基于机器学习的数值天气预报风速订正研究   总被引：3，自引：1，他引：2  

孙全德  焦瑞莉  夏江江  严中伟  李昊辰  孙建华  王立志  梁钊明 《气象》2019,45(3):426-436

对风速进行准确预测是精细化天气预报服务(如风能发电、冬季奥运会赛场条件保障等)的重要环节。本文基于三种机器学习算法(LASSO回归、随机森林和深度学习),对数值天气预报模式ECMWF预测的华北地区近地面10 m风速进行订正。首先利用LASSO回归算法提取对10 m风速有重要影响的气象要素特征集,将其作为三种机器学习算法的输入,建立相应模型对ECMWF预测的风速进行订正。用提取后的气象要素特征集建模有助于减少计算量和存储开销,并减小模型的复杂性,从而提高模型的泛化能力。将订正结果与传统订正方法模式输出统计(model output statistics,MOS)得到的订正结果进行对比。结果表明,三种机器学习算法的订正效果均好于MOS方法,显示了机器学习方法在改善局地精准气象预报方面的潜力。  相似文献   

甘肃省霜冻日期时空变化特征及影响因素     

马尚谦  张勃  刘莉莉  史晓婷  杨文义  杨梅  焦文慧  魏怀东  崔艳强  黄浩  罗鸿东 《高原气象》2019,(2):397-409

在全球变暖背景下,全面掌握甘肃省霜冻日期的变化规律,有利于提高霜冻灾害的预警能力,保护区域环境,促进气候资源合理开发。使用0 cm地面最低温度资料,采用线性倾向估计法得到霜冻日期的气候倾向率,利用Mann-Kendall法和滑动t检验法探测霜冻日期的突变时间,构建霜冻站次比表征霜冻的影响范围,利用标准差方法计算霜冻日期的稳定性,采用Hurst指数法预测霜冻日期的未来趋势,结合相关系数法分析霜冻日期的影响因素。研究表明:(1)初霜冻日期、终霜冻日期、无霜冻日数发生突变的年份分别为2002,1996和1999年。(2)霜冻日期年际变化幅度为无霜冻日数>初霜冻日期>终霜冻日期;河西变化幅度整体高于河东,对全省霜冻日期变化的贡献较大。(3)全省霜冻日期稳定性顺序为初霜冻日期>终霜冻日期>无霜冻日数,河西霜冻日期稳定性好于河东。(4)初霜冻日期、终霜冻日期、无霜冻日数分别遵循"北早南迟,西早东迟"、"北迟南早,西迟东早"、"北短南长,西短东长"的空间分布规律。(5)在未来,初霜冻日期推迟,终霜冻日期提前,无霜冻日数延长,但变化幅度略有差异,无霜冻日数>终霜冻日期>初霜冻日期;河西终霜冻日期提前达到全省平均水平,无霜冻日数或超过河东。可知,霜冻日期的迟早、长短、稳定性,是由初、终霜冻日期、海拔以及经、纬度综合作用的结果,主导因素显著性差异较大。无霜冻日数的延长,是由初、终霜冻日期稳定性变差所致。  相似文献   

2015年初夏辽宁降水异常偏少的大尺度环流特征     

焦敏  李辑  胡春丽  周斌  黄岩 《沙漠与绿洲气象(新疆气象)》2019,13(6):73-81

利用NCEP/NCAR逐日再分析资料和辽宁省逐日站点降水资料,分析了2015年初夏辽宁降水异常偏少的大尺度环流特征。结果表明:2015年初夏是1962年以来辽宁同期降水最少的年份。2015年初夏辽宁降水异常偏少的大尺度环流特征并不是共性,高空急流、西太副高的强度和位置以及是否有西南暖湿气流输送在6个典型少雨年里各有不同。大尺度环流系统的异常配置是导致2015年初夏辽宁降水严重偏少的主要原因,高空急流较气候平均偏南偏强,辽宁位于急流轴以北,高层辐合不利于上升运动发展;西太平洋副热带高压较气候平均偏东偏南,冷空气位置偏北,辽宁缺少冷暖空气交绥;低空急流较气候平均偏东偏南,辽宁缺少暖湿水汽输送及低层辐合上升运动。2015年初夏辽宁降水异常偏少与北太平洋海表面温度"东高西低"导致的大规模上升和下沉运动密切相关。  相似文献   

