- •Лекция 10. Методы пространственно-временного моделирования
- •1. Линейные статистические модели внутригодовых колебаний гидрометеорологических характеристик
- •Пример модели внутригодовых колебаний (Температура воздуха, Центральная Англия)
- •2. Модель многолетних колебаний
- •2.1. Методы оценки погрешностей
- •2.2. Методы декомпозиции гидрометеорологических процессов
- •Метод «срезки»
- •Относительные погрешности (в %) определения периодов двух разномасштабных процессов методом “срезки”
- •Метод сглаживания амплитуд циклов
- •Программа SREZKA для разделения сложного временного ряда на квазиоднородные составляющие методом срезки.
- •Файл результатов
- •Дифференциальные составляющие разных масштабов
- •Файл результатов
- •Программа SMOOTH для разделения сложного временного ряда на квазиоднородные составляющие методом сглаживания амплитуд
- •Файл результатов
- •3.Пространственное обобщение и моделирование полей
- •Статистическая значимость зональной составляющей:
- •3. Пространственное моделирование
- •Пример пространственной модели (север ЕТР)
- •Пример пространственной модели (Север ЕТР)
- •Лабораторная работа № 5.
- •Пример расчета.
- •Средние многолетние температуры воздуха на метеостанции Архангельск.
- •Расчет коэффициентов и параметров модели внутригодовых колебаний.
- •Построение и анализ графиков многолетних рядов коэффициентов и параметров модели внутригодовых колебаний.
- •Часть 2. Пространственная модель
- •Многолетние ряды среднемесячных температур января по метеостанциям на выбранной территории
- •Формирование матрицы данных за совместный период для построения
- •Расчет коэффициентов и параметров пространственной модели
- •Построение и анализ графиков многолетних рядов коэффициентов и параметров пространственной модели.
- •Исходные данные Среднемесячная температура воздуха, С.-Петербург
- •Климатическая функция внутригодового хода температуры воздуха С.-Петербург (осреднение за период с 1743 по
- •Связь между климатической функцией и среднемесячными температурами воздуха в 2007 г.
Формирование матрицы данных за совместный период для построения
