Погода и атмосферно-океанические осцилляции

ПОГОДА ПРОГНОЗ
ПОГОДЫ		 КАРТЫ
ПОГОДЫ		 АЭРОПОРТЫ ОБЛАКА ПТИЦЫ Библио-
тека		 Полезные
ссылки		 FAQ о погоде ФОТО Метео-
клуб
Главная Карта сайта     КАРТЫ ПОГОДЫ для профессионалов ИНФОРМЕРЫ ПОГОДЫ ПУБЛИЦИСТИКА
Добавить в Избранное Написать нам Автор сайта Лирика
Долгосрочный прогноз Термограф Метеограммы (графики погоды)  

Полезные ссылки:
Метеоцентр.Азия - наш сайт с высокодетализированными прогнозами погоды по пунктам Pоссии и мира
Облегчённая версия Метеоклуба (для смартфонов)

Погода и атмосферно-океанические осцилляции

Сейчас в Метеоклубе:
Участников - 1 [ Aleks UK ] 		Максимальное одновременное количество посетителей: 308 [2 Ноя 2013 22:42]
Гостей - 296 / Участников - 12

 - Начало - Ответить - Статистика - Pегистрация - Поиск -

МЕТЕОКЛУБ : независимое сообщество любителей метеорологии (Европа и Азия) : ФОРУМ О ПОГОДЕ И ПРИРОДЕ / FAQ - вопросы о погоде / Погода и атмосферно-океанические осцилляции
Автор Сообщение
sim
Участник

# Дата: 22 Авг 2009 00:55


Здравствуйте,

У меня такой вопрос, во многих научных статьях используются индексы атмосферно-океанических осцилляций, например Арктической, Тихоокеанской, Северо-Атлантической и других, являющиеся как я понимаю, неким интегральным климатическим показателем. Причем эти явления имеют глобальное влияние. Так вот вопрос следующий, как определить какая из осцилляций оказывает самое значительное влияние на определенную территории (меня интересует северо-западный прикаспий)?

Сразу предупрежу - я не специалист по климату и только пытаюсь разобраться в этом для своих задач. Готов ответить на наводящие вопросы.

zzann
Участник

Севастополь 		# Дата: 22 Авг 2009 07:25


sim
Корреляцию посчитать. Вот например зимние осадки на Украине (и не только) коррелируют с зимним индексом NAO с коэффициентом корреляции -0.7.

yogimax
Участник

Баргтехайде, Германия 		# Дата: 22 Авг 2009 10:02


Именно, отрицательный индекс NAO связан с наднорменными осадками на юге Европы, в том числе наверное и в Прикаспий, а положительный индекс наоборот приносит мало осадков на юге Европы, и много осадков в район Балтики и Скандинавии.

Corvus
Автор сайта

###Corvus### 		# Дата: 22 Авг 2009 10:15


пытаюсь разобраться в этом для своих задач

меня интересует северо-западный прикаспий
sim

Добрый день!

Если не секрет, можете подробнее рассказать о своих задачах?

sim
Участник

# Дата: 24 Авг 2009 10:19


Спасибо за ответы. Как именно посчитать я понимаю, тут проблем нет. Однако, моё затруднение состоит в интерпретации данных и нуль-гипотезе. Как я догадываюсь, в этом районе возможно влияние нескольких осцилляций и здесь могут получиться некие наложения их эффектов. Например, в этом районе я нашел некоторые упоминания о связи с NAO, ENSO и AO.

Хотя он и встречается повсеместно, в науке не очень приветствуется т.н. фишинг, то есть, покидали все индексы в кучу и посчитали все корреляции, где всплыло больше, про то и пишем. Перед расчетами необходимо некоторое б.м. стройное объяснение, что например NAO - наиболее сильный движущий фактор погодообразования. (Это - мысль вслух, разумеется подходы у всех разные). Собственно в этом и был вопрос, возможно ли априори сказать, что такая то осцилляция - основная в климатообразовании данного региона или этого сказать нельзя?

zzann, yogimax: видите ли, часть моего смущения и заключается в том, что корреляции между NAO и собственно осадками в моём районе - слабые, меньше 0.3. С другой стороны, если корреляция велика, то смысла использовать NAO нет совсем, тем более, что использование связанных переменных противоречит одной из предпосылок регрессионного анализа.