GRAPES_GFS 2.0模式非系统误差评估          下载免费PDF全文

张萌  于海鹏  黄建平  沈学顺  苏勇  薛海乐  窦宝成 《应用气象学报》2019,30(3):332-344

选取2014年1月、4月、7月、10月的GRAPES_GFS 2.0预报产品和对应时刻的NCEP FNL分析资料进行对比。从时间演变看,南、北半球的非系统误差均在各自冬季达到极盛,误差呈现周期性变化规律。位势高度场的非系统误差随时间演变先呈指数增长,后呈线性增长,温度场和纬向风场的误差则近似于线性增长。从空间分布看,GRAPES_GFS 2.0的非系统误差大值主要分布在中高纬度地区,呈条带状分布,误差大值区域基本不随预报时效的变化而发生变化;位势高度场和纬向风场的误差大值区出现在对流层顶附近,而温度场的误差大值区则出现在边界层顶附近。将误差增长曲线参数化拟合后发现,南半球的初始场误差、可预报上限和初始场误差占比均高于北半球,随离地高度增加初始场误差占比逐渐减小。  相似文献   

BCC_CSM1.1(m)模式对初夏东北冷涡的模拟及应用     

焦敏  李辑  于亚鑫  胡春丽  王莹  周斌 《气象与环境学报》2019,35(4):55-62

利用1991-2017年BCC_CSM1.1（m）模式模拟数据和NCEP/NCAR逐月再分析资料,评估了BCC_CSM1.1（m）对初夏东北冷涡的模拟能力。结果表明：BCC_CSM1.1（m）模式可以对500 hPa位势高度场气候态进行模拟,均方根误差显示该模式对中国东北南部地区500 hPa位势高度场的模拟要优于东北北部地区。EOF第一模态结果显示,该模式可以较好地模拟出500 hPa位势高度场的主要时空变化特征。BCC_CSM1.1（m）模式能够模拟出近27 a东北冷涡指数的上升趋势和年际变化,但模拟的上升趋势较实况偏强,年际变率较实况偏弱。BCC_CSM1.1（m）模式能够模拟出东北冷涡指数的年代际突变,但是对突变开始时间的模拟较实况偏晚。BCC_CSM1.1（m）模式能够模拟出东北冷涡指数和500 hPa位势高度场在东北及其附近地区的显著正相关,不能模拟出东北冷涡指数与东北初夏降水之间的显著负相关。此外,模式东北冷涡指数对东北初夏降水的预测能力十分有限。  相似文献   

2018年夏季辽宁异常高温干旱的环流特征及成因          下载免费PDF全文

焦敏  李辑  陈鹏狮  王阳  刘东明 《大气科学学报》2019,42(4):571-580

利用NCEP/NCAR逐日再分析资料和辽宁省53站逐日降水量及日平均气温资料,采用诊断分析方法,研究了2018年夏季辽宁异常高温干旱的环流特征及成因。结果表明：2018年夏季辽宁发生了1962年以来最严重的高温干旱事件。辽宁地区上空受相当正压结构的异常反气旋性环流控制,是异常高温干旱发生的局地环流成因;异常反气旋性环流南侧存在一个异常气旋性环流,阻挡了孟加拉湾和南海地区西南暖湿气流向辽宁地区输送,不利于辽宁地区产生降水。南亚高压和西太副高相向运动并在辽宁地区上空重叠,是异常高温干旱发生的大尺度环流成因。EAP/PJ型和EU型遥相关是西太副高异常发展的直接原因。准定常Rossby波能量频散是导致EAP/PJ型和EU型遥相关形成与维持的根本原因之一。源自北大西洋地区的Rossby波能量,沿西风急流波导区向下游频散,使得包括辽宁在内的我国北方广大地区位势高度异常增强;同时我国东北至朝鲜半岛和日本一带存在Rossby波能量的准经向频散,同样有利于EAP/PJ型遥相关的维持与发展,使得辽宁及其附近地区上空受位势高度正距平控制。  相似文献   

长江中下游地区新华夏构造体系的“米字型”结构特征     

吕古贤  张宝林  吕承训  胡宝群  曾勇  郭涛  申玉科  王红才  马立成  焦建刚  毕珉烽 《现代地质》2021,35(5):1240-1250

构造体系由强变形构造带和弱变形地域共同构成,这些构造带和变形带可以用结构面的形式表达。构造体系结构面的分布分析,更加适用于变形规律研究,便于追索构造应力场及其演化。以长江中下游地质结构与导矿-控矿要素研究为基础,总结了新华夏构造体系结构面的“米字型”分布特征。新华夏系“米字型”构造,由NNE 25°方向挤压断裂和褶皱带、NNW 345°方向(大义山式)张扭断裂、NEE 75°方向(泰山式)压扭构造和NWW 300°方向(长江式)的横张构造组成。其演化分先后三个阶段;NNW 345°方向—NEE 75°方向的共轭剪切构造阶段、NNE 25°方向挤压构造阶段和NWW 300°方向的张性剪切构造阶段。新华夏构造体系的“米字型”构造样式的识别,为研究构造体系的应力-应变成因、探讨构造体系的形成演化以及浅部构造和深部构造相关性研究提供了重要的地质构造基础。在其它类型的构造体系中,结构面也具有“米字型”分布特征。  相似文献   