пространственной модели (∑mj≥0.8m). m – общее число станций в районе, mj –число станций в j-ый год.
|
|
|
|
|
|
|
|
Код станции |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2363 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Год |
23146 |
23242 |
23256 |
23330 |
23365 |
23552 |
1 |
23662 |
23724 |
23734 |
23849 |
23867 |
23933 |
23946 |
23955 |
1951 |
-25.4 |
-25.2 |
-27.1 |
-22.9 |
-27.7 |
-25.6 |
-21.7 |
-26.8 |
-19.4 |
-21.8 |
-21.6 |
-23.8 |
-19.6 |
-21.1 |
-22.7 |
1952 |
-25 |
-24 |
-26 |
-21.5 |
-26.3 |
-22.9 |
-16.2 |
-22.8 |
-15.3 |
-16.9 |
-17.4 |
-18.3 |
-13.1 |
-16.3 |
-17.1 |
1953 |
-25.2 |
-25.2 |
-25.6 |
-25 |
-24.1 |
-23 |
-21.6 |
-22.2 |
-17.7 |
-20.1 |
-19 |
-19.3 |
-19 |
-18.8 |
-19.3 |
1954 |
-22.8 |
-22.4 |
-25.6 |
-20.2 |
-26.1 |
-23 |
-19.6 |
-23.8 |
-19.9 |
-20.2 |
-22.4 |
-22.3 |
-19.1 |
-22.5 |
-23 |
1955 |
-15 |
|
-16.2 |
-16 |
-16.2 |
-15.1 |
-14.8 |
-15.5 |
-13 |
-14.3 |
-14.2 |
-15.2 |
-12 |
-14.1 |
-15.3 |
1956 |
-23.4 |
-22.9 |
-25.1 |
-21.5 |
-24.9 |
-21.6 |
-21.3 |
-21.8 |
-19.4 |
-20.7 |
-20.1 |
-19.4 |
-20.6 |
-19.8 |
-19.6 |
1957 |
-24.2 |
-23.1 |
-25.3 |
-20.7 |
-25.1 |
-22.1 |
-20.3 |
-22.2 |
-20.1 |
-21.9 |
-21.5 |
-20.9 |
-19.8 |
-21.2 |
-21.2 |
1958 |
-21.6 |
-21.9 |
-23.9 |
-22 |
-23.8 |
-21.3 |
-19 |
-21.4 |
-15.9 |
-16.8 |
-18.4 |
-20.5 |
-16.2 |
-18.5 |
-20.5 |
1959 |
-22.2 |
-22.2 |
-23.6 |
-19.9 |
-23.4 |
-21.1 |
-16.9 |
-20.9 |
-16.6 |
-17.9 |
-18.3 |
-19.4 |
-15 |
-17.9 |
-19.2 |
1960 |
-29 |
-29.1 |
-32.7 |
-28.3 |
-33.5 |
-31.2 |
-25.8 |
-31.2 |
-23 |
-24.9 |
-26.1 |
-27.6 |
-24.3 |
-25.4 |
-26.7 |
1961 |
-25.1 |
-24.3 |
-28.8 |
-20.2 |
-30.2 |
-25.9 |
-17.9 |
-26.4 |
|
-18 |
-18.7 |
-21.3 |
-16.2 |
-18.5 |
-19.8 |
1962 |
-21.2 |
-20.2 |
-20.8 |
-19.8 |
-18.8 |
-17.3 |
-15.2 |
-16.3 |
-12.8 |
-14.6 |
-13.6 |
-14.8 |
-13.3 |
-13.1 |
-13.6 |
1963 |
-24.4 |
-24.2 |
-24.3 |
-25 |
-23.5 |
-22.9 |
-22.8 |
-21.8 |
-21.2 |
-22.1 |
-22.2 |
-20.5 |
-22.2 |
-21.1 |
-20.4 |
1964 |
-27.9 |
-28.6 |
-29.5 |
-29.6 |
-27.9 |
-28.8 |
-26.9 |
-24.4 |
-23.4 |
