李 丹，徐 亮，李 薇，李春忠，朱家明

（1.安徽財(cái)經(jīng)大學(xué) 金融學(xué)院；2.安徽財(cái)經(jīng)大學(xué) 統(tǒng)計(jì)與應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)院，安徽 蚌埠 233030）

王朋朋等建立時(shí)間序列模型分析了威海市近50年氣溫變化的特征，江田漢通過多分形譜研究了全球氣溫的變化.田榮湘主要研究了南半球氣候變暖對(duì)西北太平洋熱帶氣旋頻數(shù)的影響.本文主要通過滑動(dòng)t檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)沒有發(fā)生突變，進(jìn)而對(duì)近一百多年來的全球氣溫變化進(jìn)行分析，來研究全球變暖的程度.針對(duì)已發(fā)生的臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度運(yùn)用模糊識(shí)別研究臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度的等級(jí)劃分，并通過建立氣溫與臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度的模糊子集計(jì)算氣溫變化時(shí)與原有的臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度等級(jí)的區(qū)間貼近度，以此來研究全球變暖對(duì)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度的影響.

1 數(shù)據(jù)來源

通過查找NCDC的數(shù)據(jù)和相關(guān)資料并進(jìn)行計(jì)算處理，近一百多年全球平均氣溫的距平值.并通過查找相關(guān)資料得到全球各地近百年來的四十多個(gè)颶風(fēng)的相關(guān)數(shù)據(jù).

2 基于滑動(dòng)t檢驗(yàn)對(duì)全球變暖程度進(jìn)行分析

本文以氣溫變化為指標(biāo)來研究全球變暖程度的變化.[1-3]

單總體滑動(dòng)t檢驗(yàn)是檢驗(yàn)一個(gè)樣本平均數(shù)與一已知的總體平均數(shù)的差異是否顯著.當(dāng)總體分布是正態(tài)分布，如總體標(biāo)準(zhǔn)差?未知且樣本容量n＜30，那么樣本平均數(shù)與總體平均數(shù)的離差統(tǒng)計(jì)量呈t分布.檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量為

圖1 全球平均氣溫距平圖

在這里，t為樣本平均數(shù)與總體平均數(shù)的離差統(tǒng)計(jì)量；xˉ為樣本平均數(shù)；μ為總體平均數(shù)；σx為樣本標(biāo)準(zhǔn)差；n為樣本容量.

運(yùn)用SPSS軟件進(jìn)行滑動(dòng)t檢驗(yàn)，結(jié)果見表1與表2.

表1 單一樣本統(tǒng)計(jì)資料

表2 單一樣本檢定

由表可知顯著性為0.815＞0.05,所以數(shù)據(jù)沒有發(fā)生突變.通過對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可知全球變暖趨勢在持續(xù)，但近幾年來升溫速率趨于平緩.

3 基于模糊模型識(shí)別的颶風(fēng)強(qiáng)度評(píng)估模型[4-7]

通過分析和查閱相關(guān)資料，建立與颶風(fēng)強(qiáng)度有關(guān)的最大風(fēng)速、最小壓力、風(fēng)暴潮的指標(biāo)體系，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化.

將無量綱化后的數(shù)據(jù)與颶風(fēng)等級(jí)見的關(guān)系制成散點(diǎn)圖，結(jié)果見圖3.

我們采用對(duì)分組后的無量綱化數(shù)據(jù)按颶風(fēng)等級(jí)對(duì)每個(gè)等級(jí)下的指標(biāo)數(shù)據(jù)求均值，則可得到颶風(fēng)等級(jí)的模糊子集:

圖2 颶風(fēng)等級(jí)與各指標(biāo)間散點(diǎn)圖

以上就是最終形成的能夠衡量颶風(fēng)活動(dòng)強(qiáng)度的模糊子集模型.

