ISSN 1004-4965

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华南热带气旋相关物理量场的线性及非线性统计分析研究

谭金凯 刘合香 陈燕璇

谭金凯, 刘合香, 陈燕璇. 华南热带气旋相关物理量场的线性及非线性统计分析研究[J]. 热带气象学报, 2017, 33(1): 119-126. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.01.013
引用本文: 谭金凯, 刘合香, 陈燕璇. 华南热带气旋相关物理量场的线性及非线性统计分析研究[J]. 热带气象学报, 2017, 33(1): 119-126. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.01.013
Jin-kai TAN, He-xiang LIU, Yan-xuan CHEN. THE LINEAR AND NONLINEAR STATISTICAL STUDY OF WESTERN PACIFIC PHYSICAL FIELD WITH TROPICAL CYCLONES IN SOUTH CHINA[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2017, 33(1): 119-126. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.01.013
Citation: Jin-kai TAN, He-xiang LIU, Yan-xuan CHEN. THE LINEAR AND NONLINEAR STATISTICAL STUDY OF WESTERN PACIFIC PHYSICAL FIELD WITH TROPICAL CYCLONES IN SOUTH CHINA[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2017, 33(1): 119-126. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.01.013

华南热带气旋相关物理量场的线性及非线性统计分析研究

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.01.013
基金项目: 

国家自然科学基金 41665006

国家自然科学基金 41465003

国家自然科学基金 11561009

广西科学研究与技术开发项目 1355010-8

广西科学研究与技术开发项目 桂科合1599005-2-13

广西研究生教育创新计划项目 YCSZ2015185

详细信息
    通讯作者:

    刘合香, 女, 山东省人, 教授, 研究方向为:概率统计、数学模型、自然灾害风分析。E-mail: hx_post@163.com

  • 中图分类号: P444

THE LINEAR AND NONLINEAR STATISTICAL STUDY OF WESTERN PACIFIC PHYSICAL FIELD WITH TROPICAL CYCLONES IN SOUTH CHINA

  • 摘要: 选取西太平洋海平面温度场、海平面气压场、500 hPa位势高度场作为物理因子场,并普查计算1949—2013年影响我国华南地区的热带气旋的年均频数、年均最低气压、年均最大风速作为相关物理量场。对因子场分别应用主成分分析 (PCA) 与核主成分分析 (KPCA) 算法进行主成分提取,在此基础上,对因子场的前六主成分进行功率谱估计与凝聚谱分析。最后,利用典型相关分析 (CCA) 与核典型相关分析 (KCCA) 算法对因子场与物理量场进行典型相关分析。结果表明,基于非线性的KPCA算法提取出西太平洋物理因子场前六成分的解释方差贡献率,均高于PCA算法;海温场、海压场、高度场的第一成分各自存在大概18年的周期性振荡变化,同时,在周期为2~3年的范围内,这三者的振荡频率的互相关性最强;而因子场与物理量场的非线性典型相关系数,明显高于线性典型相关系数。

     

  • 图  1  SST、SLP、HGT的前六个主成分解释方差贡献率

    图  2  SST、SLP、HGT的前六主成分功率谱估计曲线

    图  3  CCA与KCCA的变量散点图及回归曲线

    表  1  SST、SLP、HGT的前六个主成分解释方差贡献率 (%)

    主成分数 1 2 3 4 5 6
    SST KPCA 73.55 12.44 8.08 3.44 1.34 1.16
    PCA 70.97 12.00 7.84 3.42 1.25 1.08
    SLP KPCA 86.32 6.61 4.24 1.07 0.97 0.79
    PCA 85.05 5.80 4.26 0.98 0.86 0.64
    HGT KPCA 83.14 8.64 3.87 2.33 1.33 0.68
    PCA 82.93 8.48 3.81 2.29 1.30 0.56
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    表  2  SST、SLP、HGT的功率谱估计

    L
    T
    0
    1
    18
    2
    9
    3
    6
    4
    4.5
    5
    3.6
    6
    3
    7
    2.6
    8
    2.3
    9
    2
    Pk 0.203 8 0.274 0 0.110 4 0.070 7 0.046 3 0.039 4 0.057 4 0.071 6 0.081 9 0.044 1
    SST P 0.203 7 0.274 0 0.110 4 0.070 7 0.046 3 0.039 4 0.057 4 0.071 6 0.082 0 0.044 1
    ${\tilde P}$ 0.372 1 0.333 9 0.257 7 0.190 9 0.144 9 0.115 3 0.096 7 0.085 5 0.079 4 0.077 5
    Pk 0.175 6 0.230 3 0.094 0 0.097 1 0.1174 0.106 3 0.068 8 0.042 6 0.044 0 0.023 4
    SLP P 0.175 5 0.230 2 0.094 0 0.097 3 0.117 4 0.106 3 0.068 8 0.042 6 0.044 0 0.023 4
    ${\tilde P}$ 0.381 1 0.339 8 0.259 0 0.189 8 0.143 0 0.113 3 0.094 7 0.083 6 0.077 6 0.075 8
    Pk 0.166 4 0.217 6 0.094 2 0.090 8 0.099 5 0.094 1 0.078 8 0.075 1 0.060 8 0.022 1
    HGT P 0.172 9 0.220 3 0.093 3 0.100 7 0.110 2 0.095 5 0.070 2 0.062 9 0.053 2 0.020 3
    ${\tilde P}$ 0.404 3 0.354 5 0.261 7 0.186 7 0.138 2 0.108 3 0.089 9 0.079 0 0.073 3 0.071 4
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    表  3  因子场凝聚谱估计

    T 18 9 6 4.5 3.6 3 2.6 2.3 2
    Rk 0.223 8 0.036 2 0.037 7 0.003 8 0.304 4 0.510 1 0.6119 0.474 1 0.446 2
    SST-SLP R 0.223 6 0.035 9 0.037 4 0.003 7 0.304 0 0.510 4 0.611 5 0.474 0 0.446 9
    F 3.031 7 0.587 5 0.271 5 0.166 4 5.646 0 12.76 4 20.728 13.502 12.26 5
    Rk 0.490 6 0.170 6 0.232 4 0.133 3 0.199 5 0.219 9 0.2939 0.107 9 0.001 0
    SST-HGT R 0.529 0 0.149 6 0.236 5 0.146 2 0.266 8 0.340 4 0.415 8 0.180 4 0.025 0
    F 15.218 2.810 0 5.409 9 3.652 3 6.120 1 10.290 15.406 6.188 0 2.016 4
    Rk 0.292 5 0.285 1 0.496 6 0.718 8 0.793 3 0.565 0 0.397 6 0.304 0 0.243 4
    SLP-HGT R 0.374 1 0.359 2 0.571 7 0.759 9 0.8120 0.646 6 0.479 8 0.324 9 0.251 5
    F 7.385 2 6.736 7 14.627 32.701 51.304 25.460 14.958 5.269 8 1.310 2
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    表  4  KCCA与CCA的典型相关系数及检验

    主成分 1 2 3
    CCA r 0.602 6 0.199 5 0.052 2
    χ2 29.427 2.579 5 0.162 4
    KCCA r 0.638 2 0.456, 2 0.367 1
    χ2 53.621 22.495 8.613 0
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-08-03
  • 修回日期:  2016-07-28
  • 刊出日期:  2017-02-01

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