-25.1 |
-23.6 |
-18.8 |
-23.8 |
-21.2 |
-19.6 |
1965 |
-24 |
-24.4 |
-27 |
-23.2 |
-27.7 |
-25.8 |
-21.6 |
-25.7 |
-20.9 |
-21.1 |
-22.1 |
-22.9 |
-20.8 |
-21.1 |
-21.9 |
1966 |
-24.6 |
-23.7 |
-27.8 |
-21.9 |
-29.3 |
-25.2 |
-19.5 |
-27.1 |
-19.5 |
-20.6 |
-20.5 |
-22.1 |
-20 |
-20.1 |
-20.5 |
1967 |
-29.6 |
-28.3 |
-29.5 |
-25.6 |
-28.9 |
-24.9 |
-22.4 |
-24.2 |
-20.3 |
-21.6 |
-21.2 |
-21 |
-21.2 |
-20.7 |
-20.5 |
1968 |
-24.3 |
-24.8 |
-27.1 |
-28.8 |
-28.2 |
-27.9 |
-26 |
-28.6 |
-21.8 |
-21.7 |
-23.7 |
-26.1 |
-26.3 |
-23.1 |
-24.4 |
1969 |
-30.4 |
-31.6 |
-34.5 |
-29.8 |
-36.1 |
-35.6 |
-29.7 |
-36.5 |
-29.9 |
-29.2 |
-31.8 |
-33 |
-27.6 |
-31.9 |
-32 |
1970 |
-28.6 |
-28.6 |
-31.4 |
-29.4 |
-30.4 |
-28.8 |
-25.7 |
-28.1 |
-24.6 |
-25.2 |
-25.3 |
-25.5 |
-22.7 |
-24.6 |
-24.4 |
1971 |
-28.2 |
-27.5 |
-29.5 |
-24.3 |
-28.3 |
-25.4 |
-20.1 |
-24.6 |
-17.9 |
-19.3 |
-19.2 |
-19.1 |
-16.3 |
-18.3 |
-18.4 |
1972 |
-26.9 |
-27.6 |
-30.3 |
-26.8 |
-31.9 |
-31.7 |
-28.5 |
-32.9 |
-30.7 |
-29.2 |
-30.6 |
-31.4 |
-30.1 |
-31.6 |
-31.3 |
1973 |
-30.1 |
-30.3 |
-32.9 |
-27.3 |
-31.1 |
-29.2 |
-25.6 |
-27.4 |
-25.6 |
-25.4 |
-26.3 |
-26.2 |
-24.2 |
-26.3 |
-25.9 |
Расчет коэффициентов и параметров пространственной модели
|
|
Коэффициенты и параметры |
|
|
Год |
A1 |
A0 |
Sa |
R |
1950 |
0.635 |
-15.746 |
1.487 |
0.726 |
1951 |
1.019 |
-0.097 |
0.964 |
0.933 |
1952 |
1.707 |
19.277 |
0.979 |
0.974 |
1953 |
1.05 |
2.444 |
1.13 |
0.916 |
1954 |
0.606 |
-8.282 |
1.457 |
0.715 |
1955 |
0.374 |
-6.257 |
0.758 |
0.773 |
1956 |
0.696 |
-5.483 |
0.749 |
0.916 |
1957 |
0.605 |
-8.072 |
0.899 |
0.856 |
1958 |
0.926 |
1.16 |
1.144 |
0.894 |
1959 |
0.973 |
2.71 |
0.958 |
0.928 |
Построение и анализ графиков многолетних рядов коэффициентов и параметров пространственной модели.
Выводы:
-коэффициенты А1 и А0 стационарны;
- с конца 1980х годов наблюдается увеличение дисперсии в параметре SЕ, что может быть связано с возникновением неустойчивости в однородности поля.
Исходные данные Среднемесячная температура воздуха, С.-Петербург
257 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
