气象统计实习报告.docx
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气象统计实习报告.docx
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气象统计实习报告
实 习 报 告 书
课程名称:
气象统计方法课程实践
姓名:
学号:
班级:
级气科班
\\*实习一求500hPa高度场气候场、距平场和均方差场
实习时间:
第9周周三1、2节
1.资料介绍
有一500hPa高度场资料,文件名h500.dat,范围:
60~150E,0~40N.
时段:
1982.1~1985.12共48个月。
水平分辨率:
2.5*2.5,格点数:
37*17。
2.要求
编fortran程序,求500hPa高度场的
(1)气候场;
(2)距平场;
(3)均方差场。
并能用Grads做出图形,实习报告中气候场、距平场、均方差场任意给出两张图,图注要清楚,即要注明是哪个时间的图形,并做简单分析。
注:
h500.For给出了如何用fortran读取ASCII码资料h500.dat.
⏹FORTRAN
programsx1
implicitnone
integernx,ny,mo,yr
parameter(nx=37,ny=17,mo=12,yr=4)
realvar(nx,ny,mo,yr)
realat(nx,ny,mo),xd(nx,ny,mo,yr),sx(nx,ny,mo)
integeri,j,m,t,it,iy,irec
open(5,file='d:
\study\form\shixione\h500.dat')
doiy=1,4
dom=1,12
read(5,1000)
read(5,3000)((var(i,j,m,iy),i=1,nx),j=1,ny)
enddo
enddo
close(5)
!
计算气候场at
dot=1,12
doj=1,ny
doi=1,nx
at(i,j,t)=0
doit=1,4
at(i,j,t)=at(i,j,t)+var(i,j,t,it)
enddo
at(i,j,t)=at(i,j,t)/4
enddo
enddo
enddo
!
求距平场xd
dot=1,12
doj=1,ny
doi=1,nx
xd(i,j,t,1)=0
doit=1,4
xd(i,j,t,it)=var(i,j,t,it)-at(i,j,t)
enddo
enddo
enddo
enddo
!
求均方差场sx
dot=1,12
doj=1,ny
doi=1,nx
sx(i,j,t)=0
doit=1,4
sx(i,j,t)=sx(i,j,t)+(var(i,j,t,it)-at(i,j,t))**2
enddo
sx(i,j,t)=sqrt(sx(i,j,t)/4)
enddo
enddo
enddo
!
写入气候场
open(10,file='d:
\study\form\shixione\at.grd',form='unformatted',access='direct',recl=nx*ny)
irec=0
dot=1,12
irec=irec+1
write(10,rec=irec)((at(i,j,t),i=1,nx),j=1,ny)
enddo
close(10)
!
写入距平场
open(11,file='d:
\study\form\shixione\xd.grd',form='unformatted',access='direct',recl=nx*ny)
irec=0
doit=1,4
dot=1,12
irec=irec+1
write(11,rec=irec)((xd(i,j,t,it),i=1,nx),j=1,ny)
enddo
enddo
close(11)
!
