降水时空关联特征可视分析

目的降水是影响全球气候变化和系统环境的重要因素,面向降水数据开展时空关联分析,对于区域气候特征探索及异常情况监测具有重要的意义。然而,降水时空关联特征的分析是一个复杂且耗时的过程,与气象站点的空间分布以及降水的时间序列密切相关。本文综合考虑降水的时空变化特征,研究和设计面向降水数据时空关联特征分析的可视化系统工具。方法利用地图和矩阵图呈现降水数据的空间分布和周期变化特征,设计径向盒须图对降水数据的时空变化异常特征进行捕获;通过局部Moran’s I指数的计算和热力图的呈现表达降水的空间相关性,支持用户交互式地探索空间相关性的时序变化特征;利用普通克里金插值模型获得降水空间插值图,并对插值结果的准确性进行可视化评估。结果以中国安徽省1971-2014年气象观测站长时间序列月降水数据集为例进行分析,实验结果证明本研究可视化交互系统能够直观高效地探索区域降水长时间序列时空变化特征和极端降水情况;有效探究区域降水空间分布模式、不同站点降水信息间空间依赖性和异质性,并快速发现降水奇异点;分析区域不同时间尺度降水气候特征空间变化。结论系统工具集成便捷的交互模式,支持用户探索式地分析降水数据的时空关联特征,进而有效地探究区域气候变化规律和特征分布关系。基于真实降水数据的实验结果以及降水领域专家的反馈,进一步验证了本文系统工具的有效性和实用性。