26063 |
1743 |
9999 |
9999 |
9999 |
2.8 |
9999 |
9999 |
9999 9999 |
9999 |
0.9 |
-1 |
-5.9 |
|||||||||||
26063 |
1744 |
-8.8 |
-8.8 |
|
-4.6 |
5.6 |
|
7.9 |
14.5 |
17.8 |
14.2 |
11.7 |
2.6 |
|
0.5 |
-5.3 |
|
||||||
26063 |
1745 |
-10.1 |
-9 |
|
-6.1 |
1.7 |
|
9999 |
9999 |
9999 |
9999 |
9999 |
9999 |
|
9999 |
9999 |
|||||||
26063 |
1752 |
-11.1 |
-6.1 |
|
-1.3 |
3.8 |
10.3 |
14.4 |
20.9 |
17.9 |
10.1 |
5 |
1 |
-4 |
|
||||||||
26063 |
1753 |
-9 |
-9.6 |
-1.1 |
3.3 |
|
10.3 |
14.4 |
17.5 |
16.2 |
11.9 |
6.7 |
|
0.1 |
-12.7 |
|
|||||||
26063 |
1754 |
-9.6 |
-11.5 |
|
-3.7 |
6.6 |
10.5 |
16.5 |
17.8 |
14.4 |
9.9 |
5.7 -1.3 -4.5 |
|||||||||||
26063 |
1755 |
-9.6 |
-11.6 |
|
-4.7 |
2.6 |
11.5 |
17.7 |
19.9 |
14.9 |
|
11 |
7.2 |
1.3 |
-8.2 |
|
|||||||
26063 |
1756 |
-5.8 |
-2.6 |
|
-3.8 |
3.9 |
|
8.5 |
17 |
18.8 |
13.6 |
10.7 |
5.1 |
|
-2.1 |
-9.8 |
|
||||||
26063 |
1757 |
-11.8 |
-5 |
|
-3 |
6.1 |
10.5 |
19.1 |
23.2 |
18.1 |
13 |
0.3 |
|
0.1 |
-10.5 |
|
|||||||
26063 |
1758 |
-15.7 |
-10 |
|
-4.8 |
1.4 |
8 |
14.7 |
18.3 |
14.7 |
|
9 |
9999 |
|
-1.7 |
-8 |
|
||||||
26063 |
1759 |
-5.4 |
-6.1 |
|
-3.4 |
1.2 |
|
6.7 |
16.2 |
17.4 |
19.1 |
10.8 |
2.9 |
|
-3.4 |
-14.3 |
|||||||
26063 |
1760 |
-17.6 |
-7.3 |
|
-7.7 |
-1 |
8.7 |
14.2 |
16.3 |
15.3 |
11.3 |
1.8 |
-0.7 |
-8.4 |
|
||||||||
26063 |
1761 |
-9.8 |
-8.2 |
|
-1.2 |
2.2 |
|
10 |
17.5 |
20.3 |
18.2 |
12.8 |
2 |
|
-1.2 |
-12.8 |
|
||||||
26063 |
1762 |
-4.1 |
-3.3 |
|
-4 |
3.8 |
|
8 |
16.1 |
16.6 |
15.1 |
8 |
0.2 |
|
1 |
-7.7 |
|
||||||
26063 |
1763 |
-10.1 |
-10.9 |
|
-8.9 |
1.5 |
9.5 |
13.6 |
20.5 |
|
16 |
9.7 |
2.1 |
|
9999 |
9999 |
|||||||
26063 |
1764 |
9999 |
9999 |
9999 |
2.6 |
8.3 |
12.6 |
18.6 |
15.9 |
11.1 |
5.7 |
-1.2 |
-5 |
||||||||||
26063 |
1765 |
-7 |
-8.8 |
-1.2 |
4.3 |
|
8.6 |
|
13.1 |
18.6 |
16.5 |
10 |
4.6 |
|
0.1 |
|
-6 |
|
|||||
26063 |
1766 |
-12.5 |
-7.9 |
|
-2 |
4.4 |
|
10.1 |
14.7 |
18.2 |
15.9 |
11.6 |
5.5 |
1.4 |
-7 |
|
|||||||
26063 |
1767 |
-14.1 |
-8 |
|
-1.1 |
-0.3 |
8.9 |
15.4 |
16 |
18.4 |
13.4 |
5.8 |
|
4.1 |
-6.4 |
|
|||||||
