气象场分布函数的求得方法--《气象随机场的分布函数及其转移矩阵》-（之4）

张学文

气象场分布函数的求得方法--《气象随机场的分布函数及其转移矩阵》-（之4）

张学文，2014/6/27-29

前面我们列举了在一个区域—例如新疆，在一个确定时刻，2013年8月3日09时的温度、风速、相对湿度的气象场的分布函数。现在具体讨论面对任意区域，如何求得气象场的分布函数的基本步骤，而过分具体的环节从略。

要计算一个有限的区域的气象变量的分布函数的基本要求是你确实具有对应地区的当时的气象资料或者有理论依据。现在讨论这四个情况下的气象场分布函数的求得问题：

1.       具有该时刻、该区域的各个气象站的资料的情况；

2.       已经有了该区域的标准经纬度格点上的气象资料；

3.       解读本区域的有关等值线并且再处理；

4.       从理论上推求。

下面分别谈谈求得这4类分布函数的基本思路。

1.       具有该区域的各个气象站的资料的情况。这就是说，你具有了某时刻（而不是历史资料的全部）该区域的相当多的N个气象站点的气象要素值。然后求对应区域的该气象要素的面分布函数。对这里问题的最简单的处理就是认为这N 个气象站均匀分布于我要统计的地区。这时区域的面积如果是A,那么每个气象站所代表的面积就是A/N。这时你只有统计（例如温度统计）具有不同温度T1，T2…占有的气象站的相对数量N1/N，N2/N，…，也就等价于统计了不同温度占有的相对面积S1，S2，…而有了不同温度对应的相对面积S1，S2，…也就知道了该气象场内该变量的相对分布函数了。在（之3）中我们给的5个分布函数的例子都是这样计算出来的（新疆区域具有的气象站数量大约是1500个）。但是需要注意，区域内的各个气象站的地理分布不均匀时，就需要为每个气象站所代表的面积（发言权）做加权求和。

2.       已经有了某时刻该区域的标准经纬度格点上的气象资料。现在比较容易搞到某时刻某区域的各个经纬度格点的上的气象变量的值。这时也可以按照上面的方法获得对应的分布函数。但是赤道上的每个格点所代表的面积显然与高纬度地区所代表的面积是不同的。而标准经纬度格点所代表的面积是可以事先求得而长期应用的。显然每个格点所代表的相对面积与该格点所在的纬度的正弦成正比例。据此不难求得对应的面积订正系数。其细节这里就不展开说明了。

3.       解读本区域的有关图上的等值线并且再处理。如果分析的区域不很大，即在地里地图上跨越的纬度不大，而在地理底图上有气象变量的等值线，那么直接根据这些等值线就可以计算分布函数。其典型代表是从本区域的多年平均降水图上求算不同雨量笼罩的面积（雨量-面积关系）。在过去这依靠一种称为求积仪的小仪器把指针沿对应的等雨量线走一圈，它就显示这个闭合线以内的面积。而现在这种计算就转移到对应的电脑软件去处理电脑中的雨量图或者其他等值线（包括卫星图片）了。本文后面附了我们曾经粗略处理的中国每日雨量图和它对应的降水总量的分布函数，算是一个例子（算例我做了600多个）。

4.       从理论上推求。虽然我们把此类“场”统一称为气象随机场，但是非随机的场，也可以看作是随机场的特例。在气象领域也确实有一些气象场的分布函数是可以从有关理论上推求出来而不必直接依赖气象观测资料。我们要在随后的（之5）中专门讨论它们的具体例子。

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附：中国区域的降水量场的分布函数示例：2014年6月7日-8日的24小时中国不同雨量占有的相对面积表，即它以表的形式表达气象场的分布函数

中国每天降水资源总量与笼罩面积报告-2014年6月7日

2014年6月7日08时到2014年6月08日08时(合计24小时)中国在40%的面积上形成的降水资源量是285亿吨(雨雪)。.不同降水量占有的相对面积见附表.分析：张学文,资料

注:过去的资料是22小时的降水量.但是今天2014.6.8(以后)是24小时的降水量的汇总.

http://image.weather.gov.cn/product/2014/201406/20140608/GISP/medium/SEVP_NMC_GISP_S99_EE0_ACHN_LNO_P9_20140608000000000.JPG?v=1402197951192

2014年6月7日08时-2014.06.08.08时			中国大陆国土=	0.95	*10^10平方米
雨量下限	雨量上限	平均雨量mm	相对面积%	相对面雨量	百亿立方米
0	0	0	60	0	0
0	10	3.33333333	31	1.03333333	0.98166667
10	25	15	6	0.9	0.855
25	50	33.3333333	2.8	0.93333333	0.88666667
50	100	66.6666667	0.2	0.13333333	0.12666667
		0		0	0
		0		0	0
		0		0	0
		0
	合计		100	3	2.85
	平均降水量3毫米
	全国降水量285亿吨
	降水覆盖相对面积40%

                               
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denghaijun

“新疆区域具有的气象站数量大约是1500个”，这么多啊，我们在中国气象数据共享网站上只能下载到70多个，还是二级核心用户。

张学文

denghaijun 发表于 2014-6-29 22:26
“新疆区域具有的气象站数量大约是1500个”，这么多啊，我们在中国气象数据共享网站上只能下载到70多个，还 ...

80年代新疆天气预报分析的气象站数量是54个，而现在大量搞自动气象站。来了大量数据不知道如何和分析，还不愿意公开。我作为局外人去年分析了1年 （每天计算分布函数），可今年不公开了。

denghaijun

张学文 发表于 2014-6-30 09:51
80年代新疆天气预报分析的气象站数量是54个，而现在大量搞自动气象站。来了大量数据不知道如何和分析，还 ...

恩，新疆的气象站分布在绿洲居多，沙漠和高山上分布太少了，