写入均方差场
open(12,file='d:
\study\form\shixione\sx.grd',form='unformatted',access='direct',recl=nx*ny)
irec=0
dot=1,12
irec=irec+1
write(12,rec=irec)((sx(i,j,t),i=1,nx),j=1,ny)
enddo
close(12)
1000format(2i7)
2000format(37F6.2)
3000format(37f8.1)
4000format(37f7.2)
endprogramsx1
⏹运行结果:
⏹Grads文件
气候场
'reinit'
'enableprintd:
\study\form\shixione\at.gmf'
'opend:
\study\form\shixione\at.ctl'
'setgridoff'
'setgradsoff'
'setlat040'
'setlon60150'
'setlev500'
mon=1
while(mon<=12)
'sett'mon''
'dh'
'drawtitle1982year'mon'month'
'print'
'c'
mon=mon+1
endwhile
'disableprint'
;
距平场
'reinit'
'enableprintd:
\study\form\shixione\sx.gmf'
'opend:
\study\form\shixione\sx.ctl'
'setgridoff'
'setgradsoff'
'setlat040'
'setlon60150'
'setlev500'
year=1982
while(year<=1984)
mon=1
while(mon<=12)
'sett'mon''
'dh'
'drawtitle500hPa'year'year'mon'monthanomaly'
'print'
'c'
mon=mon+1
endwhile
year=year+1
endwhile
'disableprint';
均方差
'reinit'
'enableprintd:
\study\form\shixione\sx.gmf'
'opend:
\study\form\shixione\sx.ctl'
'setgridoff'
'setgradsoff'
'setlat040'
'setlon60150'
'setlev500'
mon=1
while(mon<=12)
'sett'mon''
'dh'
'drawtitle500hPa1982year'mon'monthMean-squareDeviation'
'print'
'c'
mon=mon+1
endwhile
'disableprint'
;
⏹运行结果:
上面图中只展示了部分而未全部添加
*实习二计算给定数据资料的简单相关系数和自相关系数
实习时间:
第10周周三1、2节
根据下表中年平均气温和冬季平均气温的等级数据进行下列计算:
1)计算两个气温之间的简单相关系数。
2)分别找出两个气温数据自相关系数绝对值最大的滞后时间长度。
(滞后长度τ最大取10)
要求:
实习报告中附出简单相关系数或自相关系数程序。
答案:
r=0.47
年平均气温在滞后长度j=7、冬季序列在j=4最大。
⏹FORTRAN
计算相关系数r
PROGRAMEXAM
IMPLICITNONE
INTEGER,PARAMETER:
:
N=20
INTEGERi,j,k,ty,tw,tyw
REAL:
:
avr_y=0,avr_w=0,sy=0,sw=0,rxy=0,max_y=0,max_w=0,max_yw=0
REALy(N),w(N)
DATAy/3.4,3.3,3.2,2.9,3.4,2.8,3.6,3.0,2.8,3.0,3.1,3.0,2.9,2.7,3.5,3.2,3.1,2.8,2.9,2.9/
DATAw/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/
REALsyy(N),sww(N),r(N),rty(N),rtw(N),rtyw(N),rxy_ty(N),rxy_tw(N),rxy_tyw(N)
!
求两数组平均值
DOi=1,N
avr_y=avr_y+y(i)
avr_w=avr_w+w(i)
ENDDO
avr_y=avr_y/N
avr_w=avr_w/N
!
简单相关系数
DOj=1,N
syy(j)=(y(j)-avr_y)**2
sy=sy+syy(j)
sww(j)=(w(j)-avr_w)**2
sw=sw+sww(j)
ENDDO
sy=sqrt(sy/N)
sw=sqrt(sw/N)
DOj=1,N
r(j)=((y(j)-avr_y)/sy)*((w(j)-avr_w)/sw)
rxy=rxy+r(j)
ENDDO
rxy=rxy/N
PRINT"(/'1970-1989年全年平均气温与冬季平均气温的简单相关系数rxy=',f5.2)",rxy
k=0
!
自相关系数
DOty=1,N/2
DOi=1,N-ty
rty(i)=((y(i)-avr_y)/sy)*((y(i+ty)-avr_y)/sy)
rxy_ty(ty)=rxy_ty(ty)+rty(i)
ENDDO
rxy_ty(ty)=rxy_ty(ty)/(N-ty)
rxy_ty(ty)=ABS(rxy_ty(ty))
IF(rxy_ty(ty)>max_y)THEN
max_y=rxy_ty(ty)
k=ty
ENDIF
ENDDO
PRINT"('全年平均气温绝对值最大自相关系数rxy_ty=',f7.4,/,'滞后时间长度k=',I2)",rxy_ty(k),k
k=0
DOtw=1,N/2
DOi=1,N-tw