Corvus: Я произвел оценку площадей сгоревших территорий за 23 года, теперь я хочу сделать статистический анализ движущих факторов. Согласно литературе, климатические индексы иногда показывают корреляции лучшие чем непосредственно осадки или температура (за определенные периоды разумеется).

Shadow
Участник

Санкт-Петербург 		# Дата: 24 Авг 2009 10:36


sim
Я произвел оценку площадей сгоревших территорий за 23 года

А, простите, чему в Прикаспии гореть? Там либо плавни, либо полупустыня.

zzann
Участник

Севастополь 		# Дата: 24 Авг 2009 12:25


sim
А с осадками местными пожары хорошо коррелируют?

А корреляция осадков с NAO 0.3 - это для лета? Тогда конечно NAO не нужно.

Вы можете сделать свой собственный низкочастотный индекс. Возьмите свой временной ряд пожаров (или осадков) и прокоррелируйте его с глобальными аномалиями Н500. Получится пространственная картинка - низкочастотная осцилляция, связанная с каспийскими пожарами.

В ее положительную фазу пожаров будет много , а в отрицательную фазу - мало.

sim
Участник

# Дата: 25 Авг 2009 01:22


Shadow: вы сомневаетесь в том что там горит? или в том что там _много_ горит? Если вас интересуют цифры, с удовольствием поделюсь, но после публикации.

zzann: В том то и фикус, что корреляция с осадками - не очень, а с NAO - очень даже ничего. Я поискал в интернете "глобальные аномалии H500" но толком ничего не обнаружил. Где можно почитать и получить данные?

Однако мне кажется мы удалились от вопроса. Возможно он не верно поставлен? Переформулирую так: возможно ли определить для отдельно взятой территории и времени какая из глобальных атмосферных осцилляций оказывает наиболее существенное влияние?

zzann
Участник

Севастополь 		# Дата: 25 Авг 2009 20:39


sim
Индексы низкочастотной (по сравнению с синоптикой) изменчивости атмосферы считают по геопотенциалу Н 500 мб или по давлению на уровне моря SLP. Результаты получаются примерно одинаковые, поскольку низкочастотные процессы баротропные в отличие от бароклинных синоптических.

Типичная процедура - считают эмпирические ортогональные функции аномалий Н500 или SLP (предаварительно фильтрованных по времени) или эмпирические ортогональные функции с вращением. Литературы про это огромное количество.
Началось все вот с этих двух судьбоносных статей, а дальше покатилась лавина публикаций
http://ams.allenpress.com/archive/1520-0469/34/7/p df/i1520-0469-34-7-1040.pdf
http://ams.allenpress.com/archive/1520-0469/33/8/p df/i1520-0469-33-8-1607.pdf

Вот здесь кратко описано как делаются индексы NAO и PNA сейчас
http://www.cpc.noaa.gov/products/precip/CWlink/dai ly_ao_index/history/method.shtml

Данные по давлению или геопотенциалу брать здесь, это американский реанализ за 1948-2009гг, свободно доступен
http://www.cdc.noaa.gov/data/gridded/data.ncep.rea nalysis.html

Там уже есть посчитанные месячные средние, вам скорее всего нужны именно месячные
Качайте данные, считайте аномалии и коррелируйте их со своими пожарами. Если нужны детали-подробности, можно продолжить ...

sim
Участник

# Дата: 26 Авг 2009 03:57


zzann: спасибо, по результатам расчетов отпишусь, наверное вопросы по H500 буду задавать уже в другой ветке, чтобы не мешать все вместе. На свой основной вопрос к сожалению я ответа пока не получил или просто не понял по неопытности.

zzann
Участник

Севастополь 		# Дата: 26 Авг 2009 23:11


sim
Уточните, что вам нужно:
1) просто установить эмпирическую связь или 2) построить теорию, объясняющую эту связь?

