气象统计方法短期气候预测代码汇总

公布这些代码的目的之一肯定是解决大家实习课的困难，二是想让大家看到更简洁易懂的代码。

之前或多或少看过别人写的例如气象统计方法实习or短期气候预测实习的代码，那些代码大多冗余繁杂，不够简洁易懂，里面大都充斥了for循环语句，若是数据的分辨率较低倒还好，若是遇上高精度的数据还能用for循环吗？真的很浪费时间的！！！

这份代码是改良多次的结果。会尽可能避免for循环的使用，数据处理一般三下五除二，用不了几行就处理好了，但每一行代码都值得推敲，希望使用的同学明白为什么是这样处理。

另外，关于绘图，绘图是不得不写更多行去美化修饰，大家也可以自行美化，这里也只是简单的美化了一下。它不同于grads或NCL专门的气象绘图软件，python绘图要自己去调整。

一

资料说明

现有热带太平洋海温场资料，文件名 NCEP_TPSST_30y_Wt.dat

范围：120~300E，20S~20N
时段：冬季1978~2007年共30年
水平分辨率：不等距（具体参考NCEP_TPSST_30y_Wt.ctl文件）
格点数：32 * 7

实习要求

利用该资料求热带太平洋海温气候场、均方差场，并给出1982年和1998年冬季海温原始数据场和距平场，对计算结果进行初步分析。
进一步计算Nino3.4区（5S-5N，170W-120W）海温指数，分别给出原始数据序列、距平序列及标准化时间序列。根据这些时间序列，判断哪些是El Nino年和La Nina年（这里定义大于（小于）等于一个标准偏差的为El Nino（La Nina）年）。

代码获取链接

https://www.heywhale.com/mw/notebook/62f12bd15f0fe96a59a1f25a

二

资料说明

现有热带太平洋海温场资料，文件名 NCEP_TPSST_30y_Wt.dat

范围：120~300E，20S~20N
时段：冬季1978~2007年共30年
水平分辨率：不等距（具体参考NCEP_TPSST_30y_Wt.ctl文件）
格点数：32 * 7

现有全球海平面气压场资料，文件名 NCEP_slp_30y_Wt.dat

时段：冬季1978~2007 年共 30 年
水平分辨率：7.5 * 7.5（具体参考NCEP_slp_30y_Wt.ctl文件）
格点数：48 * 24

实习要求

利用合成方法，分析El Nino 和La Nina 期间全球海平面气压异常场之间是否存在显著差异？
利用相关分析方法，计算热带太平洋 Nino3.4 海温指数与全球海平面气压场之间的相关关系。
分别计算南方涛动指数 SOI 与 Nino3.4 指数各自超前滞后相关系数及两者之间的超前滞后相关系数。（这里我们可以根据题 2 中确定最大/最小值相关系数的中心位置, 计算该位置海平面气压场差值近似定义 SOI 指数）

代码获取链接

https://www.heywhale.com/mw/project/62c6f6dd6dd9641f3a3753ed

三

资料说明

现有热带太平洋海温场资料，文件名 NCEP_TPSST_30y_Wt.dat

范围：120~300E，20S~20N
时段：冬季1978~2007年共30年
水平分辨率：不等距（具体参考NCEP_TPSST_30y_Wt.ctl文件）
格点数：32 * 7

现有全球海平面气压场资料，文件名 NCEP_slp_30y_Wt.dat

时段：冬季1978~2007 年共 30 年
水平分辨率：7.5 * 7.5（具体参考NCEP_slp_30y_Wt.ctl文件）
格点数：48 * 24

实习要求

利用回归方法，分析热带太平洋 El Nino 海温与全球海平面气压场之间的关系。
比较合成方法、相关方法及回归方法分析热带太平洋 El Nino 海温与全球海平面气压场之间的关系，它们之间有什么联系和差别。

代码获取链接

https://www.heywhale.com/mw/notebook/62f12bd25f0fe96a59a1f264

四

资料说明

现有全球200hPa位势高度场资料，文件名NCEP_Z200_30y_Wt.dat

时段：冬季1978~2007年共30年
水平分辨率：7.5X7.5（具体参考NCEP_Z200_30y_Wt.ctl文件）
格点数：48 * 24

现有热带太平洋海温场资料，文件名 NCEP_TPSST_30y_Wt.dat

范围：120~300E，20S~20N
时段：冬季1978~2007年共30年
水平分辨率：不等距（具体参考NCEP_TPSST_30y_Wt.ctl文件）
格点数：32 * 7

还有热带印度洋海温场资料，文件名NCEP_IOSST_30y_Wt.dat

范围：35~125E，20S~20N
时段：冬季1978~2007年共30年。
水平分辨率：不等距（具体参考NCEP_IOSST_30y_Wt.ctl文件）
格点数：16 * 7

实习要求

利用一元回归方法，分析全球200hPa位势高度场分别与热带太平洋El Nino海温和热带印度洋海盆一致模IOB海温异常之间的关系（IOB海温序列可以近似用热带印度洋区域平均海温来表示）。
利用多元回归方法，分析全球200hPa位势高度场与热带太平洋El Nino海温和热带印度洋海盆一致模IOB海温异常之间的关系。
利用偏相关分析方法，分析全球200hPa位势高度场与热带太平洋El Nino海温和热带印度洋海盆一致模IOB海温异常之间的相关关系。
比较一元线性回归方法、多元回归方法及偏相关方法分析全球200hPa位势高度场与热带太平洋El Nino海温和热带印度洋海盆一致模IOB海温异常之间的关系，它们之间有什么区别和联系。

代码获取链接

https://www.heywhale.com/mw/notebook/62f12bd45f0fe96a59a1f284

五

资料说明

热带印度洋海温场资料，文件名 NCEP_IOSST_30y_Wt.dat

范围：35~125E，20S~20N
时段：冬季 1978~2007 年共 30 年。
水平分辨率：不等距（具体参考 NCEP_IOSST_30y_Wt.ctl 文件）
格点数：16 * 7

现有全球海洋海温场资料，文件名 NCEP_GSST_50y_Wt.dat

时段：冬季 1958~2007 年共 50 年。
水平分辨率：不等距（具体参考 NCEP_GSST_30y_Wt.ctl 文件）

实习要求

以热带印度洋（35~125E，20S~20N）区域平均海温时间序列为例，利用气候趋势分析的三种方法分析热带印度洋平均海温随时间的变化趋势。
近 50 年冬季全球海温变化趋势如何

代码获取链接

https://www.heywhale.com/mw/notebook/62f12bd25f0fe96a59a1f267

六

资料说明

热带印度洋海温场资料，文件名 NCEP_IOSST_30y_Wt.dat

范围：35~125E，20S~20N
时段：冬季 1978~2007 年共 30 年。
水平分辨率：不等距（具体参考 NCEP_IOSST_30y_Wt.ctl 文件）
格点数：16 * 7

实习要求

利用主分量分析方法（EOF分解），给出热带太平洋海温变化的前两个主模态及对应时间序列。试分析这两个主模态的特征（空间和时间）？根据第一主分量，判断哪些年是 El Nino 年、哪些年是 La Nina 年（可以近似用 0.5 个标准偏差定义 El Nino/La Nina 年），进行合成分析并给出特殊年份海温异常情况（选一个特殊年份即可）。
利用前十个模态重建热带太平洋海温异常资料，并给出特殊年份海温异常重建结果，与原始数据进行比较分析。

代码获取链接

https://www.heywhale.com/mw/notebook/62f12bd35f0fe96a59a1f26c