科研進階 | 美國國家大氣研究中心 | 大氣環境、統計學:環境科學:針對中國氣候變化的統計分析(2021.3.6開課)

2021-02-13 BG Plus背景提昇平臺

  課題介紹  

本課程的目標是利用氣候模型比較計劃現有模型數據，為氣候區域提供集合模擬，以分析中國過去和未來氣候變化的趨勢。本課程特別為學生介紹一些統計方法，用於檢測和歸因氣候變化。此外，學生們可以解決與確定降水極端值、洪水或野火等相關量的模擬趨勢有關的研究問題。

  項目介紹  

項目採用小班全英文授課形式，由來自全球TOP30名校教授或知名研究所研究員帶領學生探索前沿知識，保質保量完成課程任務後，可獲得由導師籤發的網申推薦信和課程證明。最終學生還可以結合課程內容，獲得一篇可用於國際英文會議投稿發表的論文摘要。

  項目收穫  

●  國外知名院校教授或研究所研究員開具的網申推薦信

●  一篇可用於國際英文會議投稿發表的論文摘要

●  環境科學領域的發展方向、前沿知識與研究方法

●  海外教授授課，提前體驗海外大學課堂模式

●  批判性思維與團隊協作等科研必備能力的全面提升

1. 主導師：

●  Jean-François Lamarque

●  美國國家大氣研究中心氣候和全球動力學實驗室主任

●  在Science、Nature子刊等知名SCI期刊發表近300篇文章，H-index 104

● 美國太空總署NASA和能源部為其研究提供資助

●  研究領域包括化學與氣候的相互作用、衛星化學物種觀測數據同化等

2. 專業助教：

項目配備一位TOP30名校博士擔任科研助教，助教將根據導師課程內容跟進輔導，進行課堂知識理解與吸收；以及一位寫作指導老師，指導論文摘要寫作，傳授國際英文會議投稿秘籍

  適用人群  

●  計劃申請海外名校碩博，需要提升申請競爭力的學生

●  對高含金量的學術推薦信有需求的學生

●  希望提前了解意向專業，或轉專業申請缺乏相關研究經歷的學生

●  希望提前適應國外教學方式，提升學習能力的學生

  項目亮點  

名校教授和博士助教共同保證課程體驗

  項目詳情  

WEEK 1 氣候和氣候變化基本原理

本節課將從能量概念框架講述氣候的基本原理

（1）不同部分能量重新分配的基本概念

（2）氣候敏感性和氣候強迫

（3）氣候不確定性和「天氣噪聲」

（4）古氣候重建與氣候預測的相關性

閱讀材料：

Introduction to climate dynamics and climate modelling. Chapter1& Chapter 2

WEEK 2 氣候建模與實驗設計

本課將介紹氣候建模的必要概念，以及定義和執行數值實驗的方式

（1）三維氣候建模的基本概念和方法

（2）氣候噪聲的概念 

（3）不確定性分析 

閱讀材料：

Eyring, Veronika, et al. "Overview of the Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 (CMIP6) experimental design and organization." Geoscientific Model Development 9.5 (2016): 1937-1958.

WEEK 3 讀取氣候模型輸出和基本處理

本節重點討論讀取和處理氣候模型輸出的技術方面

（1）氣候模型輸出

（2）NetCDF的特定格式

（3）Jupyter交互式筆記本 

作業：

將分配簡單的分析項目，使學生熟悉如何閱讀數據。數據文件將由導師提供，但學生需要能夠在自己的電腦上進行處理

WEEK 4 平均值的統計方法

本節介紹對時間序列進行統計分析的必要概念，並將其應用於平均值

（1）平均值的時間序列

（2）平均值隨時間變化的重要性

作業：

在之前作業的基礎上，進行時間序列平均數的基本分析和視覺顯示（使用實際模型輸出和觀察中提供的NetCDF文件）

WEEK 5 極值的統計方法

本節課介紹對時間序列進行統計分析的必要概念，並將其應用於極值

（1）極值的時間序列

（2）極值隨時間變化的重要性

作業：

在之前作業的基礎上，進行時間序列極值的基本分析和視覺顯示（使用實際模型輸出和觀察中提供的NetCDF文件）

WEEK 6 Python/R腳本繪製和優化

本課介紹了用於顯示信息的必要工具（使用地圖）以及用於有效數據處理的基本優化方法

（1）腳本優化的基本概念

（2）顯示地圖的必要工具

（3）可視化顯示統計意義

作業：

按照第3課學習的數據攝取程序，顯示（導師提供的預處理數據文件）特定信息

WEEK 7 中國的降水/溫度變化了嗎？

一句話本課的重點是對模型模擬和觀測進行深入分析，以確定中國的氣候變化

（1）識別區域變化模式

（2）優化分析

作業：

在前3節課作業的基礎上，學生會有更大的數據集，並根據觀測結果和模型結果，分配分析極端降水（學生可以選擇特定度量標準）歷史變化的任務。期待學生對第6課腳本優化內容的基本的了解和應用能夠在作業中展現出來

WEEK 8 中國未來的降水/溫度變化趨勢如何？

本課著重於對模型模擬進行深入分析，以識別何時/何地氣候將不同於當前狀況

（1）擴大問題規模

（2）優化分析python / R腳本

作業：

利用CMIP6資料庫的結果，學生將分析多模型、多場景的集合數據集，以識別未來極端降水（由學生自己選擇度量標準）的潛在變化。最優秀的學生將可以選擇使用原始CMIP6數據（而非導師預處理的數據），從而使學生能體驗到完整研究過程的複雜性

WEEK 9 英文摘要寫作指導課程①

WEEK 10 英文摘要寫作指導課程②

  常見問題  

為避免影響推薦信的真實客觀性，不建議學生查看以網申形式提交的推薦信內容。

2.導師依據什麼來寫推薦信呢？

導師通過課堂表現、課下完成作業和最終成果展示的情況，為學生撰寫細節真實豐富的推薦信。

3.科研助教能給我提供哪方面的輔導？

為學生講解教授課上的重難點知識，解答作業中存在的問題，幫助學生消化課程內容。

項目費用：請諮詢BG學術顧問

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