極端氣候事件的檢測(cè)、診斷與可預(yù)測(cè)性研究

內(nèi)容概要

　　本書(shū)將非線性動(dòng)力學(xué)應(yīng)用于極端氣候事件研究中，尋求在極端氣候事件理論及方法上的創(chuàng)新和突破，給出了確定極端氣候事件閾值、以及提取極端氣候事件群發(fā)性和持續(xù)性特征的新方法，從可預(yù)報(bào)性的角度給出了極端氣候事件綜合指標(biāo)的定義。引入統(tǒng)計(jì)物理學(xué)中“最概然”的概念，以最概然要素作為研究氣候背景場(chǎng)變化的一個(gè)新思路。從氣候概率分布的意義上研究了溫度破紀(jì)錄事件的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，利用極值理論研究氣候模態(tài)對(duì)區(qū)域極端事件的影響.對(duì)極端事件的前兆信號(hào)做了較系統(tǒng)的定量化研究。以東北夏季低溫、破紀(jì)錄高溫、破紀(jì)錄低溫、破紀(jì)錄干旱作為極端氣候事件的一個(gè)特例，初步嘗試極端氣候事件及其變化趨勢(shì)的預(yù)測(cè)。本書(shū)不僅給出了研究極端氣候事件的方法和原理，也給出了具體的數(shù)學(xué)推導(dǎo)、計(jì)算步驟、應(yīng)用實(shí)例及分析思路要點(diǎn)。
　　本書(shū)可供氣象科研、業(yè)務(wù)人員和相關(guān)專業(yè)院校師生閱讀，尤其適合于具有一定數(shù)學(xué)、物理基礎(chǔ)的人員使用。本書(shū)的研究思路也可為非線性、海洋、水文、金融等相關(guān)行業(yè)從業(yè)人員提供參考。