Если первое, то вы уже сами ответили на основной вопрос - перебрать все известные индексы и выбрать тот из них, который дает наибольшую корреляцию.

Можно усилить результат, если свалить все индексы в кучу и взять в качестве предиктора определенную линейную комбинацию из них. В пределе, когда число независимых индексов будет большим, как раз и получится то, о чем я говорил - индекс осцилляции, который является наилучшим предиктором для каспийских пожаров.

Это если не выходить за пределы Н500/SLP.

Но можно конечно в предикторы добавить и еще чего нибудь - влажность например. Ну в общем надо все перепробовать, и картина прояснится

Сейчас есть еще такая модная фишка - нейронные сети. Между предиктором и предиктантом ищется не линейная регрессия, а эмпирически ищется сложная нелинейная зависимость...

sim
Участник

# Дата: 28 Авг 2009 01:04


У меня затык именно с теорией (я не климатолог). Причем мне настырно кажется, что теория должна быть сначала, а не в конце. Мне сдается что неверно сначала считать корреляции со всеми возможными индексами, а потом объяснять наилучшую, объявив её своей теорией.

Как я уже говорил, посчитать и рассчитать я могу, статметодами владею, нейронные сети, support vector machines, деревья классификации. Нюансы в выборе переменных.

Так, перестаю занудствовать, пошёл пробовать.

zzann
Участник

Севастополь 		# Дата: 28 Авг 2009 06:01


sim
Из самых общих ссображений максимальный вклад должна давать вот эта мода
East Atlantic/ West Russia (EATL/WRUS) pattern
(ее еще называют Евразийской осцилляцией)
http://www.cpc.noaa.gov/data/teledoc/eawruss.shtml

Corvus
Автор сайта

###Corvus### 		# Дата: 28 Авг 2009 09:30


sim
zzann

Кстати, о модных ныне нейронных сетях. Есть-ли какой-то готовый софт для этой цели? Чтобы загрузить туда обучающую выборку и в итоге получить алгоритм для практического использования.

Или всё это программируется каждый раз вручную, с нуля, под конкретную задачу?

zzann
Участник

Севастополь 		# Дата: 28 Авг 2009 12:15


Corvus
Наверняка есть готовый софт.
Я когда этим делом занимался, делал все вручную. Там не бог весть какая премудрость

sim
Участник

# Дата: 29 Авг 2009 10:34


Corvus - возможности работать с нейросетями и другими методами machine learinig есть в открытом статпакете R, рекомендую. Для пространственных данных скоро будет плагин для QGIS, сейчас как раз в разработке одним из участников нашего форума.

Zzann: Интересная осцилляция!

"The positive phase is associated with positive height anomalies located over Europe and northern China, and negative height anomalies located over the central North Atlantic and north of the Caspian Sea."
Не подскажете, как это интерпретировать на человеческий язык? Речь идет о аномалиях высоты самой осцилляции?

Corvus
Автор сайта

###Corvus### 		# Дата: 29 Авг 2009 11:05


есть в открытом статпакете R, рекомендую
sim

Спасибо!

zzann
Участник

Севастополь 		# Дата: 29 Авг 2009 16:01


sim
Ну да, высота, геопотенциал, динамическая так сказать часть моды. Там есть еще дополнительные картинки с осадками и темпрературой.

Вообще осцилляция имеет такую пространственно-временную форму
f(x,y,t)=a(x,y)*b(t)

где a(x,y) - пространственная мода, b(t) - индекс. Когда b меняет знак, пространственная картинка f во всех точках тоже меняет знак.
Такая стоячая волна.

В этом тексте словами описана пространственная картина, когда индекс b положителен.

