Методика обработки результатов экспериментальных исследований излучения облачной атмосферы
Анализ методами математической статистики результатов измерения яркости излучения неба, полученных в процессе сканирования пространства в небольшом интервале времени, при котором процессы, протекающие в атмосфере, которые можно считать стационарными.
| Рубрика | География и экономическая география |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 04.02.2018 |
| Размер файла | 26,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Методика обработки результатов экспериментальных исследований излучения облачной атмосферы
Худорожков О.В.
Оренбургский государственный университет, Оренбург
Результаты измерение яркости излучения неба, полученные в процессе сканирования пространства в небольшом интервале времени, при котором процессы, протекающие в атмосфере, можно считать стационарными, обрабатывались методами математической статистики.
Статистические связи между распределением энергетической яркости облачной атмосферы в исследуемых диапазонах длин волн определялась методом корреляционного анализа. атмосфера небо излучение
Основная задача, решаемая в ходе проведения корреляционного анализа, - выявление связи между различными спектральными диапазонами. Она решалась путем точечной и интервальной оценки коэффициентов корреляции. При вычислении коэффициентов корреляции проверялась их значимость, по критерию Колмогорова - Смирнова [1].
В ходе проведения анализа производился расчет взаимных корреляционных функций. Кроме этого, корреляционный анализ позволил оценить функции регрессии одной случайной величины относительно к другой.
Возможность проведения корреляционного анализа обеспечивалась следующими предпосылками:
распределение энергетической яркости облачной атмосферы в обоих диапазонах является случайной величиной;
случайные величины имеют совместное нормальное распределение.
В процессе корреляционного анализа использовалась методика обработки стационарных временных рядов. Так как реализации можно считать стационарными временными рядами в течение исследуемого времени, что следует из независимости математического ожидания и автокорреляционной функции от времени в течение от 1 до 50 минут в зависимости от условий наблюдения. Помимо этого все реализации подвергались проверке на стационарность. В результате было установлено, что исследуемые процессы можно считать стационарными в пределах 50 5 минут.
В ходе проведения корреляционного анализа вычислялись оценки статистических характеристик по формулам (1 и 2) [2]:
- средние арифметические значения энергетической яркости
, (1)
где Bi - энергетическая яркость,
i - порядковый номер в реализации;
- стандартное отклонение энергетической яркости
; (2)
- коэффициент взаимной корреляции между пространственным распределением яркостей в двух спектральных диапазонах
, (3)
где - энергетическая яркость в диапазоне X мкм,
- энергетическая яркость в диапазоне Y мкм,
- среднее значение энергетической яркости излучения в диапазоне X,
- среднее значение энергетической яркости излучения в диапазоне Y,
- стандартное отклонение значений энергетической яркости излучения в диапазоне X,
- стандартное отклонение значений энергетической яркости излучения в диапазоне Y;
- взаимная корреляционная функция
, (4)
где k - шаг k=0, 1, 2,…, m,
m - максимальное число шагов,
k.h - сдвиг;
- уравнения прямых регрессии
, (5)
; (6)
- доверительный интервал для оценки математического ожидания
, (7)
где t - число, определяемое по таблице значений функции Лапласа, соответствующее доверительной вероятности =0,95.
Надежность вычисляемых оценок коэффициентов корреляций ослабевает при уменьшении объема выборки, поэтому возможны ситуации, когда отклонение от нуля полученной величины оказывается статистически незначимым, а зависимым от случайных колебаний выборки, на основании которой он вычислен. Поэтому все полученные оценки коэффициентов корреляции были проверены на достоверное отличие от 0, т. е. проверялась гипотеза об отсутствии корреляционной связи между исследуемыми переменными. Для проверки этой гипотезы использовался тот, что величина
при условии r=0 распределена по закону Стьюдента с n-2 степенями свободы [2]. Поэтому если окажется, что верно неравенство (8) то гипотеза об отсутствии связи принимается.