26063 |
1768 |
-14.2 |
-12.8 |
|
-9 |
2.2 |
6.9 |
15.4 |
19 |
16 |
10.6 |
3.4 |
|
0.5 |
|
-0.7 |
|
||||||
26063 |
1769 |
-4.2 |
-7.2 |
|
-2.1 |
2.6 |
|
11.2 |
16.8 |
17.6 |
17.3 |
11 |
1.3 |
|
-4 |
|
-9.9 |
|
|||||
26063 |
1770 |
-8 |
-7.8 |
-10.4 |
6.6 |
|
9.5 |
13.6 |
14.8 |
15.5 |
12.6 |
8.1 |
|
0.2 |
-0.9 |
|
|||||||
26063 |
1771 |
-8.1 |
-14 |
-10.2 |
-0.6 |
6.9 |
18 |
18 |
15.9 |
11.6 |
6.1 |
|
-2 |
|
-4.3 |
|
|||||||
26063 |
1772 |
-12.5 |
-15.7 |
|
-7.9 |
2.7 |
7.1 |
13.1 |
17.9 |
17.4 |
11.2 |
8 |
4.2 |
-2.2 |
|
||||||||
26063 |
1773 |
-13.8 |
-8.2 |
|
-3.2 |
6.6 |
12.7 |
15.7 |
19.6 |
18.3 |
12.5 |
7 -1.4 -3.3 |
|||||||||||
26063 |
1774 |
-13.3 |
-5.6 |
|
-3.3 |
3.8 |
9999 |
19.7 |
21.9 |
16.8 |
|
10.5 4.1 |
-10 -7.4 |
||||||||||
26063 |
1775 |
-8.9 |
-6.4 |
|
-1.1 |
2.6 |
|
9.4 |
14.3 |
20.6 |
19.7 |
14.5 |
9.3 |
|
-2.5 |
-5.2 |
|
||||||
26063 |
1776 |
-16.6 |
-2.8 |
|
-2.9 |
1.6 |
11.2 |
17.1 |
20.2 |
17.3 |
10.2 |
5 -2.6 -2.7 |
|||||||||||
26063 |
1777 |
-7.7 |
-9.5 |
|
-5.5 |
0.1 |
|
12.1 |
15.7 |
17.1 |
15.2 |
9.7 |
4.4 |
|
0.8 |
-2.3 |
|
||||||
26063 |
1778 |
-9.2 |
-5.2 |
|
-3.4 |
5.5 |
|
10.2 |
15.2 |
18.7 |
15.4 |
12.2 |
2.1 |
-3.9 |
-5.3 |
||||||||
26063 |
1779 |
-9.8 |
-4.7 |
|
-0.6 |
4.1 |
|
12.1 |
15.1 |
17.7 |
18 |
12.7 |
6.3 |
|
-0.9 |
-8 |
|
||||||
26063 |
1780 |
-12.5 |
-9.9 |
|
-2.6 |
1 |
|
9.4 |
13.4 |
18.3 |
14.2 |
8.7 |
5 -2.1 -7.8 |
|
|||||||||
26063 |
1781 |
-10.4 |
-9.7 |
|
-5.2 |
1.6 |
6.4 |
13.3 |
15.8 |
17.6 |
|
13 |
4.7 |
|
1.8 |
-10.6 |
|
||||||
26063 |
1782 |
-7.6 |
-15.3 |
|
-7.1 |
0.1 |
7.7 |
13.6 |
14.6 |
15.1 |
9.8 |
4.5 |
|
-3.5 |
9999 |
||||||||
26063 |
1783 |
-18.8 |
-7.5 |
|
-6.1 |
2.5 |
10.5 |
16.5 |
17.3 |
17.4 |
10.9 |
5.2 |
-6 |
-8.1 |
|||||||||
26063 |
1784 |
-8.8 |
-10.6 |
|
-9.4 |
3.6 |
5.3 |
12.9 |
18.7 |
18.7 |
8.1 |
3.5 -0.3 -6.8 |
|
||||||||||
26063 |
1785 |
-8.4 |
-10.8 |
|
-10.5 |
-0.6 |
5.9 |
12.8 |
16.1 |
16.4 |
|
8.8 |
2.5 |
-0.8 |
-9.8 |
||||||||
26063 |
1786 |
-10 |
-10.4 |
|
-7.5 |
3.2 |
7.8 |
13.4 |
17.7 |
17.2 |
10.8 |
2.4 |
-9.6 |
-9.2 |
|||||||||
26063 |
1787 |
-9.2 |