Для осадков и температуры a(x,y) другая, а индекс b(t) такой же.

sim
Участник

# Дата: 11 Сен 2009 23:14


Правильно ли будет сказать, что для достаточно большого района (десятки тысяч квадратных километров) показатели одного из индексов осцилляции будут лучше отражать общее количество осадков на весь этот район, чем прямое количество осадков, собранное на одной из метеостанций этого района?

Corvus
Автор сайта

###Corvus### 		# Дата: 12 Сен 2009 14:44


sim

Скорее всего да.

Точечные наблюдения кол-ва осадков на метеостанциях (особенно при редкой сети, имеющей место на большей части РФ и СНГ) имеют большую погрешность относительно реального кол-ва осадков в данном регионе (особенно летом, когда многие ливни вообще не фиксируются сетью станций).

sim
Участник

# Дата: 17 Сен 2009 03:21 - Поправил: sim


Хорошо, следующий вопрос таков. Эффект осцилляций на локальную погоду описывается согласно фаз: положительной и отрицательной. В одну климатическин показатели могут быть выше/ниже нормальных, в другую ситуация меняется. Далее, климатологи говорят об особом значении индексов _за определенный период года_, например для NAO говорят о DJFM индексе, т.е. о поведении осцилляции в период Дек-Янв-Фев-Мар. Это более менее понятно.

Вопрос - как быть с месячными значениями индексов осцилляций? Как их правильно интерпретировать? Допустим показатель, который я смотрю хорошо коррелирует именно с месяцем N. Годится ли здесь такая же интерпретация, как и для осцилляции целиком: мол положительная фаза в месяц N - больше осадков там-то и меньше там-то.

sim
Участник

# Дата: 18 Сен 2009 03:50


Вдогонку предыдущему. Посчитал корреляции индексов (месячных значений, средних сезонных, средних годовых) и осадков (CRU TS 3.0) в виде ежемесячных, сезонных сумм и годовых (все - средние по району).

Совсем непонятно как интепретировать результаты. Самые "высокие" значения корреляции между индексами и осадками: Евразийская осцилляция (WR/EA) в августе - осадки в Августе (62%**, суммы осадков март-август, май - сентябрь). Сижу и думаю, почему именно август? Как климатически это объяснить? Евразийская осцилляция более выражена в августе?

Присутствуют также совсем плохо понятные вещи, типа корреляции -64% индекса NAO в августе и осадков в сентябре, 64% средний осенний евразийский и осадки в январе (!).

Или это все spurious effects?

n=21, pearson rho.

zzann
Участник

Севастополь 		# Дата: 18 Сен 2009 08:12


sim
Да, все вроде правильно.
1) корреляция со средними по району осадками надежнее. Но район нужно правильно выбрать. Можно так выбрать, что в одной половине района корреляция плюс, в другой минус, в результатае ноль.
Поэтому при выборе района лучше вначале посмотреть на карту поточечной корреляции осадков с индексом

2)Связь местных осадков с глобальным индексом может быть разной на разных временных масштабах: от десятидневных - месячных - сезонных - годовых -межгодовых - и т.д.
Интерпретация связи для разных временных масштабов и в разные сезоны тоже может быть разной.
Пример: NAO связано с зимними осадками в южн. Европе, но плохо связано с летними.

3) Корреляция 0.62 за 21 год - это хорошая значимая величина.
То, что она максимальна именно в августе, означает, что СВЯЗЬ
местных осадков с Евразийской осцилляцией наилучшая именно в августе.

Но это не значит, что сама ЕА осцилляция лучше выражена именно в августе. Для ответа на этот вопрос нужно просто посмотреть типичную величину (дисперсию например) индекса по отдельным сезонам или месяцам.

3) Связи со сдвигами по времени - это действительно редкое явление.
Но если все посчитано правильно, и они есть, то это открытие, нужно искать причину. Можно начать с того, что посмотреть на временные ряды, из каких событий эта корреляция составлена...

4)Правильно ли я понял, что корреляции считались за 21 год? Тогда можно увеличить длину ряда, посмотреть, сохранятся ли корреляции.