, (8)
где - 5%-ная точка распределения Стьюдента с n-2 степенями свободы.
Доверительный интервал для оценки коэффициента взаимной корреляции находится по методике представленной в [1]. Пусть - заданная доверительная вероятность. В работе при всех вычислениях доверительная вероятность равнялась 0,95. Из соотношения определяется , где - интеграл Лапласа. Тогда доверительный интервал определяется соотношениями (9-11) [1]:
, (9)
, (10)
. (11)
Полученные значения оценок коэффициентов взаимной корреляции из всей совокупности реализаций необходимо проверить на статистическую значимость различий в значениях оценок. То есть, принадлежат ли оценки коэффициентов корреляции к разным генеральным совокупностям или к одной. Для статистической проверки используется факт приближенной (0-1)--нормальной распределенности, справедливый лишь в предположении истинности гипотезы об однородности оценок коэффициентов взаимной корреляции и (где 1 и 2 - номера реализаций). Используется формула (12)
, (12)
где и -- вычисляются по формуле (13),
. (13)
Если , то различия между оценками и признаются статистически значимыми с уровнем значимости .
Однако исследовать попарно полученные оценки требует большого количества времени, поэтому для оценок коэффициентов взаимной корреляции необходимо вычислить статистику (14).
, (14)
Эта статистика должна приближенно подчинятся -- распределению с степенями свободы. Поэтому если значение статистики удовлетворяет неравенству (15),
, (15)
где - величина точки распределения с степенями свободы соответствующая доверительной вероятности ,
то гипотеза об однородности оценок коэффициентов взаимной корреляции отвергается с уровнем значимости .
Список литературы
1. Кобзарь, А.И. Прикладная математическая статистика. Для инженеров и научных работников [Текст] / А.И. Кобзарь - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. - 816 с. - ISBN 5-9221-0707-0.
2. Венцель, Е.С. Теория вероятностей и её инженерные приложения [Текст]: учеб. пособие для студ. втузов / Е.С. Венцель, Л.А. Овчаров. - 3-е изд., перераб. и доп. - М: Издательский центр «Академия», 2003. - 464 с. - ISBN 5-7695-1052-8
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Повышение температуры нижних слоёв атмосферы по сравнению с температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса. Причины возникновения и количественное определение парникового эффекта, его влияние на климат Земли; Киотский протокол.
презентация [306,5 K], добавлен 09.02.2014Строение атмосферы, основные признаки, определяющие подразделение атмосферы на отдельные слои. Процессы, происходящих в слоях атмосферы с атомами, молекулами, ионами и электронами. Трофические цепи и сети, антропогенная деятельность как источник помех.
реферат [25,0 K], добавлен 22.04.2010Определение понятия "атмосфера", характеристика взаимосвязанных явлений и процессов, формирующих погоду. Энергообмен в нижних и верхних слоях атмосферы. Строение атмосферных слоев Земли. Основные закономерности циркуляции воздушных масс в атмосфере.
курсовая работа [130,7 K], добавлен 12.12.2011Стратопауза как пограничный слой атмосферы между стратосферой и мезосферой. Состав атмосферы Земли. Экзосфера как зона рассеяния, внешняя часть термосферы, расположенная выше 700 км. Суммарная масса воздуха. Содержание в атмосфере углекислого газа.
презентация [5,5 M], добавлен 19.01.2010Влияние метеорологических элементов на организм человека. Биоклиматические индексы, используемые для оценки погоды теплого и холодного времени года. Индекс патогенности. Измерение ультрафиолетового излучения, показателей температуры, скорости ветра.
курсовая работа [55,9 K], добавлен 09.11.2011Процессы и параметры, характеризующие облако (размеры и число облачных капель, рост облачных капель, точка росы, процесс укрупнения облачных частиц). Численное моделирование аэрозольного выброса в облаке. Прореживание данных радиозондирования атмосферы.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 03.04.2015Состав и строение атмосферы Земли. Значение атмосферы для географической оболочки. Сущность и характерные свойства погоды. Классификация климатов и характеристика видов климатических поясов. Общая циркуляция атмосферы и факторы, влияющие на нее.
