[发明专利]一种基于析因设计分析ENSO指数和降水相关关系方法

说明书

本发明公开了属于气候遥相关技术领域的一种基于析因设计分析ENSO指数和降水相关关系方法。包括以下步骤：1、搜集ENSO指数以及研究区域的降水数据；2、将研究区域的降水数据处理成沿时间序列和空间位置的月均值、月极值以及月异常值降水矩阵；3、计算各因子以及因子间的交互作用对响应变量的影响，筛选出影响最大的因子以及因子水平，确定特定区域的ENSO指数与降水指标最显著相关的因子组合；4、将ENSO指数排列成与降水指标时间序列一一对应且比降水指标提前1到l个月的矩阵；5、通过t‑test公式来检验相关关系。本发明解决了ENSO指数与不同地区降水相关关系之间不确定性的问题；能够分析不同因子之间交互作用对相关关系的影响。

技术领域

本发明涉及气候遥相关技术领域，尤其涉及一种基于析因设计分析ENSO指数和降水相关关系方法。

背景技术

厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)现象主要指赤道附近太平洋海表面温度的异常变化，当海洋表面温度异常升高时，称为厄尔尼诺现象，当海洋表面异常降低时，叫做拉尼娜现象。由于海温异常，海面上的气压变动，ENSO通过影响沃克环流，不仅直接影响太平洋周边地区的降雨，还会以遥相关间接地影响到全球地区。例如在厄尔尼诺年(如1997-1998年)，我国南方夏季暴雨频发，造成严重洪涝灾害，相反我国北方出现干旱；在拉尼娜年正好相反，我国会出现南旱北涝的现象。为了研究ENSO现象，赤道附近的太平洋被划分出了4个重要的区域：NINO1+2(0°-10°S,90°W-80°W)，NINO3(5°N-5°S,150°W-90°W)，NINO4(5°N-5°S,160°E-150°W)，NINO3.4(5°N-5°S,170°W-120°W)。有多种指数可以定义ENSO现象，如四个区域的海平面温度及其异常值，海洋尼诺指数(ONI，指NINO3.4区域连续三个月海表面温度的异常值)，南方涛动指数(SOI，指塔西提和达尔文站月平均海平面气压的差值)，向外长波辐射(OLR，指160°E-160°W区域地球向外发射的长波辐射)等等。

由于ENSO指数与各个地区的降水存在着不同的响应关系，可能是线性关系，也可能是非线性关系；ENSO指数可能与降水异常值关系显著，也可能与降水极值或降水总量关系显著；因与赤道东部太平洋距离的远近，响应关系可能存在滞后性，也可能不存在滞后性，若存在滞后性，各个地区的滞后时效可能有所不同。简而言之，ENSO指数与各地降雨之间的关系存在不确定性。

因此，需要研发一种基于析因设计的方法，来分析不同因子组合下ENSO指数与降水遥相关关系的方法。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于析因设计分析ENSO指数和降水相关关系方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：搜集ENSO指数数据以及研究区域的降水数据；

步骤2：将步骤1中研究区域的降水数据处理成沿时间序列和空间位置的月均值月极值P_max以及月异常值P_anom降水矩阵；

步骤3：根据不同的研究区域进行三因子多水平析因设计，计算各因子以及因子间的交互作用对相关性系数的影响，筛选出影响最大的因子以及因子水平，确定特定区域的ENSO指数e_q与降水指标p_q最显著相关的因子组合，其中q＝1,2,…,n,n为时间序列的长度；

步骤4：针对步骤3中筛选出的因子水平，将ENSO指数排列成与降水指标时间序列一一对应且比降水指标提前1到l个月的矩阵其中l表示滞后的月份；再根据筛选出的相关关系水平计算相关性系数；

步骤5：通过t-test公式来检验相关关系，步骤3中筛选出的因子组合及水平，以及步骤4中确定的滞后的月份是否显著；根据t分布查找计算出的t(l)对应的p值，若p≤0.05，则检验通过，研究区域的空间位置的降水指标与ENSO指数相关关系显著，二者之间存在滞后性；若p＞0.05，则检验不通过，研究区域的空间位置的降水指标与ENSO指数相关关系不显著，二者之间不存在滞后性。