判断大气要素场相似度的相似面积比方法
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  • 英文篇名:Similarity-Area-Ratio Method for Determining Similarity of Atmospheric Data
  • 作者:何邓新 ; 邵爱梅
  • 英文作者:HE Dengxin;SHAO Aimei;Key Laboratory for Semi-Arid Climate Change of the Ministry of Education,College of Atmospheric Sciences,Lanzhou University;
  • 关键词:相似 ; 标准化 ; 海明距离 ; 相关系数 ; 相似面积比
  • 英文关键词:Similarity;;Normalization;;Hamming distance;;Correlation coefficient;;Similarity area ratio
  • 中文刊名:GYQX
  • 英文刊名:Plateau Meteorology
  • 机构:兰州大学大气科学学院半干旱气候变化教育部重点实验室;
  • 出版日期:2014-06-28
  • 出版单位:高原气象
  • 年:2014
  • 期:v.33
  • 基金:气象行业科研专项(GYHY201206009);; 国家重点基础研究发展计划(973)项目(2013CB430102);; 国家自然科学基金项目(41275102);; 兰州大学中央高校基本科研业务费专项资金(lzujbky-2013-k16)
  • 语种:中文;
  • 页:GYQX201403008
  • 页数:8
  • CN:03
  • ISSN:62-1061/P
  • 分类号:77-84
摘要
目前常用的相似量一般是对样本差异的一个平均意义上的描述,在判断样本相似时难免受到个别过大或过小的样本因子的影响。针对这个问题,提出一种新的相似性度量方法——相似面积比方法,试图从全局的角度来考虑样本相似的选取问题。首先将原始数据标准化,根据对样本间距离的统计分析确定一个判断相似的阈值,然后计算两个样本中距离小于阈值的面积与总面积的比来判定两个样本的相似程度,最后利用2001 2011年冬季00:00(世界时)NCEP FNL温度、高度和风场的全球分析资料对该方法进行了验证。结果表明,数据标准化后可以得到值域范围大致相同的无量纲变量场,有利于多层次多变量的综合性相似判据的建立;与海明距离、相关系数相比,相似面积比选取的相似样本和基准样本在分布形态上较为接近,但相似面积比对高纬地区的相似判断较弱。基于上述三种相似性方法,利用1948 2013年NCEP月平均温度再分析资料进行长期天气预报试验表明,三种方法在相似样本的选取上有一定数量的重合率;从相似预报效果来看,相似面积比方法最好,海明距离方法次之,相关系数方法较差。
        The common similarity method describes the difference of data samples in terms of an average. It can suffer from the effect of several extreme sample factors. For this reason,a new similarity method called similarity area ratio is developed to determine the similarity in a global view. In this method,the non-dimensional variables are generated by using a normalization procedure on atmospheric data. The threshold in the criterion of similarity is estimated from the analysis on the distance of samples. And the similarity degree is determined by the ratio of the area where the distance between sample factors is less than the threshold to total area of sample factors.The data including temperature,height,and wind at 00: 00 UTC in the winter from 2001 to 2011 is used to test the validity and efficiency of the similarity-area-ratio method. The results show the range of non-dimensional variables is consistent with each other. It is helpful to build a combined criterion of similarity that combines many atmospheric elements at all pressure levels. Different from the results from Hamming distance and correlation coefficient,the similarity sample selected by the similarity-area-ratio method is optimal. However,this similarity is not better than the other two similarity methods in high-latitude region. The long-term predictions based on these above three similarity methods are performed with monthly mean temperature data from 1948 to 2013 to further test their efficiency. The results show that the similar sample selected by these methods is same for some references. The frequency of the best forecasts with similarity-area-ratio method is higher than that with the other similarity methods.
引文
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