5)Насчет достоверности. Для 21 года 95%-значимая корреляция это примерно 0.45. Так что ваши цифры 0.6 и больше достоверны.

sim
Участник

# Дата: 22 Сен 2009 02:05 - Поправил: sim


Охохо, чем больше с этим работаю, тем меньше ясности, но чувствую, что дело темное с районом исследований. Что-то меня из экологии сильно потянуло в климатологию.

Два дня писал, написал скрипт для расчет пространственных полей корреляций индекса и значений осадков.

Вот для примера две осцилляции. Обращаем внимание на легенды и амплитуду корреляций, мне нравится выраженная "очаговость" EAWR, которая в принципе показывает, что мне она плохо подходит, т.к. моя территория в стороне. Хотя конечно не факт, так как надо еще смотреть значения по месяцам и осадков и осцилляций.

*картинки странновато вставились, не обессудьте.

1. NAO и среднегодовые осадки



2. EAWR и они же



zzann
Участник

Севастополь 		# Дата: 24 Сен 2009 21:54


sim
Выглядит все вполне правдоподобно. Это за 20 лет? Для годовых сумм корреляции не очень большие, но если разделить по сезонам/месяцам, то должно быть больше.

Видно, что области с положительными и отрицательными корреляциями совсем рядом, если неудачно выбрать осреднение по площади, то получится ноль.

Если искать физическую интерпретацию, то можно начать с идеи про смещение штормтреков, той самой идеи, которая работает для NAO над Европой.

Например выделить годы/сезоны/месяцы с большими осадками и положительной фазой Евразийской моды, и отследить все циклоны за это время, показать, что они сворачивали (стремились сворачивать) в Калмыкию. И то же самое для сухих периодов с отрицательной фазой фазой Евразийской моды - показать, что циклоны стремились проходить мимо.

Лучше конечно брать больше 20 лет. А какие проблемы, почему 20? CRU есть за очень много лет, индексы осцилляций тоже.

zzann
Участник

Севастополь 		# Дата: 24 Сен 2009 23:28


sim
Еще вдогонку.
То, что Евразийская мода плохо подходит для вашего района - это наоборот хорошо. Значит есть предмет для научного исследования.
Иначе бы была уже известная, заезженная связь.

Значит вам нужна своя собственная мода-осцилляция,
являющаяся наилучшим предиктором для калмыкских осадков. Та, о которой я говорил вначале. Посчитать ее несложно.

sim
Участник

# Дата: 25 Сен 2009 02:32


zzann
Во-первых спасибо за неизменное терпение и помощь в интерпретации, это очень помогает.

1. Почему 20. Как я писал в начале мой главный интерес - пожары, а данные по ним у меня за тот же период со своей очень специфической динамикой. Не уверен в том, что в моем объяснении текущего периода мне может помочь информация за более длительный период. Хотя с осадками возможно я смогу ее увязать лучше.

2. Я тоже пришел к тому, что нужно попробовать со своей осцилляцией. Уж больно текущие "прыгают" вразнобой, когда я начинаю смотреть по месяцам. Наверное еще буду спрашивать про это. А пока вот такой вопрос, корреляции всего со всем точечно я посмотрел. Но пространственно количество возможных комбинаций несколько зашкаливает. 3 главных осцилляции (AO, NAO, EAWR), 12 месяцев, 4 сезонных средний, температура-осадки, итого 3*12*4*2 = 288 опций. Я не ленивый и скрипты мой быстрые, но может как-то ограничить. Меня вообще смущают сезонные средние, они имеют смысл вообще? Как я понимаю ситуация, когда среднее коррелирует хорошо, а месячное (одно из) из этого сезонного среднего плохо - маловероятна, может их повыкидывать? Как думаете?

3. Про штормтрэки. Вы пишете "отследить все циклоны за это время". Звучит очень интересно, не дадите ли наводку как это делается?

zzann
Участник

Севастополь 		# Дата: 30 Сен 2009 15:28


sim
1. Ага, понятно, пожары есть всего за 20 лет.

