SPSS软件在地闪密度空间分布规律研究中的应用

周丽雅 蒙文昌

摘 要：通过详细阐述如何运用SPSS软件对省级或国家级闪电定位系统监测到的市县级地区闪电数据进行经验正交函数或旋转经验正交函数分析，从而深入掌握市县区域内地闪频次的空间分布规律的方法，并与利用Fortran程序进行计算得出的结果对比分析证明运用SPSS软件对地闪频次进行主成分分析的可靠性，为地市级雷电防护工作者对掌握本地区内地闪活动时空分布规律提供了一种简单有效的方法。

关键词：SPSS；经验正交函数；地闪频次；空间分布规律

中图分类号：P732.5 文献标识码：A

近年来，为了有效地开展气象灾害防御工作以及不断拓宽气象服务领域的需求，各类重大建设项目的气象灾害可行性论证成为各地气象灾害防御工作的重点。其中，雷击风险评估是气象灾害可行性论证的重要组成。

全面掌握市县区域大气雷电环境状况是有效开展雷击风险评估的基础。各地工作者对本区域内大气雷电环境的都进行了相应的研究，陆国俊等以广州地区1999～2008年雷电定位数据为基础，详细研究了广州地域地闪总数、地闪密度、雷电幅值、雷电幅值概率分布及雷电日等重要雷电参数。

1 SPSS软件介绍

SPSS（Statistical Product and Service Solutions），“统计产品与服务解决方案”软件。SPSS是世界上最早的统计分析软件，与SAS和BMDP并称为三大综合性统计软件，广泛应用于自然科学、技术科学、社会科学的各个领域。SPSS 软件可以实现包括多元分析中的回归分析， 判别分析，相关分析，主成分分析，因子分析，聚类分析，谱分析，时间序列分析，因此可广泛应用在气象业务中。其最突出的特点就是操作界面极为友好，输出结果易于理解。

2 应用实例

2.1 数据来源

从安徽省LD-Ⅱ型闪电定位系统的监测数据中按照蚌埠地区经边界经纬度范筛选出蚌埠地区的地闪资料，所取资料时间长度为2006年1月—2012年12月。包括了地闪发生日期、时间、经度、纬度、电流强度。

2.2 数据处理

经验正交函数分析方法（empirical orthogonal function， 缩写为EOF），也称特征向量分析或者主成分分析，是一种分析矩阵数据中提取主要数据特征量的一种方法。

正因EOF的分析功能，进行EOF分解必须将某气候向量场的观测资料以矩阵形式给出，方可进行时间和空间上的分解。从省级或国家级闪电定位系统监测数据中提取的市县级地区闪电数据为随即事件，即发生一次闪电，闪电频次就增加一次，一次事件相对应一个闪电发生时的精度和纬度，不是站点资料。

2.3 数据导入

打开SPSS软件，主界面如图1所示，选择文件/打开/数据，在打开数据对话框中选择保存成EXCLE文件格式的矩阵数据工作表。

数据成功导入后，选择分析/降维/因子分析，如图2，进行主成分分析操作。

在弹出的因子分析对话框（如图3）中，选中所有变量。点击确定。如果做旋转主成分分析选择旋转/继续/确定即可。

2.4 输出结果

软件自动输出分析结果，部分结果截屏如图4所示，输出结果表明：经验正交函数分解后特征值大于1的共有13个特征向量场。前2个特征值为153.25和12.19，特征向量方差贡献分别为68%，6%，余下的载荷向量的方差贡献均小于5%，且前两个特征向量的累计方差贡献高达74%。

3 可靠性检验

为了对运用SPSS软件运行出的结果进行检验，使用气象专业人员使用最为广泛的FORTRAN（Formula Translation）数值计算编程语言对蚌埠地区逐月闪电频次矩阵数据进行编程运算，得到经验正交函数分解后特征值大于1的也是13个特征向量场，且前2个特征值为特征向量方差贡献分别为70%，8%，与用SPSS软件输出结果一致。因此，认为运用SPSS软件对闪电定位系统监测数据中提取的市县级地区闪电数据进行EOF分析或REOF分析是可靠。

4 結论

1）SPSS 统计软件用于对地闪频次时空分布规律的研究是有益的尝试，且计算结果经过与传统高级语言程序的计算结果一致，检验证明该方法是有效的。

2）使用Excel做数据的预处理很方便， 且与SPSS数据格式可以通用， 两者使用方法也非常近似。

3）SPSS软件界面友好，操作简易，能够满足基层雷电防护工作者对本区域内的闪电数据进行深入研究的需求。

参考文献：

[1] 廖德海，杜娟，高武虎.做好雷击风险评估的思考与建议[A].2010年第27届中国气象学会年会雷电防护科学与技术发展分会.

[2] 陆国俊，熊俊，陈家宏，等.广州地域1999-2008年地闪密度图及雷电参数分析.高电压技术2009，35（12）.

[3] 王欣眉，宋琳，王新功，等.1971-2008年青岛地区雷电时空分布特征[J].气象与环境学报， 2011，27（4）：39- 43.

[4] 李南，魏鸣，姚叶青.安徽闪电与雷达资料的相关分析以及机理初探[J]，热带气象学报，2006，22（30）：265-272.