沙尘暴天气预测及评估模型 [文档在线提供].docVIP

数学建模网络挑战赛 题 目 沙尘暴天气预测及评估模型 关 键 词 沙尘暴SPSS13.0 最小二乘法 逐步回归法 主成分分析法 预测 评估 摘 要： 本文以沙尘暴天气问题为背景，建立了较好的沙尘暴天气预测和评估模型。以新疆地区为例，我们对新疆地区45年来的相关气象数据和沙尘暴发生天数按月份汇总整理，得到沙尘暴相关数据表（见问题分析中的数据表一）。 针对问题一，我们根据数据表一，运用SPSS13.0 （数据统计软件包)对沙尘暴发生次数进行最小二乘法、逐步回归法和主成分分析法建立沙尘暴预测模型，经过对比检验得到了较为理想的预测模型： 其中 还原后的预测方程为： 使我们可以根据相关气象数据的监测结果，较易地估计出某地区某段时间内沙尘暴发生的的次数，为沙尘暴天气预测提供很好的依据。 针对问题二，根据数据表一我们分别用SPSS13.0对沙尘暴持续天数和发生频率进行最小二乘法、逐步回归法和主成分分析法建立沙尘暴评估模型，最后比较选择也得到较好的评估模型： 还原后的评估模型为： 使我们可以根据气象数据对沙尘暴发生天数长短和频率高低进行计算，预测出近期内观测站所在地发生沙尘暴的风险，并在高风险时发出警报信息，减轻人民生命财产损失。 论文中，我们采用多种方法对同一问题进行建模，通过对比选择检验，最后得到了较为理想的数学模型，针对性强，可比性高，准确率也高，使得模型预测和评估作用得到显著增强。且本文对数据预处理，无需编程，出错率低，精确度高，建模方法较为简单，对模型推广运用有极大的参考作用和实际意义。 一、问题重述 沙尘暴是一种灾害性天气，近年来频繁发生，对环境和人们的生产、生活都造成了影响甚至危害。对沙尘暴的发生条件需要加以研究，以便人们进行有效的预测和预防。请为沙尘暴的发生建立数学模型，具体问题如下： 问题一：对沙尘暴的发生次数进行分析，建立相应的数学模型，使人们可以根据相关气象数据的监测结果，估计出沙尘暴在某地区某段时间内发生的次数。 问题二：估计沙尘天气气象等级，预测在近期内观测站所在地发生沙尘暴的风险，并在高风险时发出警报信息。 二、问题分析 这是一个对沙尘暴天气灾害做出预测和评估的问题，由于每月份的月平均风速、月平均气温、月降水量、月蒸发量、月相对湿度、沙尘暴发生天数和次数相对稳定，变化不是太大，我们选取新疆地区45年来的相关气象数据和沙尘暴发生天数按月份汇总整理作为参考数据，得到以下数表（数据表一）： 月份 月平均风速 大风天数 月平均气温 月降水量 月蒸发量 月相对湿度 沙尘暴天数 沙尘暴次数 沙尘暴频率 1 1.6218 0.7318 -11.9254 3.9509 23.0266 65.8272 0.054 0.044 0.0162 2 1.9246 0.9399 -7.8824 3.7881 41.893 60.199 0.1686 0.1154 0.0425 3 2.5497 2.3273 1.326 5.9441 114.377 52.4406 0.5211 0.2443 0.093 4 3.2202 3.8001 10.6463 10.311 218.7801 41.2649 1.2083 0.4283 0.1686 5 3.2011 4.4711 16.7658 15.8874 300.7002 40.4578 1.2718 0.4093 0.1623 6 3.0197 4.427 20.9697 19.8067 328.2753 43.0068 1.1267 0.3792 0.1489 7 2.7523 3.5968 22.6559 23.121 331.9355 46.5725 0.7564 0.3102 0.1217 8 2.6261 2.7595 21.3384 17.0917 297.9091 46.4331 0.4743 0.2292 0.0895 9 2.4549 2.114 15.848 11.7331 213.5589 47.6762 0.294 0.1925 0.074 10 2.1565 1.6006 7.6662 8.0992 127.2432 52.7914 0.149 0.1236 0.0475 11 1.8889 1.1479 -1.5638 6.8779 53.6352 61.2161 0.0698 0.0547 0.0217 12 1.5926 0.7276 -9.3873 5.091 22.9303 66.9561 0.0499 0.0385 0.0142