~(14)C Chronology and Circulation of Potassium-rich Brine in Lop Nur Playa,Xinjiang, Northwestern China     

LIU Chenglin  JIAO Pengcheng  ZHANG Hu  DUAN Baoqian 《《地质学报》英文版》2021,95(4):1423-1425

正Objective Lop Nur is one of the world's largest Quaternary salt lakes and is currently a playa. In this lake, unique giant glauberite deposits occur, of which the intercrystalline pores host super-large liquid potash deposits. Recently, it has been thought that the potassium-rich brine was formed when the enormous quantity of glauberite deposited. To clarify this issue 14 C dating for brine is used to provide new evidence of chronology illustrating the relationship of potassium-rich brine with the host glauberite rock and improve our understanding of the formation mechanism of the brine in Lop Nur playa.  相似文献   

Determination of the optimized single-layer ionospheric height for electron content measurements over China     

Min Li  Yunbin Yuan  Baocheng Zhang  Ningbo Wang  Zishen Li  Xifeng Liu  Xiao Zhang 《Journal of Geodesy》2018,92(2):169-183

The ionosphere effective height (IEH) is a very important parameter in total electron content (TEC) measurements under the widely used single-layer model assumption. To overcome the requirement of a large amount of simultaneous vertical and slant ionospheric observations or dense “coinciding” pierce points data, a new approach comparing the converted vertical TEC (VTEC) value using mapping function based on a given IEH with the “ground truth” VTEC value provided by the combined International GNSS Service Global Ionospheric Maps is proposed for the determination of the optimal IEH. The optimal IEH in the Chinese region is determined using three different methods based on GNSS data. Based on the ionosonde data from three different locations in China, the altitude variation of the peak electron density (hmF2) is found to have clear diurnal, seasonal and latitudinal dependences, and the diurnal variation of hmF2 varies from approximately 210 to 520 km in Hainan. The determination of the optimal IEH employing the inverse method suggested by Birch et al. (Radio Sci 37, 2002. doi: 10.1029/2000rs002601) did not yield a consistent altitude in the Chinese region. Tests of the method minimizing the mapping function errors suggested by Nava et al. (Adv Space Res 39:1292–1297, 2007) indicate that the optimal IEH ranges from 400 to 600 km, and the height of 450 km is the most frequent IEH at both high and low solar activities. It is also confirmed that the IEH of 450–550 km is preferred for the Chinese region instead of the commonly adopted 350–450 km using the determination method of the optimal IEH proposed in this paper.  相似文献   

Joint estimation of vertical total electron content (VTEC) and satellite differential code biases (SDCBs) using low-cost receivers     

Baocheng Zhang  Peter J. G. Teunissen  Yunbin Yuan  Hongxing Zhang  Min Li 《Journal of Geodesy》2018,92(4):401-413

Vertical total electron content (VTEC) parameters estimated using global navigation satellite system (GNSS) data are of great interest for ionosphere sensing. Satellite differential code biases (SDCBs) account for one source of error which, if left uncorrected, can deteriorate performance of positioning, timing and other applications. The customary approach to estimate VTEC along with SDCBs from dual-frequency GNSS data, hereinafter referred to as DF approach, consists of two sequential steps. The first step seeks to retrieve ionospheric observables through the carrier-to-code leveling technique. This observable, related to the slant total electron content (STEC) along the satellite–receiver line-of-sight, is biased also by the SDCBs and the receiver differential code biases (RDCBs). By means of thin-layer ionospheric model, in the second step one is able to isolate the VTEC, the SDCBs and the RDCBs from the ionospheric observables. In this work, we present a single-frequency (SF) approach, enabling the joint estimation of VTEC and SDCBs using low-cost receivers; this approach is also based on two steps and it differs from the DF approach only in the first step, where we turn to the precise point positioning technique to retrieve from the single-frequency GNSS data the ionospheric observables, interpreted as the combination of the STEC, the SDCBs and the biased receiver clocks at the pivot epoch. Our numerical analyses clarify how SF approach performs when being applied to GPS L1 data collected by a single receiver under both calm and disturbed ionospheric conditions. The daily time series of zenith VTEC estimates has an accuracy ranging from a few tenths of a TEC unit (TECU) to approximately 2 TECU. For 73–96% of GPS satellites in view, the daily estimates of SDCBs do not deviate, in absolute value, more than 1 ns from their ground truth values published by the Centre for Orbit Determination in Europe.  相似文献