rtw(i)=((w(i)-avr_w)/sw)*((w(i+tw)-avr_w)/sw)
rxy_tw(tw)=rxy_tw(tw)+rtw(i)
ENDDO
rxy_tw(tw)=rxy_tw(tw)/(N-tw)
rxy_tw(tw)=ABS(rxy_tw(tw))
IF(rxy_tw(tw)>max_w)THEN
max_w=rxy_tw(tw)
k=tw
ENDIF
ENDDO
PRINT"('冬季平均气温绝对值最大自相关系数rxy_tw=',f7.4,/,'滞后时间长度k=',I2)",rxy_tw(k),k
k=0
END
⏹运行成果:
*实习四求给定数据的一元线性回归方程
实习时间:
第12周周三1、2节
利用下表数据,以环流指标为预报因子,气温为预报量,计算气温和环流指标之间的一元线性回归方程,并对回归方程进行检验。
年份
气温T
环流指标
1951
0.9
32
1952
1.2
25
1953
2.2
20
1954
2.4
26
1955
-0.5
27
1956
2.5
24
1957
-1.1
28
1958
0
24
1959
6.2
15
1960
2.7
16
1961
3.2
24
1962
-1.1
30
1963
2.5
22
1964
1.2
30
1965
1.8
24
1966
0.6
33
1967
2.4
26
1968
2.5
20
1969
1.2
32
1970
-0.8
35
答案:
F=20.18>Fα=4.41,回归方程显著
programsx4
implicitnone
integeri
real:
:
x(20),y(20),f1=0,f2=0,b,avx,avy,b0,sx=0,sy=0,sxy=0,f,rxy
data(x(i),i=1,20)/32,25,20,26,27,24,28,24,15,16,24,30,22,30,24,33,26,20,32,35/
data(y(i),i=1,20)/0.9,1.2,2.2,2.4,-0.5,2.5,-1.1,0,6.2,2.7,3.2,-1.1,2.5,1.2,1.8,0.6,2.4,2.5,1.2,-0.8/
doi=1,20
f1=f1+x(i)*y(i)
enddo
avx=sum(x)/20!
求均值¦
avy=sum(y)/20
doi=1,20
f2=f2+x(i)**2
enddo
b=(20*f1-sum(x)*sum(y))/(20*f2-sum(x)**2)!
求¨®b
b0=avy-b*avx
print*,'b=',b
print*,'b0=',b0
print*,'y=',b0,b,'x'
doi=1,20
sx=sx+(x(i)-avx)**2
sy=sy+(y(i)-avy)**2
sxy=sxy+(x(i)-avx)*(y(i)-avy)
enddo
sx=sqrt(sx/20)
sy=sqrt(sy/20)
sxy=sxy/20
rxy=sx*b/sy
f=rxy**2*18/(1-rxy**2)
if(f>4.41)print*,'F=',f,'>Fα=4.41,回归方程显著
if(f<=4.41)print*,'F=',f,' End ⏹运行成果: *实习七计算给定数据的11年滑动平均和累积距平 实习时间: 第15周周三1、2节 利用数据ma.dat,编写11点滑动平均的程序,ma.for给出了阅读资料的fortran程序。 数据在文件夹中单独给出。 要求: 实习报告中附出程序,并给出原数据和滑动后数据的图形(1张图)和累积距平数据图形(1张图) programsx7 implicitnone integern,ih,nyear parameter(n=85,ih=11,nyear=1922) real: : x(n),x1(n-ih+1)=0,x2(n)=0,averx=0 integeri,j open(2,file='d: \study\form\shiyanseven\ma.dat') open(3,file='d: \study\form\shiyanseven\maresult.dat') open(4,file='d: \study\form\shiyanseven\accresult.dat') read(2,*)(x(i),i=1,n) doj=1,n-ih+1! movingaverage doi=1,ih x1(j)=x1(j)+x(i+j-1) enddo x1(j)=x1(j)/ih enddo doi=1,n-ih+1 write(3,*)x1(i) enddo doi=1,n! averageofx averx=averx+x(i) enddo averx=averx/n doi=1,n! accelarate doj=1,i x2(i)=x2(i)+(x(j)-averx) enddo enddo doi=1,n write(4,*)x2(i) enddo End ⏹图形显示: *实习八对给定的海温数据进行EOF分析 实习时间: 第16周周三1、2节 给出海表温度距平数据资料sstpx.grd,以及相应的数据描述文件sstpx.ctl,对其进行EOF分析,资料的时空范围可以根据sstpx.ctl获知。 数据在文件夹中单独给出,距平或者标准化距平处理后再进行EOF。 Zhunsst.for给出了如何读取资料, Ssteof.for为对距平或者标准化距平处理后的资料进行EOF分析。 要求: 实习报告中给出第一特征向量及其时间系数,并分析其时空特征。 