Giáo trình Xử lý số liệu khí tượng và dự báo thời tiết bằng phương pháp thống kê vật lý: Phần 2

Giáo trình Xử lý số liệu khí tượng và dự báo thời tiết bằng phương pháp thống kê vật lý: Phần 2 cung cấp cho người đọc những kiến thức về cơ sở toán học và một số kết quả ứng dụng của các phương pháp thống kê trong dự báo thời tiết. Mời các bạn cùng tham khảo để biết thêm những nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Xử lý số liệu khí tượng và dự báo thời tiết bằng phương pháp thống kê vật lý: Phần 2 CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP XÂY DựNG CÁC GIẢN Đ ồ s ử DỤNG TRONG Dự BÁO THỜI TIẾT 3.1. NGUYÊN TẮC CHUNG CỦA PHƯƠNG PHÁP THỐNG KÊ Dự BÁO THỜI TIẾT Dự báo thời tiế t là dự đoán trước các y ếu tố k h í tượng và các hiện tượng thời tiết xảy ra ỏ một điểm hay một khu vực mà ta quan tâm . Đê dự báo được các y ếu tố khí tượng trong tường lai bằng phương pháp th ốn g kê ta phải dùng các yếu tố kh í tượng ở thời điểm hiện tại và quá khứ làm nhân tố dự báo. Ta ký hiệu các nh ân tố dự báo là X các yếu tô dự báo là Y. ơ đây X và Y là véc 'tơ n chiều. X = {X, ,x2,...,xn} Y = {Y ,,Y a ,...,Y J . T rong các công thức trên Xị ,X 2,...,X n là các nh ân tố dự báo cụ thể, còn Yj ,Y 2 là giá trị của yếu tố cần dự báo. V iệc xác định các n h ân tố (iự báo và yếu tố dự báo phải theo m ột y êu cầu n h ấ t định. Các yếu t ố dự báo được chọn phải là đại lượng n h ấ t định, xác định vào kỳ quan trắc n h ấ t định. Người ta thường sử dụng các yếu tố dự báo ở dạng sau: - Yếu tô' dự báo lảsự xu ất h iện hoặc không x u ấ t h iện hiện*tượng. T h í dụ sử dụng sô liệu 7 h sá n g để dự báo x u ấ t hiện giôn g tạ i m ột địa điểm xác định trong kh oản g 12 giò kể từ trưa. - Yếu tố dự báo là độ lớn của đại lượng, trường hợp này để dự báo đối vâi đại lượng luôn xảy ra. Thí dụ th eo sô liệu 19 h để dự báo n h iệt độ th ấp nhất trong đêm . Chọn các n h ân tố dự báo là công việc khó khăn. N ếu chọn đúng các n h â n tố dự báo thì dự báo s ẽ có k ế t quả tốt, ngưòi ta chọn sao cho các nhân tố dự báo là các biến sô của y ếu tố dự báo. Sự phụ thuộc này càn g lớn thì k ết quả dự báo cà n g tốt. Trong trường hợp không có các n h á n -tố nói trên thì người ta chọn dựa vào kinh nghiệm dự báo lựa chọn và tổ hợp các nhân t ố dự báo. S ố liệu phải được chọn th eo các chu kỳ. Độ dài của chuỗi phụ thuộc vào tần số x u ấ t h iện hiện tượng, sự biến động của điểu kiện đã qua, số nhân tố dự báo được dùng. S a u khi chọn được yếu tố dự báo và các nh ân tố dự báo ta xây dựng mối quan h ệ giữa ch ú n g dưới dạn g hàm tu y ến tính. Y =C0+C,X1+C2X2+ C3X3 + + c nx n (3 . 1 ) hoặc dưới dạng h àm phi tuyến. Y = a +bX]+eX2+ dX,X 2+ (3.2) T rong thực t ế người ta thường sử d ụ n g m ối quan hệ dưói dạng đồ thị: Loại 1 nhân tô dự báo: Ta biểu diễn m ột trục là nhân tố dự báo còn trục kia là y ếu tố dự báo. Mỗi cặp (Y ,x ,) xác định m ột điểm trên m ặt phẳng. 77 Y H ình 3.1. Biểu dhển m ối quan hệ của các nhãn tố dự báo và các yếu tô dự báo Loại h ai n h ân tố dự báo: ta biểu diễn mỗi trục là một nhàn tố dự báo còn giá trị yếu tố dự báo được g h i v à o điểm (Xj,X 2 ) của mặt phẳng. Sau đó ta vẽ các đường đ ẳ n g trị của Y (h ìn h 3.1). Trường hợp n h iều n h ân tố thì ta k ế t hợp các nhân tố đó lại. Thí dụ có 4 nhân tô 'x , , X2, X3, X 4 thì k ế t hợp X | và x 2cho ta Y! 2, kết hợp x 3, X 4, cho ta Y 34 kết hợp Y, 2v à Y 34 cho ta yếu tố dự báo Y. Cách tiến hàn h cũng như trường hợp hai nhân tố dự báo ỏ trên. T ất n h iên trên đồ thị có những điểm tương ứng với trường hợp riêng không th eo quy luật. N h ữ n g trường hợp này phải k h ả o sá t riêng. Sau khi khảo sá t riông rồi mới q u yết định để lại hay bỏ đi. Sử d ụ n g phương pháp cỉồ thị có ưu điểm là nó biểu diễn mối quan hệ rõ ràng, việc chọn và biểu diễn m ối quan hệ giữa nhân tố dự báo và yếu tố dự báo tương đối tự do, ta có th ể đán h giá được mức độ phù hợp của nhân tố ảnh hưởng và yếu Lô dự báo, dề dàn g hoàn th iện p h ư ơng pháp dự báo. Đ ể đánh giá kết quả dự báo ta phải áp d ụ n g phương pháp trên m ột m ản g s ố liệu lón sau đó (lánh giá theo công thức: (3.3) T -D ở đây F - là sô lần dự b áo đúng T- là tổn g s ố lầ n dự báo D - là s ố dự báo đ ú n g th eo khí hậu s - là mức độ dự bảo đúng của phương pháp dự báo. s = 1 k h i dự báo đ ứ n g cả (F = T ) và s = 0 khi dự báo dạt kết quả dự báo theo chuẩn khí hậu. 3.2. Dự• BÁO S ựI XUẤT HIỆN • VÀ KHÔNG XUẤT HIỆN • HIỆN • TƯỢNG • Dự báo sự x u ấ t h iệ n h iện tượng Y giả sử ta chọn hai nhân tố dự báo là Xj và X 2 . Trước h ế t ta ph ải xem việc chọn các nhân tố X] và X2 đã hợp lý chưa. Đ e giải quyết vấn để n ày cần x ...