系数单相关系数和自相关系数程序：program mainparameter(n=20,m=10)integer i,j,t,max1,max2real r,s1,s2real a(n),b(n),ano1(n),ano2(n),bzh1(n),b

3、zh2(n),r1(m),r2(m)real ave1,ave2,sum12,sum11,sum22data a/3.40,3.30,3.20,2.90,3.40,2.80,3.60,3.00,2.80,3.00,3.10,3.00,2.90,2.70,3.50,3.20,3.10,2.80,2.90,2.90/data b/3.24,3.14,3.26,2.38,3.32,2.71,2.84,3.94,2.75,1.83,2.80,2.81,2.63,3.20,3.60,3.40,3.07,1.87,2.63,2.47/!求平均ave1=0.0ave2=0.0do i=1,nave1=ave

4、1+a(i)ave2=ave2+b(i)enddoave1=ave1/nave2=ave2/n!求距平ano1(n)=0.0ano2(n)=0.0do i=1,nano1(i)=a(i)-ave1ano2(i)=b(i)-ave2 Enddo !求标准差 s1=0.0 s2=0.0 do i=1,n s1=s1+ano1(i)*ano1(i) s2=s2+ano2(i)*ano2(i)enddos1=sqrt(s1/n)s2=sqrt(s2/n)!标准化bzh1(n)=0.0bzh2(n)=0.0do i=1,nbzh1(i)=ano1(i)/s1bzh2(i)=ano2(i)/s2enddo

5、!求相关系数sum12=0.0sum11=0.0sum22=0.0do i=1,nsum12=sum12+ano1(i)*ano2(i)sum11=sum11+ano1(i)*ano1(i)sum22=sum22+ano2(i)*ano2(i)enddor=sum12/sqrt(sum11*sum22)print*print*,中国1970-1989年年平均和冬季平均气温的相关系数为r=,rprint*!求自相关系数r1(m)=0.0r2(m)=0.0do t=1,mdo j=1,n-tr1(t)=bzh1(j)*bzh1(j+t)+r1(t)r2(t)=bzh2(j)*bzh2(j+t)+r

6、2(t)enddor1(t)=r1(t)/(n-t)r2(t)=r2(t)/(n-t)enddo!比较自相关系数绝对值大小max1=1max2=1do t=2,mif(abs(r1(t)abs(r1(max1)max1=tif(abs(r2(t)abs(r2(max2)max2=tenddoprint*,年平均气温自相关系数绝对值最大的滞后时间长度t为:,max1,r1(max1)print*print*,冬季平均气温自相关系数绝对值最大的滞后时间长度t为:,max2,r2(max2)print*end分析：中国1970-1989年年平均和冬季平均气温相关系数为0.47，为正相关;年平均气温自

7、相关系数绝对值最大的滞后时间长度为7，自相关系数为负，呈负相关;冬季平均气温自相关系数绝对值最大的滞后时间长度为4，自相关系数为负，呈负相关实习三（附加） 计算给定数据的落后交叉相关系数和偏相关系数程序：program mainparameter(n=30,m=10)integer i,j,treal ave1,ave2,ave3,r12,r13,r23,ry1,ry2,ry3real a(n),b(n),c(n),ano1(n),ano2(n),ano3(n),bzh1(n),bzh2(n),bzh3(n)real rt12(m),rt13(m)!a-12月；b-1月；c-2月-(30个数据

8、)data a/1.0,-5.3,-2.0,-5.7,-0.9,-5.7,-2.1,0.6,-1.7,-3.6,-3.0,0.1,-2.6,-1.4,-3.9,-4.7,-6.0,-1.7,-3.4,-3.1,-3.8,-2.0,-1.7,-3.6,-2.7,-2.4,-0.9,-2.7,-1.6,-3.9/data b/-2.7,-5.9,-3.4,-4.7,-3.8,-5.3,-5.0,-4.3,-5.7,-3.6,-3.1,-3.9,-3.0,-4.9,-5.7,-4.8,-5.6,-6.4,-5.6,-4.2,-4.9,-4.1,-4.2,-3.3,-3.7,-7.6,-3.5,-4.

9、2,-4.5,-4.8/data c/-4.3,-3.5,-0.8,-1.1,-3.1,-5.9,-1.6,0.2,2.0,1.3,-0.8,-1.1,-5.2,-1.7,-2.5,-3.3,-4.9,-5.1,-2.0,-2.9,-3.9,-2.4,-2.0,-2.0,0.1,-2.2,-2.3,-0.5,-2.9,-1.4/!求平均ave1=0.0ave2=0.0ave3=0.0do i=1,nave1=ave1+a(i)ave2=ave2+b(i)ave3=ave3+c(i)enddoave1=ave1/nave2=ave2/nave3=ave3/n!求距平 ano1(n)=0.0 an

10、o2(n)=0.0 ano3(n)=0.0 do i=1,n ano1(i)=a(i)-ave1 ano2(i)=b(i)-ave2ano3(i)=c(i)-ave3enddo!求标准差s1=0.0s2=0.0s3=0.0do i=1,ns1=s1+ano1(i)*ano1(i)s2=s2+ano2(i)*ano2(i)s3=s3+ano3(i)*ano3(i)enddos1=sqrt(s1/n)s2=sqrt(s2/n)s3=sqrt(s3/n)!标准化bzh1(n)=0.0bzh2(n)=0.0bzh3(n)=0.0do i=1,nbzh1(i)=ano1(i)/s1bzh2(i)=ano