1.5.Прежде чем ответить, хочу повторить идею связи синоптики с низкими частотами еще раз.

Пусть у нас есть аква-планета без материков, зонально однородная.
Струйное течение тоже будет зонально однородным и синоптические циклоны будут развиваться на этом течении с равной вероятностью на любой долготе. Если посчитать осадки от этих циклонов за большой срок, то получится зонально-однородная картинка.

Поставим теперь где-нибудь континент. Он повлияет на форму струйного течения, оно перестанет быть зонально однородным. Развивающиеся на нем циклоны будут предпочитать какие-то выделенные долготы, а каких-то будут избегать. Или например если струйное течение сдвинется к полюсу на 10-15 градусов, то траектории циклонов сдвинутся вместе с ним. Распределение осадков за большой срок уже не будет зонально однородным, где-то будут максимумы, где-то минимумы.

Это было стационарное по времени возмущение, зональная асимметрия, вносимое в струйное течение континентом.
Теперь представим, что есть какой-то другой источник возмущений, изменяющий положение/интенсивность струи, но уже нестационарный.
Такие возмущения - это низкие частоты, или атмосферные осцилляции.
В положительную фазу осцилляции струя деформируется каким-то образом, и циклоны следуют вдоль нее, в отрицательную фазу - деформируется по-другому, и траектории циклонов изменяются следом.

Для известных осцилляций эта работа уже проделана - показано как изменяется струя и штормтрек в разные фазы осцилляции. А для моды каспийских пожаров это надо делать.

2. Теперь, какие интервалы осреднения по времени брать? Исходя из вышеизложенного и месяц, и сезон, и год - искусственный выбор. Может оказаться, что весь месяц нужная мода была в одной фазе, и это хорошо. А может оказаться, что полмесяца был плюс, а полмесяца - минус, мы свалим в кучу то, что стремимся разделить.

Поэтому в идеале нужно просто выбирать отрезки времени ( с точностью до суток) с положительной фазой и собирать их вместе и то же для отрицательной фазы. А потом по накопленным отрезкам строить композит осадков.

Вот еще какой момент. Обычно форма осцилляции и ее связь с шторм треками разная для разных сезонов. Например на том сайте http://www.cpc.noaa.gov/data/teledoc/eawruss.shtml
про который я говорил вначале, форма каждой осцилляцим посчитана отдельно для каждого сезона. Поэтому разделение на сезоны делает связь более отчетливой, а сваливание всех сезонов в кучу делает связь менее отчетливой.

Поэтому сезонные средние - это межгодовая изменчивость осцилляции для данного сезона,
а годовые средние - это как правило неизвестно что.

Если связь низких частот с циклонами очень хорошая-устойчивая-достоверная, как для NAO например, то месячные (или сезонные) средние все равно годятся для счета корреляции, хотя при этом и пропадают отдельные месяцы, в которые обеих фаз было поровну.


3.Тема очень развесистая, рисуют траектории циклонов уже очень давно, больше 100 лет наверно. Раньше отслеживали вручную на бумажных картах, сейчас есть автоматические алгоритмы отслеживания.

Вот например из последних статей, там вначале есть обзор.
Monthly Weather Review, 2008, v136, N3, pp. 880–897
Northern Hemisphere Extratropical Cyclones: A Comparison of Detection and Tracking Methods and Different Reanalyses
C. C. Raible, P. M. Della-Marta, C. Schwierz, H. Wernli, and R. Blender
http://ams.allenpress.com/perlserv/?request=get-ab stract&doi=10.1175%2F2007MWR2143.1

Эта статья сейчас пока платная, но ее можно посмотреть, если открыть какую-нибудь старую статью больше чем 5-летней давности из этого же журнала, и перебить в адресной строке том-номер-страницу

Ваш ответ

          Отменить *Что это?

 » Логин  » Пароль 
 
 


Поддержка: miniBB forum software © 2001-2024