1．目的及意义

中国幅员辽阔，地形复杂多样，气候类型极为丰富。同时，我国位于东亚季风区，降水量有区域性分布特点，降水时空分布特征的研究有助于对大气运动规律的深入理解。由此，根据降水量分型是划分我国气候特征区域的有效方法。气候分区结果不仅可用于资源与环境的评价、生态系统的变化和管理、生态系统模型建立、植被生产力计算和生态区划等方面的研究，还可以为生态学、地学等学科的发展提供重要的基础数据。

国内外对地区气候分区评价已有很多研究。地区气候分区评价一般是结合自然资源环境(如气候、土壤、植被、水文等)、经济环境(如经济水平、产业结构等)和社会环境(如人口状况、基础设施、生活质量等)等来评价的，根据单一因素的气候评价很少。为了详细研究中国不同地区的降水量变化特征，国内很多学者已做了许多关于气候分区的工作，尤其是针对某个地理区进行更加详细的气候分析。李栋梁等^[1]根据西北地区夏季降水的异常特征将其划分为6个敏感区。就全国的气候分区来说，有大致按气候区将全国分为8个区^[2,3]，陈兴芳等^[4]采用降水指数根据地理位置和气候特征将全国分为15 个区，江志红等^[5]指出，全国降水量场可明显划分成10区域。

定义气候带最常用的方法包括Koeppen气候分类，聚类分析等。Koeppen气候分类及其修改版本已被广泛用于定义全球不同的气候类型。在中国，只有少数方案被定义为使用Koeppen气候分类。一般来说，中国的气候区根据气候区划划分。通过诸多区域化工作，形成了一定的区域化方法，并说明了中国的区域气候多样性。聚类分析是研究样品和变量进行分类的一种方法，通过建立一些统计法则算法来进行比较客观的分类。作为用于定义气候带的标准方法，聚类分析已在若干国家使用。 许多气候相关的研究问题，如气候区的确定和天气气候类型的分类已经通过聚类分析得到解决。然而，这种方法在定义中国的气候带方面使用尚不广泛。因此，作为一种替代方法，聚类分析在各类资源环境评价及分类区划等领域将更广泛的应用。本课题在此背景下，拟收集近年来全国各气象站年降水量数据，采用空间聚类分析方法，对近年来全国各气象站年降水量数据进行聚类分析，找出各地区降水的空间聚集模式，总结我国气候区域特点，从而对我国气候进行分区。{title}

2. 研究的基本内容与方案

{title}

2.1基本内容：

在以上的研究环境和背景下，本课题的主要内容是基于采集的近年来全国各气象站年降水量数据，采用多种聚类方法分析（如K-means法、分层聚类法等），并通过R语言进行实现，对我国气候进行分区，并将结果与最新中国气候区划对比，以对比多种聚类方法的优劣并评价聚类分析结果，为人们根据自己的需求选择适合的聚类分析方法提供依据，同时验证基于空间聚类分析的气候分区的可行性。在本课题中，拟使用的聚类方法为快速聚类法（K-means法）及分层聚类法。

其中快速聚类法（K-means法）步骤为：

（1）选取K个样本为初始的类中心；

（2）计算每个样本与各中心的欧几里得距离，将每个样本赋给最近的类；

（3）计算每一类的平均值，以其为中心，计算每个样本与中心的距离，将每个样本重新赋给距离最小的类；

（4）重复步骤(3) ，直到方差不再发生变化。

分层聚类法步骤为：