書(shū)籍目錄

序言
前言
第一章 極端氣候事件研究進(jìn)展
1.1 極端氣候事件研究的必要性
1.2 極端氣候事件研究現(xiàn)狀
1.2.1 極端氣候事件的定義和指標(biāo)研究
1.2.2 極端氣候事件的檢測(cè)研究
1.2.3 極端氣候事件的頻率、強(qiáng)度和趨勢(shì)研究
1.2.4 極端氣候事件群發(fā)性研究
1.3 極端氣候事件研究中存在的科學(xué)問(wèn)題
1.3.1 不確定性問(wèn)題
1.3.2 極端氣候事件綜合指標(biāo)問(wèn)題
1.3.3 極端氣候事件時(shí)空群發(fā)性問(wèn)題
1.3.4 極端氣候事件評(píng)估的問(wèn)題
1.4 小結(jié)與討論
參考文獻(xiàn)
第二章 極值統(tǒng)計(jì)模型
2.1 廣義極值模型（GEV）
2.1.1 數(shù)學(xué)描述I
2.1.2 區(qū)組模型的極限分布
2.2 廣義Pareto模型（GPD）
2.2.1 數(shù)學(xué)描述
2.2.2 閾值模型的極限分布
2.2.3 閾值公式
2.3 中值和均值檢測(cè)方法
參考文獻(xiàn)
第三章 去趨勢(shì)波動(dòng)分析檢測(cè)方法及初步應(yīng)用
3.1 DFA方法的基本理論
3.2 極端氣候事件閾值的算法
3.2.1 替代數(shù)據(jù)方法介紹
3.2.2 確定極端氣候事件閾值的算法
3.2.3 算法檢驗(yàn)
3.2.4 確定極端氣候事件閾值
3.2.5 極端氣候事件閾值檢驗(yàn)
3.3 小結(jié)與討論
參考文獻(xiàn)
第四章 群發(fā)性與持續(xù)性特征的檢測(cè)識(shí)別方法
4.1 群發(fā)性特征的檢測(cè)識(shí)別及適用性研究
4.1.1 二維泊松過(guò)程理論
4.1.2 期望最大化算法（EM算法）
4.1.k階階最近鄰距離算法的適用性研究
4.2 群發(fā)性特征識(shí)別方法的有效性研究
4.2.1 空間點(diǎn)過(guò)程理論在極端氣候事件中的應(yīng)用
4.2.2 群發(fā)性特征識(shí)別應(yīng)用的流程設(shè)計(jì)
4.2.3 群發(fā)性特征識(shí)別的有效性檢測(cè)
4.3 小結(jié)與討論
參考文獻(xiàn)
第五章 破紀(jì)錄事件分析方法及其預(yù)測(cè)理論
5.1 破紀(jì)錄事件的理論基礎(chǔ)
5.1.1 破紀(jì)錄事件的定義
5.1.2 破紀(jì)錄事件的分類
5.2 破紀(jì)錄事件的概率模型
5.3 破紀(jì)錄事件的預(yù)測(cè)理論.
5.3.1 破紀(jì)錄事件的強(qiáng)度
5.3.2 破紀(jì)錄事件的時(shí)間
5.3.3 指數(shù)分布中的破紀(jì)錄事件
5.3.4 正態(tài)分布中的破紀(jì)錄事件
5.4 增溫趨勢(shì)下的溫度破紀(jì)錄事件
5.4.1 指數(shù)分布
5.4.2 正態(tài)分布
5.5 小結(jié)與討論
參考文獻(xiàn)
……
第六章 基于DFA方法極端氣候事件綜合指標(biāo)的判定
第七章 極端氣候事件群發(fā)性和持續(xù)性特征
第八章 基于概率理論的極端氣候事件時(shí)空分布特征研究
第九章 大氣環(huán)流基本模態(tài)與極端氣候事件的聯(lián)系
第十章 極端氣候事件的可預(yù)測(cè)理論
第十一章 破紀(jì)錄事件及其預(yù)估
第十二章 年代際旱澇趨勢(shì)轉(zhuǎn)折預(yù)測(cè)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：插圖：極端氣候事件的情景預(yù)估主要有動(dòng)力模式和統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)區(qū)域極值的評(píng)估技術(shù)并不成熟。一方面動(dòng)力模式的定量評(píng)估在分辨率方面明顯不夠，另一方面統(tǒng)計(jì)方法在定量評(píng)估方面也有待提高。由于氣候模式的分辨率普遍較低，分辨率一般都大于250km，不能很好地表征地形、陸面等區(qū)域物理過(guò)程，因而對(duì)區(qū)域尺度氣候的模擬水平較低。為克服這些不足，經(jīng)常采用降尺度方法，即采用全球氣候模式與區(qū)域氣候模式嵌套（動(dòng)力降尺度）或用氣候條件方法進(jìn)行降尺度（統(tǒng)計(jì)降尺度）處理來(lái)得到更小尺度的區(qū)域氣候預(yù)估。動(dòng)力降尺度方法是以低分辨率全球氣候模式的模擬結(jié)果作為強(qiáng)迫場(chǎng)和邊界條件來(lái)驅(qū)動(dòng)高分辨率的區(qū)域氣候模式，從而獲得區(qū)域氣候模擬結(jié)果。但存在兩個(gè)問(wèn)題，一是全球氣候模式提供的強(qiáng)迫場(chǎng)中有系統(tǒng)誤差的影響，二是缺乏區(qū)域與全球氣候之間的雙向作用。因此，在應(yīng)用中還需要考慮未知參數(shù)化選擇、區(qū)域大小、分辨率以及與邊界強(qiáng)迫無(wú)關(guān)的非線性動(dòng)力學(xué)引起的內(nèi)部變率問(wèn)題，實(shí)際應(yīng)用效果受到很大影響。IPCC（2001）第三次評(píng)估報(bào)告指出，使用極值分布理論最主要的任務(wù)是提取極值分布的肥尾特征，但目前這方面的研究尚不多見(jiàn)，尤其是通過(guò)極值分布理論來(lái)模擬、檢測(cè)并作趨勢(shì)分析的研究很少。目前為止，對(duì)未來(lái)氣候極值進(jìn)行定量評(píng)估的方法主要以氣候動(dòng)力模式為主，從概率理論角度對(duì)極端氣候事件群發(fā)性及其可預(yù)測(cè)性的研究并不多，預(yù)測(cè)理論還很欠缺，預(yù)測(cè)方法更少。1.4  小結(jié)與討論本章從極端氣候事件的定義和指標(biāo)，極端氣候事件的監(jiān)測(cè)、檢測(cè)，極端氣候事件頻率、強(qiáng)度和趨勢(shì)的變化，極端氣候事件群發(fā)性，極端氣候值等4個(gè)方面分別介紹了國(guó)際和國(guó)內(nèi)的最新研究進(jìn)展。已有研究表明，1951年以來(lái)，中國(guó)極端氣候事件的頻率和強(qiáng)度都發(fā)生了一定變化，但不同類型和不同區(qū)域極端氣候事件變化存在明顯差異。與異常偏冷相關(guān)的極端氣候事件如寒潮、冷夜和冷晝天數(shù)，霜凍日數(shù)等顯著減少減弱，偏冷的氣候極值減輕；與異常偏暖相關(guān)的暖夜、暖晝?nèi)諗?shù)明顯增多，暖夜日數(shù)增多尤其明顯，但高溫事件頻數(shù)和偏熱的氣候極值未見(jiàn)顯著長(zhǎng)期趨勢(shì)；中國(guó)平均暴雨和極端強(qiáng)降水事件的頻率和強(qiáng)度有所增長(zhǎng)，特別是在長(zhǎng)江中下游、東南部和西部地區(qū)，西北地區(qū)增長(zhǎng)明顯，而華北、東北中南部和西南部分地區(qū)減少減弱；中國(guó)大部地區(qū)小雨頻數(shù)明顯下降，偏弱和偏強(qiáng)降水的強(qiáng)度略有增加；中國(guó)遭受氣象干旱的范圍呈明顯增加趨勢(shì)，其中華北和東北地區(qū)的增加更為顯著。此外，極端氣候事件定義的不確定性、綜合指標(biāo)、時(shí)空群發(fā)性和定量評(píng)估等問(wèn)題是當(dāng)前極端氣候事件迫切需要解決的熱點(diǎn)問(wèn)題。

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《極端氣候事件的檢測(cè)、診斷與可預(yù)測(cè)性研究》是由科學(xué)出版社出版的。

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