气候统计-第六章.ppt

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摘自李建平（1993）
气候的变化有渐变和突变两种形式：
气候的渐变表现在相当长时间内在某一相对稳定态附近振动；
气候的突变则是相对稳定态的不连续跳跃。
未来，可以预测还将变化不息；
从历史资料看，全球气候已经历了各种时间尺度的巨大变化；
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概述
突变可以理解为一种质变，即当一种量变达到一定的限度时发生的质变。
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在气象学范畴内，即在天气过程的变化中存在的某种不连续现象，这种不连续性称为突变。
02
气候突变泛指气候从一种状态到另一种状态的较迅速（跳跃性）转变的现象。
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又可以称之为气候跃变。
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概述——什么是突变？
摘自严中伟（2007）
从统计学的角度而言，突变现象可以定义为从一种统计特性到另一个统计特性的急剧变化；
通常就是考察统计特征值（统计量）的变化：
如平均值和方差。
概述——突变的统计学含义
根据突变的原因，突变可划分为两类：
一类是简单突变，常发生在天气系统内部，即不考虑系统边界外力影响下或外界气候系统没有大的变化情况下出现的突变。
如初霜冻、季风爆发等。
这类突变常有周期变化，如年变化周期。
另一类为由于外力的突变使天气过程发生突变。这类突变现象没有规律性。
概述——突变的原因分析
气候突变是目前长期天气过程变化研究的重要方面。
此外，由于台站的迁移也会导致气象要素资料中出现突变现象。
通过对突变现象的分析可判断历史上何时发生过迁站。
综合以上方面，在判断气象要素出现突变时，应分清：
自然气候变化造成的突变；
由于人为迁站等因素造成的突变。
概述——突变的原因分析
注意事项
目前，突变统计分析并不十分成熟；
在应用中存在一些问题：
如虽然对气候序列已分析出存在突变，但由于没有合适的物理机制支持，或尚不明确造成突变的原因，将难以解释造成突变现象的原因；
有时，由于使用的突变检测方法不当，可能最终会得到错误的结论。
建议：
在确定某气候系统或过程发生突变现象时，最好使用多种方法进行比较；
给定严格的显著性水平进行检验；
运用气候学的知识加以判断。
气候突变示例
上世纪60年代北非Shahel地区降水量突变性的减少
摘自严中伟（2007）
滑动t检验是通过考察两组样本平均值的差异是否显著来检验突变。
基本思想是：把一气候序列中两段子序列均值有无显著差异看作来自两个总体均值有无显著差异的问题来检验。如果两段子序列的均值差异超过了一定的显著性水平，则可以认为有突变发生。
滑动t检验