programmain parameter(mo=12,my=43,nx=18,ny=12,mt=516) dimensionavf(mo,nx,ny),df(mo,nx,ny) dimensionsst(nx,ny,mt),sst3(nx,ny,mt) open(1,file='d: \study\form\shixieight\sstpx.grd',form='unformatted',access='direct',recl=nx*ny) irec=1 doit=1,mt read(1,rec=irec)((sst(i,j,it),i=1,nx),j=1,ny) irec=irec+1 enddo ! average doj=1,ny doi=1,nx dok=1,mo doit=k,mt,12 avf(k,i,j)=avf(k,i,j)+sst(i,j,it) enddo avf(k,i,j)=avf(k,i,j)/my enddo enddo enddo ! variance doj=1,ny doi=1,nx dok=1,mo doit=k,mt,12 df(k,i,j)=df(k,i,j)+(sst(i,j,it)-avf(k,i,j))**2 enddo df(k,i,j)=sqrt(df(k,i,j)/my) enddo enddo enddo ! standardizing doj=1,ny doi=1,nx dok=1,mo doit=k,mt,12 if(sst(i,j,it)==-999.0)then sst3(i,j,it)=-999.0 else sst3(i,j,it)=(sst(i,j,it)-avf(k,i,j))/df(k,i,j) endif enddo enddo enddo enddo ! outputfileopen(2,file='d: \study\form\shixieight\standard.grd',form='unformatted',access='direct',recl=nx*ny) irec=1 doit=1,mt write(2,rec=irec)((sst3(i,j,it),i=1,nx),j=1,ny) irec=irec+1 enddo close (2) close (1) end ⏹运行程序后: 得到zhunsst.grd文件,即图中standard 下面为老师给出程序,为运行方便将部分简略。 PROGRAMEOFPW PARAMETER(M=516,N=216,MNH=216,KS=-1,KV=10,KVT=2) PARAMETER(ff=-999.0,nx=18,ny=12) DIMENSIONF(N,M),A(MNH,MNH),S(MNH,MNH),ER(mnh,4),DF(N),V(MNH),AVF(N),evf(N,KVT),tCF(M,KVT),data(Nx,ny),nf(N) open(11,file='d: \study\form\shixieight\zhunsst.grd',form='unformatted',access='direct',recl=nx*ny) do132it=1,m read(11,rec=it)((data(i,j),i=1,nx),j=1,ny) do132jj=1,ny do132ii=1,nx kkkk=nx*(jj-1)+ii f(kkkk,it)=data(ii,jj) 132continue close(11) CALLTest1(n,m,ff,f,nf) write(*,*)'ok2' CALLTRANSF(N,M,F,nf,AVF,DF,KS) write(*,*)'ok3' CALLFORMA(N,M,MNH,F,A) write(*,*)'ok4' CALLJCB(MNH,A,S,0.00001) write(*,*)'ok5' CALLARRANG(KV,MNH,A,ER,S) write(*,*)'ok6' CALLTCOEFF(KVT,KV,N,M,MNH,S,F,V,evf,tcf,ER) write(*,*)'ok7' calltest3(N,ff,nf,evf,kvt) write(*,*)'ok8' open(21,file='d: \study\form\shixieight\evf.grd',form='unformatted',access='direct',recl=nx*ny) irec=0 do668kk=1,kvt irec=irec+1 668write(21,rec=irec)((evf(nx*(j-1)+i,kk),i=1,nx),j=1,ny) close(21) open(21,file='d: \study\form\shixieight\tcf.grd',form='unformatted',access='direct',recl=kvt) irec=0 do345it=1,m irec=irec+1 345write(21,rec=irec)(tcf(it,iik),iik=1,kvt) close(21) 106format(10f8.4) open(21,file='d: \study\form\shixieight\dats.dat') write(21,106)(er(iiii,3),iiii=1,kv) close(21) STOP END SUBROUTINETest1(n1,m,ff,f,nf) DIMENSIONF(N1,M) DIMENSIONnF(N1) doi=1,n1 nf(i)=0.0 enddo doi=1,n1 dok=1,m if(f(i,k).eq.ff)then f(i,k)=0.0 nf(i)=nf(i)+1 endif enddo enddo return end SUBROUTINETRANSF(n1,m,f,nf,avf,df,ks) DIMENSIONF(N1,M),AVF(N1) DIMENSIONDF(N1) DIMENSIONnF(N1)
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