реферат [29,0 K], добавлен 28.01.2011Силы, действующие в атмосфере. Порядки величин метеорологических элементов. Политропические изменения термодинамического состояния воздуха. Изменение состояния влажного воздуха. Абсолютный и относительный геопотенциал. Поверхности раздела в атмосфере.
методичка [779,9 K], добавлен 22.06.2015Появление учения о шарообразности и вращении Земли. Особенности и методы измерения времени. Характерные черты ориентирования и измерения расстояний на местности. Глобус, градусная сеть, географические карты. Определение радиуса Земли по методу Эратосфена.
реферат [1,8 M], добавлен 15.08.2010Тропический циклон (торнадо) - одно из коварных и неожиданно возникающих природных образований в атмосфере; природа и условия возникновения, правила поведения при его приближении. Виды природных катастроф, правила присвоения имен ураганам и тайфунам.
реферат [25,0 K], добавлен 18.11.2010Понятие, виды солнечной радиации и методы измерения. Интенсивность солнечной радиации, и ее распределение. Поглощение солнечной радиации в атмосфере. Влияние солнечной радиации на растительный и животный мир и особенности ее использованием человеком.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 22.03.2016Происхождение и эволюция атмосферы Земли. Состав газов атмосферы на ранних этапах развития планеты. Присутствие воды на поверхности Земли. Образование подводного рельефа. Адиабатические температурные изменения. Свойства жидкости: атмосфера и вода.
реферат [26,4 K], добавлен 11.05.2010Метеорология - наука о строении и свойствах земной атмосферы и совершающихся в ней физических процессах. Понятие и характеристики ветра, его виды. Природа воздушного потока, особенности его формирования. Анемометр как прибор для измерения скорости ветра.
контрольная работа [16,6 K], добавлен 21.09.2012Анализ метеорологических величин (температуры воздуха, влажности и атмосферного давления) в нижнем слое атмосферы в г. Хабаровск за июль. Особенности определения влияния метеорологических условий в летний период на распространение ультразвуковых волн.
курсовая работа [114,8 K], добавлен 17.05.2010Общая характеристика озера Виктория, расположенного в Восточной Африке, на территории Танзании, Кении и Уганды. Виды рыб, которые можно встретить на озере. Национальный парк острова Рубондо - как наиболее известный заповедник территории озера Виктория.
презентация [32,2 M], добавлен 26.09.2011Понятие миграции населения: виды, классификация, функции, влияние на социально-экономические процессы в регионе. Нормативно-правовое регулирование миграционных процессов в Тюменской области. Контент-анализ прессы на миграционные процессы в области.
курсовая работа [998,6 K], добавлен 20.09.2011Геополитические цели и идеологическая политика сегодня. Попытки разделения мирового пространства на сферы идеологического влияния, направления этого процесса. Идеологические процессы в Центрально-Азиатском регионе. Геополитические возможности Узбекистана.
презентация [1002,6 K], добавлен 19.01.2015Знакомство с основными особенностями географического распределения давления. Общая характеристика типов атмосферной циркуляции во внетропических широтах. Причини возникновения воздушных течений. Рассмотрение составляющих общей циркуляции атмосферы.
курсовая работа [3,6 M], добавлен 04.02.2014Общая циркуляция атмосферы, перенос воздуха в зоне пассатов и муссонные области, типы ветров "фен". Область зарождений тропических циклонов. Пути и районы распространения тропических циклонов. Распространение муссонных областей по поверхности Земли.
презентация [341,8 K], добавлен 28.05.2015Экологические принципы рационального природопользования. Земельный кадастр: бонитировка почв и экономическая оценка земли. Задачи, цели и принципы проведения оценки воздействия на окружающую среду; основные функции исполнителей, анализ результатов.
контрольная работа [18,8 K], добавлен 11.09.2012
