原创《基于ARIMA模型和GM模型的全球变暖和台风强度的相关性分析》：这是一篇与全球变暖论文范文相关的免费优秀学术论文范文资料,为你的论文写作提供参考。
摘 要：飓风是非常具有破坏性的,往往造成数百人死亡,偶尔成千上万的人.许多气象学家都认为,近几十年来,地球表面出现全球变暖（大约半摄氏度）,而且这种趋势可能会持续下去.全球变暖与台风有很强的相关性.[1]用数学方法预测未来台风的变化具有重要意义.本文将根据1949 2015年全球平均气温和1949 2015年为西北太平洋台风最低气压来探讨全球变暖与台风强度的相关性,考虑到多种气象现象与气象要素之间的滞后性,台风资料滞后一年.[2]
首先,针对这个问题,考虑到中国台风强度不适用,选用台风中心最低气压值代表台风强度.台风频率也是台风强度的重要参数,因为台风是海陆空协调和能量释放的过程.数据采用MATALB软件处理,获得年度台风频率和台风最强中心最低气压. SPSS软件用于分析数据,这些数据之间存在相关性和滞后性.
其次,考慮到全球平均气温,台风最低气压和台风频率是时间序列过程.应用时间序列分析中的ARIMA模型.对于未来的变化,由于数据量小,灰色系统被用来预测.预测结果显示未来气温将持续上升,台风强度将下降.
最后,由于大部分研究台风是用数值模式计算的,所以没有很有效的简单公式,采用相对简单的线性回归分析.
关键词：相关系数分析法；台风强度；ARIMA模型；灰色预测；线性回归
据统计,十九世纪初,全球气温开始出现升温趋势,其升温趋势越来越明显,众所周知,沿海地区每年都会受到台风的袭击.每当台风来临,将给当地居民带来不可估量的损失,并带来严重的后果.目前台风预测只能预测台风发生后的台风路径和强度,无法预测台风何时发生.鉴于台风造成的严重危害,我们有必要及时了解全球气温变化与台风活动的关系.并寻求一种合理的方式来减少它的影响.
1 Pearson相关系数分析法
Pearson系数用于反映两个变量的相似度,可以用来计算两个向量的相似度.[3]计算公式如下：
分子是协方差,分母是两个变量的标准差的乘积. 当两个变量的线性关系增强时,相关系数趋于1或1. T检验可以用来检验相关系数是否显着.当T小于t（n2）时,相关系数显着. 通过计算数据的Pearson系数并测试相关性,可以获得数据.
2 Spearman相关系数分析法
3 自回归积分滑动平均（ARIMA）与灰色预测（GM）模型
利用自回归和滑动平均法对温度和台风强度进行预测.首先,将按照时间顺序排列的一组观测值定义为时间序列,时间序列模型最重要的特征是识别观测之间的依赖关系. 这是一个动态模型,因而可以应用于动态预测.而传统广泛使用的时间序列分析方法ARIMA（自回归求和移动平均）方法,其基本思想是：对于非平稳时间序列,使用几次差分（称为“求和”）使其成为平稳序列.接着,用ARMA（p,q）模型对平稳序列进行建模,然后通过逆变换做到到原始序列. 用一个数学公式来表示这样一个ARIMA（p,d,q）过程如下：
GM模型是通过生成原始数据而创建的微分方程. 灰色理论是将不规则的原始数据转换成规则的生成序列并进行重构,所以GM模型实际上是生成序列模型,一般用微分方程描述[1,2]. 由于GM模型的解是微分方程和指数曲线的解,因此生成序列需要增量且接近指数曲线. 电力系统负荷本身是正的,然后在累积发电之后变成递增的顺序.
4 结果
采用SPSS软件进行Pearson,Kendall和Spearman相关分析以及两组数据的检验,考虑到多种气象现象与气象要素之间的滞后性,台风资料滞后一年.结果显示：在显著水平为0.05的前提下,全球平均气温与台风最低气压通过显著性检验.
在SPSS软件中输入全球平均温度数据,经过反复调试,ARIMA模型设置为（1,1,0）,此时R的平方达到了0.833,拟合度较好,AR系数为0.344,在显著水平为0.01情况下,通过显著性检验,同时残差的ACF和PACF图显示较为平稳,所以ARIMA（1,1,0）是合理的.如下图所示：
拟合结果表明拟合效果很好. 以下是未来全球平均温度的灰色系统的结果：
从1949年到2015年,灰色系统拟合程度较好.预测显示,全球平均气温将上升,到2082年,灰色系统预测全球平均气温将上升0.9摄氏度左右,台风数量将下降到每年约9次,而台风的最低气压将上升,到2082年,灰色系统预测最低气压的最大日期为26hpa. 需要说明的是,气压上升意味着台风强度的下降,台风的未来可能会减少.
5 结论
通过分析结果,全球气温与当年飓风的最大强度,正压强度和温度有一定的联系,由于飓风的形成以及海平面温度滞后引起的温度变化,所以当气压与上年的温度相比增强.台风频率与年平均气温呈负相关.对于气温,飓风中心低压和飓风频率估计,预测的温度逐渐上升,而飓风中心最低气压上升,飓风频率下降. 总体而言,可以做到出结论,飓风强度随着温度的升高而降低.
参考文献：
[1]吴立广.全球变暖背景下热带气旋强度变化趋势的研究[C].全国热带气旋科学讨论会,2009.
[2]吴胜安,周广庆,穆松宁.中高纬度印度洋海温与西北太平洋夏季台风生成数的相关性[J].气候与环境研究,2013,18（2）：243250.
[3]黄毅,聂文志.Pearson相关系数分析法在西太平洋副高特征量分析中的应用[C].中国气象学会年会,2013.
[4]万黎,毛炳启.Spearman秩相关系数的批量计算[J].环境保护科学,2008, 34（5）：5355.
全球变暖论文参考资料：
结论：基于ARIMA模型和GM模型的全球变暖和台风强度的相关性分析为关于全球变暖方面的的相关大学硕士和相关本科毕业论文以及相关全球变暖论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料下载。