4 基于模糊識(shí)別模型研究全球變暖對(duì)颶風(fēng)強(qiáng)度變化的影響

首先熱帶氣旋最大潛在強(qiáng)度理論是利用LPCC WCRP’S CMLP3全球氣候模式控制實(shí)驗(yàn)?zāi)M20世紀(jì)氣候背景的多種模式資料[8]，計(jì)算最大表面風(fēng)速（這里的最大表面風(fēng)速即為問題二中的最大風(fēng)速這一指標(biāo)），有以下方程式:

上式中Vm為最大風(fēng)速，ε為熱機(jī)的熱力學(xué)效率，定義式為(Ts-T0)/Ts，通過查閱相關(guān)資料可得出ε一般取1/3，為了簡化方程，我們令ε=1/3，Ck和CD分別為熵交換系數(shù)和表面拖曳系數(shù)，k0n和kα分別是海表h和?？説上大氣的飽和熵，由于我們是研究溫度與颶風(fēng)強(qiáng)度的關(guān)系，因此都取定值.Ts為海表溫度（SST），我們假設(shè)Ts與全球平均氣溫存在著此函數(shù)關(guān)系即：Ts=kx，其中x為全球平均氣溫，k為正比系數(shù)，代入上式可得到新的方程

其次Baik和Paek在1998年用1960-1990年共31年的西北太平洋熱帶氣旋的資料建立了中心最低氣壓Pc與海表溫度Ts之間的關(guān)系式：

其中b5=0.0043994,b4=-0.46681,b3=19.4898,b2=-400.881

將Ts=kx代入得

由于缺乏風(fēng)暴潮與溫度之間的關(guān)系式，因此假定風(fēng)暴潮不隨氣溫的變化而變化，則可以得到一個(gè)當(dāng)全球平均氣溫為x時(shí)的一個(gè)未知的颶風(fēng)等級(jí)的模糊子集

其中Vm和Pc已在上文給出，y為風(fēng)暴潮的指標(biāo)數(shù)值，取定值.

當(dāng)全球變暖的程度加深時(shí)，全球平均氣溫必然上升，則可通過計(jì)算氣溫變化時(shí)Bx與第二題中所得出的分別代表5個(gè)颶風(fēng)等級(jí)的模糊子集的貼近度的變化，來研究氣溫即全球變暖對(duì)颶風(fēng)強(qiáng)度的影響.

這里我們采用海明貼近度來計(jì)算，即：

接下來我們便實(shí)際應(yīng)用這樣的一個(gè)模型.先取一個(gè)颶風(fēng)等級(jí)為1的模糊子集，回代入Vm和Pc的方程式即可得到其所對(duì)應(yīng)的全球平均氣溫即全球變暖的程度，將其代入海明貼近度公式即可計(jì)算出一組貼近度.

我們?nèi)≡撃：蛹癁锽x=(0.4723,0.9796,0.3044)回代得α=2.4℃，得到的貼近度分別為

當(dāng)溫度上升后，即α'=2.5℃時(shí)，得到新的模糊子集

圖3 貼近度對(duì)比圖

可明顯看到，當(dāng)氣溫上升時(shí)，颶風(fēng)強(qiáng)度相對(duì)于等級(jí)1的貼近度下降，相對(duì)于等級(jí)2的貼近度上升，即氣溫上升時(shí)，颶風(fēng)強(qiáng)度會(huì)增加.

通過上述模型可得，全球變暖程度加深時(shí)，颶風(fēng)強(qiáng)度會(huì)加強(qiáng).

5 結(jié)束語

環(huán)境問題是多年來備受關(guān)注的話題，良好的自然環(huán)境給人們帶來巨大的幫助，讓人們身心舒適，生活健康.然而，近年來，隨著科技的發(fā)展和時(shí)代的進(jìn)步，人類活動(dòng)對(duì)自然界產(chǎn)生了一系列的影響，全球變暖就是影響之一.全球變暖會(huì)帶來一系列的問題，通過本文的分析，我們也發(fā)現(xiàn)全球變暖的加深將會(huì)導(dǎo)致颶風(fēng)強(qiáng)度的加劇.因此，可以意識(shí)到全球變暖的防治工作是極其重要的.