-9.1 |
|
-3 |
1.4 |
|
12.6 |
17 |
17 |
15.1 |
9.3 |
6.5 |
-2.3 |
|
-10 |
|
||||||
26063 |
1788 |
-10.6 |
-9.1 |
|
-6.5 |
3.9 |
7.4 |
16.1 |
20.1 |
15.7 |
11.9 |
2.2 |
-2.6 |
-18.4 |
|||||||||
26063 |
1789 |
-12.2 |
-10.4 |
|
-10.1 |
1.9 |
9.9 |
15.8 |
20.9 |
|
18 |
11.7 |
2.2 |
0.3 |
-2.6 |
||||||||
26063 |
1790 |
-8.5 |
-8.3 |
|
-3.7 |
-3.7 |
8.4 |
14 |
14.8 |
13.5 |
8.3 |
3.4 |
-2.4 |
|
-2.6 |
|
|||||||
26063 |
1791 |
-2.7 |
-4.2 |
|
-3.4 |
3.2 |
|
6.2 |
15.5 |
16.4 |
14.7 |
|
9 |
3 -1.9 -4.3 |
|
||||||||
26063 |
1792 |
-15.3 |
-11.6 |
|
-6.3 |
1.7 |
8.4 |
15.4 |
19.6 |
14.2 |
12.9 |
2.6 |
-2.5 |
-3.5 |
|||||||||
26063 |
1793 |
-11.5 |
-1.1 |
|
-3 |
3.4 |
|
9 |
|
15 |
19.2 |
|
16 |
8.6 |
5.2 |
0.9 |
-9.9 |
|
|||||
26063 |
1794 |
-3.1 |
-4.4 |
|
-1.5 |
3.7 |
|
11.5 |
15.3 |
16.9 |
15.1 |
9.7 |
6.6 |
|
-0.1 |
-7.2 |
|
||||||
26063 |
1795 |
-10.9 |
-9 |
|
-6.1 |
4 |
|
7.9 |
|
15.3 |
17.5 |
14.2 |
10.8 |
3.3 |
|
-0.2 |
-7.9 |
|
|||||
26063 |
1796 |
-5 |
-7.4 |
-6.6 |
1.6 |
|
9 |
17.1 |
|
19 |
16.9 |
8.5 |
4.6 |
-2.3 |
-10.4 |
|
|||||||
26063 |
1797 |
-7.7 |
-1.7 |
|
-3.8 |
-0.1 |
7.5 |
16.8 |
16.8 |
15.2 |
13.5 |
6 |
|
-2.2 |
-3 |
|
|||||||
26063 |
1798 |
-7.8 |
-7.9 |
|
-3.9 |
1.4 |
|
11.6 |
14.8 |
19.5 |
18.4 |
9.4 |
4.3 |
|
-1.7 |
-10.4 |
|||||||
26063 |
1799 |
-9.6 |
-19.5 |
|
-7.5 |
2.8 |
7.3 |
16.3 |
18.6 |
15.5 |
10.8 |
5 |
|
1.7 |
-9.9 |
|
|||||||
26063 |
1800 |
-11.3 |
-13.3 |
|
-10 |
2.3 |
7.9 |
14.3 |
15 |
15.1 |
8.2 |
5.4 -0.1 -2.7 |
|
||||||||||
26063 |
1805 |
-9 |
-11.8 |
|
-2.8 |
2.5 |
|
9.1 |
14.4 |
19.6 |
18.9 |
11.6 |
0.7 -4.9 -4.2 |
|
|||||||||
26063 |
1806 |
-6.6 |
-10.7 |
|
-5.7 |
1.7 |
10.1 |
12.2 |
15.2 |
18.6 |
13.5 |
3.7 -2.3 -2.4 |
|||||||||||
26063 |
1807 |
-10.6 |
-2.9 |
|
-4 |
-0.2 |
6.1 |
14 |
16.2 |
17.6 |
10 |
3.4 |
|
0.3 |
|
-3.4 |
|
Климатическая функция внутригодового хода температуры воздуха С.-Петербург (осреднение за период с 1743 по 2009 гг.)
Связь между климатической функцией и среднемесячными температурами воздуха в 2007 г.
VIII
|
V |
IX |
X |
|
|
|
|
XII
XI
B1=0.918 B0=2.982 Se=2.769
B0=f(Тср)