11、2(i)/s2bzh3(i)=ano3(i)/s3enddo!求落后交叉相关系数（滞后长度最大取10）12月与1月rt12；12月与2月rt13rt12(m)=0.0rt13(m)=0.0do t=1,mdo i=1,n-trt13(t)=bzh1(i)*bzh3(i+t)+rt13(t)rt12(t)=bzh1(i)*bzh2(i+t)+rt12(t)enddort12(t)=rt12(t)/(n-t)rt13(t)=rt13(t)/(n-t)enddo print*,12月气温与1月气温的落后交叉相关系数依次为(1-10年):print (10f6.2),rt12print*print*,

12、12月气温与2月气温的落后交叉相关系数依次为(1-10年):print (10f6.2),rt13print*!求相关系数，12月和1月r12；12月和2月r13，1月和2月r23r12=0.0r13=0.0r23=0.0do i=1,nr12=r12+bzh1(i)*bzh2(i)r13=r13+bzh1(i)*bzh3(i)r23=r23+bzh2(i)*bzh3(i)enddor12=r12/nr13=r13/nr23=r23/n!求偏相关系数，12月和2月(消除1月)ry1；1月和2月(消除12月)ry2；12月和1月(消除2月)ry3ry1=(r13-r12*r23)/sqrt(1-

13、r23*r23)*(1-r12*r12)ry2=(r23-r12*r13)/sqrt(1-r13*r13)*(1-r12*r12)ry3=(r12-r13*r23)/sqrt(1-r23*r23)*(1-r13*r13)print*,消除1月影响，12月与2月气温的偏相关系数:,ry1print*print (a,f11.7), 消除12月影响，1月与2月气温的偏相关系数:,ry2print*print*,消除2月影响，12月与1月气温的偏相关系数:,ry3print*end分析：消除1月影响，12月与2月气温的偏相关系数为正，呈正相关;消除12月影响，1月与2月气温的偏相关系数为正，呈正相关

14、;消除2月影响，12月与1月气温的偏相关系数为正，呈正相关实习四 求给定数据的一元线性回归方程程序program mainparameter(n=20)integer i! x为环流指标（预报因子），y为气温（预报量）real x(n),y(n)real ave1,ave2,s12,s1,s2,b,b0,r,Fdata x/32,25,20,26,27,24,28,24,15,16,24,30,22,30,24,33,26,20,32,35/data y/0.9,1.2,2.2,2.4,-0.5,2.5,-1.1,0,6.2,2.7,3.2,-1.1,2.5,1.2,1.8,0.6,2.4,2

15、.5,1.2,-0.8/!求平均ave1=0.0ave2=0.0do i=1,nave1=ave1+x(i)ave2=ave2+y(i)enddoave1=ave1/nave2=ave2/n!求协方差、预报因子预报量的方差s12=0.0 s1=0.0 s2=0.0do i=1,ns12=s12+(x(i)-ave1)*(y(i)-ave2)s1=s1+(x(i)-ave1)*(x(i)-ave1)s2=s2+(y(i)-ave2)*(y(i)-ave2)enddos12=s12/ns1=s1/ns2=s2/n!求b，b0b=s12/s1b0=ave2-b*ave1!求回归方程print*,气温

16、和环流指标之间的一元线性回归方程为：print(a,f5.2,f5.2,a), y=,b0,b,xprint*!检验Fr=sqrt(s1/s2)*bF=r*r/(1-r*r)/(n-2)print(a,f8.4), F =,Fend分析：F=20.40F=4.41，回归方程显著实习五（附加）求给定数据的多元线性回归方程实习六（附加）分析中国夏季降水线性趋势的分布特征程序：program mainparameter(m=160,n=25)integer i,t(n),avetinteger sta(m)!站号real lon(m),lat(m),f(m,n)!经，维，记录real ave(m),

17、ano(m,n),anot(n)real b(m),sxy(m),streal timeinteger level1000format(3a,25i)2000format(25f8.1)!读数据open(5,file=d:qxtj6160zhan-rainfall-summer.txt)read(5,1000)do i=1,mread(5,*),sta(i),lon(i),lat(i),(f(i,j),j=1,n)enddo!计算数据平均，距平，得到距平数组ano(m,n) ave(m)=0.0ano(m,n)=0.0do i=1,mdo j=1,nave(i)=ave(i)+f(i,j) e

18、nd doave(i)=ave(i)/ndo j=1,nano(i,j)=f(i,j)-ave(i) end do enddo !计算时间距平anot(n)t(n)=0avet=0anot(n)=0do i=1,nt(i)=1981+iavet=t(i)+avetenddoavet=avet/ndo i=1,nanot(i)=t(i)-avetenddo!计算b(m)(160个)b(m)=0 sxy(m)=0.0st=0.0do j=1,nst=anot(j)*anot(j)+st Enddo do i=1,m do j=1,nsxy(i)=ano(i,j)*anot(j)+sxy(i)end

19、dob(i)=sxy(i)/stenddoprint*print*,160站夏季降水线倾向率:print (10f7.2),(b(i),i=1,m)print*End分析：b(m)为正时，降水有随时间增多的 趋势；b(m)为负时，降水有随时间减小的趋势实习七 计算给定数据的11年滑动平均和累积距平程序：program mainparameter(n=85,k=11,nyear=1922)real dat(n),ano(n),h(n-k+1),l(n)real ave1000 format(f3.1)2000 format(f5.1)3000 format(10f5.1)4000 format(5f5.1)!读文件open(5,file=d:qxtj7ma.dat)do i=1,nread(5,*) dat(i)enddo!求距平ave=0.0ano(n)=0.0do i=1,nave=ave+dat(i)enddoave=ave/ndo i=1,nano(i)=dat(i)-ave enddo !滑动平均h(n-k+1) h(n-k+1)=0 do i=1,n-k+1 do j=i,i-1+kh(i)=h(i)+dat(j)enddoh(i)=h(i)/kenddo!累计距平l(n)l(n)=0.0do i=1,ndo j=1,il(i)=l(i)+a