热带气旋研究：预测与影响因素分析

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"本文详细探讨了热带气旋的运动特性及其预测方法，主要涉及热带气旋与气压、风速的相关性分析，发源地的聚类分析，以及热带气旋强度随季节变化的显著性差异。通过运用多种统计分析工具如SPSS、Matlab和Excel，建立了有效的模型来理解热带气旋的行为模式。在热带气旋特性研究的第一部分，作者利用简单相关性和偏相关性分析，揭示了热带气旋强度与气压、风速之间明显的相关性。通过构建的偏相关系数指标，可以确定气压和风速对热带气旋强度的具体影响，从而建立函数关系，帮助预测气旋的强度变化。其次，对热带气旋发源地进行聚类分析，确定了五个主要的活动区域，大部分热带气旋集中在105°N至160°N经度和5°N至30°N纬度之间。通过方差分析，发现热带气旋的强度和运动特征显著受其发源地地理位置的影响，不同区域间的差异具有统计学意义。在问题三中，作者关注了热带气旋发生的季节性模式，将一年分为四个季节，并通过单因素方差分析发现热带气旋的强度随季节变化有显著差异。进一步的多因素方差分析揭示了发源地和季节对热带气旋强度的双重影响，其中季节变化的影响尤为突出。论文综合运用了Pearson相关性分析、偏相关性分析、聚类分析和方差分析等统计方法，结合MATLAB、SPSS和Excel等软件工具，对热带气旋的运动规律和强度变化进行了深入研究。这些研究成果不仅深化了对热带气旋本质的理解，也为未来热带气旋的预测提供了重要的理论支持和实践参考。"

强度等级对指标 y 对应的区间进行划分，并对区域划分进行检验。

5.1.1 数据的预处理

经过对数据的查找，我们发现部分部分原始数据存在不合理，将该数据样本

进行处理。

（1）对热带气旋强度等级为 0 和 9 的数据样本的处理：

根据附件及所查资料可知，当热带气旋强度级度=9 级时，热带气旋中心的

温度场不再呈暖心结构，失去了热带气旋所特有的特性而变成温带气旋，热带气

旋性质发生改变[]，因此将强度大于 9 级热带气旋数据样本，予以剔除。强度等

级为 0 是因为其强度等级弱于热带气压，或等级未知，因此也予以剔除。

（2）对热带气旋风速值为 0 级的数据样本的处理：

当热带气旋热带气旋风速为 0 时，可能由于该热带气旋处于热带低压状态或

者等级未知，若引入该类型给你数据，则会造成较大误差，因此对该类型数据样

本，应予以剔除。

（3）数据导入：

由于题目所给数据是 1949 年至 2011 年西北太平洋热带气旋最佳路径数据集，

全为文本文档格式，且不能直接导入 excel。通过仔细观察发现，每一年记录每

一个热带气旋都是由一行“6”开始，依据这个特点，采用 matlab 的元胞数组，

这是 matlab 中的特殊数据类型，可以逐渐追踪一直到所有的变量全部翻译成基

本的数据信息。令每一个热带气旋为一个元胞，它的元素依次表示为时间，强度

等级，纬度，经度，气压，风速的矩阵。以 2011 年第一个热带气旋为例：

热带气旋 i

样本

强度

经度

纬度

气压

风速

1114

1006

1113

1004

1112

1004

1112

1004

1116

1000

1118

1000

1117

1004

1115

1006

5.1.2 对热带气旋强度与气压和风速进行相关性分析：

(1) Pearson 简单相关性分析：

首先运用 Pearson 简单相关性分析来测度热带气旋强度与气压、风速之间的

关系。Pearson 相关系数是用来衡量两个定距变量间的线性关系。其计算公式为：

2 2 2 2

( ) ( )

i i i i

N x y x y

N x x N y y







  

   

相关系数的绝对值越大，相关性越强，相关系数越接近于 1 或-1，相关度越

强，相关系数越接近于 0，相关度越弱。得到如下结果：

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