氣候變暖問題研究

《氣候變暖問題研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、1.問題綜述1.1問題的背景氣候變暖已是人們普遍關(guān)注的問題.由于多種不利因素的影響下,氣候變暖的趨勢在加劇,它的危害或不利影響進(jìn)在顯現(xiàn)，比如全球變暖的一個(gè)預(yù)期結(jié)果是地表空氣將變干，導(dǎo)致陸地開放水體生物的蒸發(fā)率上升，這種增加將導(dǎo)致一系列水循環(huán)的改變。這對于地球的生態(tài)和整個(gè)生物生存條件都會引起變化；另外海平面如果地球的冰層過快的溶化，會引起海平面的上升，這自然會影響地球上人類的生活環(huán)境，這中間有很多數(shù)學(xué)問題需要研究。1.2問題的提出從現(xiàn)有的地球氣溫有關(guān)數(shù)據(jù)出發(fā)，獲取信息，進(jìn)而獲得氣溫變化規(guī)律，進(jìn)而對氣候變暖情況及可能的危害進(jìn)行定量的研究。擬要求獲得以下結(jié)果：1．建立數(shù)學(xué)模型，使用此模型

2、預(yù)測氣溫的變化趨勢。2．建立數(shù)學(xué)模型，使用此模型獲取引起氣溫上升的主要原因。3．建立數(shù)學(xué)模型，使用此模型對氣候變暖的損失進(jìn)行定量估計(jì)。4．通過以上對氣候變暖的定量研究，對于目前的一些預(yù)防氣候變暖的對策進(jìn)行評價(jià)，并利用你的研究結(jié)果提出一些更為合理的對策。注：數(shù)據(jù)請到氣象年鑒或地理年鑒搜集。2.問題初步分析2.1背景分析眾所周知，近百年以來，全球氣溫一直維持較高速度增長，己經(jīng)越來越嚴(yán)重的影響了人們的日常生活和工作?？茖W(xué)界普遍認(rèn)為，氣溫變暖主要是由于地球大氣中的二氧化碳等溫室氣體不斷增加引起的，主要是指人為因素造成的溫度上升。氣候變暖將對人類的生活環(huán)境、安全產(chǎn)生重大負(fù)面影響，原因是逐漸上

3、升的氣溫和海平面，大幅波動(dòng)的降雨量，以及嚴(yán)重旱災(zāi)、水災(zāi)的頻發(fā)，都會改變各地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況，并進(jìn)一步減低食物和水的來源。氣候變暖影響著人類的生存與發(fā)展，成為當(dāng)今人類社會亟待解決的重大問題，是人類必須面對的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。所以，很有必要建立數(shù)學(xué)模型來把握氣溫的變化趨勢，探尋氣溫上升的主要原因以及對其帶來的損失進(jìn)行評估，并找出規(guī)律，指導(dǎo)人們預(yù)防氣候變暖。2.2問題分析對氣溫的變化趨勢預(yù)測，可以先搜集歷年平均氣溫?cái)?shù)據(jù)，作散點(diǎn)圖，觀察其波動(dòng)性及變化趨勢，然后可采用回歸分析，時(shí)間序列分析，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等進(jìn)行分析和預(yù)測；影響地球表面氣溫變化的因子很多，但一般認(rèn)為主要有自然因子和人類活動(dòng)兩大類。科學(xué)界普遍認(rèn)

4、為，氣候變暖的原因是溫室氣體排放增加、森林等植被破壞、工業(yè)生產(chǎn)及人類生活排放的廢氣增加和地面太陽輻射增加等原因。探尋其主要原因可采用關(guān)聯(lián)度分析法等；對于氣候變暖的損失進(jìn)行定量估計(jì)@@3.問題假設(shè)與符號說明3.1問題的基本假設(shè)3.2符號說明——4.氣溫變化趨勢回歸模型4.1回歸模型的建立首先，我們從中國氣象年鑒上搜集了中國從1949年到2001年的年平均氣溫、年最高氣溫和年最低氣溫的數(shù)據(jù)。然后，我們對年平均氣溫、年最高氣溫和年最低氣溫分別作散點(diǎn)圖，觀察氣溫的變化趨勢，發(fā)現(xiàn)氣溫呈近似的線性上升趨勢。因此，應(yīng)用matlab軟件分別對年平均氣溫、年最高氣溫和年最低氣溫進(jìn)行了線性回歸，分別如

5、圖4.1.1、圖4.1.2、圖4.1.3所示：圖4.1.1中國歷年平均氣溫圖4.1.2中國歷年最高氣溫圖4.1.3中國歷年最低氣溫得到回歸方程分別為：年平均氣溫：年最高氣溫：年最低氣溫：4.2模型檢驗(yàn)與分析對回歸方程分別進(jìn)行檢驗(yàn)得到如下方差分析表：表4.2方差分析表回歸方程可決系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)誤差值顯著性平均氣溫0.665250.1080899.3654.03437.1706**最高氣溫0.563650.1365264.5874.03437.1706**最低氣溫0.637410.1232887.8964.03437.1706**注:‘**’即>表示高度顯著;‘*’<<即表示顯著,其他情況則

6、為不顯著。由方差分析表可知：這三種線性回歸方程的模型擬合程度大體較好，雖然不是很高，但用來判斷、表征溫度的變化趨勢是可行的。同時(shí)，為更加直觀的體現(xiàn)氣溫的變化趨勢我們對年平均氣溫、年最高氣溫和年最低氣溫進(jìn)行了累積距平的效果處理，分別如圖4.2.1，圖4.2.2，圖4.2.3。圖4.2.1平均氣溫累積圖4.2.2最高氣溫累積圖4.2.3最低氣溫累積綜上分析，我們可得到結(jié)論：雖然中國氣溫有其隨機(jī)波動(dòng)性，但氣溫整體呈線性上升的確定性趨勢，且回歸模型能很好的解釋這一確定性趨勢。5.氣溫的時(shí)間序列分析與預(yù)測5.1時(shí)間序列分析方法時(shí)間序列是按時(shí)間順序排列的、隨時(shí)間變化且相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)序列。時(shí)間序

7、列根據(jù)所研究的依據(jù)不同，可有不同的分類。1．按所研究的對象的多少分，有一元時(shí)間序列和多元時(shí)間序列。2．按時(shí)間的連續(xù)性可將時(shí)間序列分為離散時(shí)間序列和連續(xù)時(shí)間序列兩種。3．按序列的統(tǒng)計(jì)特性分，有平穩(wěn)時(shí)間序列和非平穩(wěn)時(shí)間序列。如果一個(gè)時(shí)間序列的概率分布與時(shí)間t無關(guān)，則稱該序列為嚴(yán)格的（狹義的）平穩(wěn)時(shí)間序列。如果序列的一、二階矩存在，而且對任意時(shí)刻t滿足：（1）均值為常數(shù)（2）協(xié)方差為時(shí)間間隔的函數(shù)。則稱該序列為寬平穩(wěn)時(shí)間序列，也叫廣義平穩(wěn)時(shí)間序列。我們以后所研究的時(shí)間序列主