基于EEMD和ARIMA的海温预测模型研究          下载免费PDF全文

张莹  谭艳春  彭发定  廖杏杰  余昱昕 《海洋学研究》2019,37(1):9-14

类型丰富、时空分辨率高的海洋探测数据,为信号分解和机器学习算法的应用提供了可能。本文针对如何建立有效的海温预测模型这一问题,使用高时空分辨率的海表温度(SST)融合产品,引入信号处理领域的集合经验模态分解(EEMD)和机器学习领域的自回归积分滑动平均模型(ARIMA)。首先利用最适于分解自然信号的EEMD方法,将海温数据分解成多个确定频率的序列;再利用ARIMA分别对各个频率的序列进行预测,最后将各个序列的预测结果进行组合。该方法在丰富数据的支撑下,比以往直接使用海温数据所建立的预测模型精度更高,为更好地进行海温预测提供了新方法。  相似文献   

Groundwater contaminant source identification based on iterative local update ensemble smoother          下载免费PDF全文

YANG Ai-lin  JIANG Si-min  LIU Jin-bing  JIANG Qian-yun  ZHOU Ting  ZHANG Wen 《地下水科学与工程》2020,8(1):1-9

Identification of the location and intensity of groundwater pollution source contributes to the effect of pollution remediation, and is called groundwater contaminant source identifcation. This is a kind of typical groundwater inverse problem, and the solution is usually ill-posed. Especially considering the spatial variability of hydraulic conductivity field, the identification process is more challenging. In this paper, the solution framework of groundwater contaminant source identification is composed with groundwater pollutant transport model (MT3DMS) and a data assimilation method (Iterative local update ensemble smoother, ILUES). In addition, Karhunen-Loève expansion technique is adopted as a PCA method to realize dimension reduction. In practical problems, the geostatistical method is usually used to characterize the hydraulic conductivity feld, and only the contaminant source information is inversely calculated in the identifcation process. In this study, the identification of contaminant source information under Kriging K-field is compared with simultaneous identification of source information and K-field. The results indicate that it is necessary to carry out simultaneous identification under heterogeneous site, and ILUES has good performance in solving high-dimensional parameter inversion problems.  相似文献   

基于岩溶水动态的岩溶地面塌陷预测预报方法     

高宗军  鲁统民  王敏  冯建国  刘书江  王姝 《中国岩溶》2019,38(5):739-745

由于突发性、影响因素多样性等特点，岩溶地面塌陷的预测预报目前只能做到区域上的危险区划定，而不能实现危险区内何时、何处发生塌陷的预测预报。已有岩溶地面塌陷调查结果表明，岩溶地面塌陷的发生是有前兆的，即附近水井会提前出现水位波动大、水浑浊等现象。本文据此提出了建立健全岩溶水监测网络，对岩溶水位、水量、浊度及主要化学组分等指标进行实时动态监测，结合岩溶水流向等参数，实现短时间（数小时至数日）、小范围（小于监测网络间距）的较高精度岩溶地面塌陷预测预报的方法，并以山东省莱芜市孟家庄地区为例做了简要说明。   相似文献   

一个基于MOM的全球海洋数值同化预报系统     

刘娜  王辉  凌铁军  祖子清  秦英豪 《海洋通报》2018,(2):139-148

随着国家战略利益的拓展,国家对全球海洋环境预报保障的需求日益凸显。近年来,国家海洋环境预报中心研发并建立我国首个涵盖全球大洋的"全球海洋数值预报系统",该预报系统由MOM4全球海洋环流模式及三维变分同化系统组成。该系统的建立,实现了全球范围海洋环流预报业务全覆盖,为我国探索深海大洋环境的迫切需求提供有力保障,明显提升了我国海洋环境预报能力,体现了我国海洋数值预报技术的发展和进步。该系统的历史回报试验和业务化试运行结果表明其对全球海洋环境要素具有较好的预报能力,其预测结果已经在实际业务中得到了应用,在"雪龙号"极地遇险脱困、马航MH370失联飞机搜救等重大事件的预报保障任务中发挥了重要作用,为我国实施海洋强国战略,推进实施"21世纪海上丝绸之路"的战略构想,应对海上突发事件、维护国家海洋权益等各个方面提供有力的科技支撑和保障,并成为我国全球海洋预报业务的重要参考依据。  相似文献   

ARIMA-LSTM组合模型在基于SPI干旱预测中的应用——以青海省为例          下载免费PDF全文

张建海  张棋  许德合  丁严 《干旱区地理》2020,43(4):1004-1013

开展干旱预测是有效应对干旱风险的前提基础。利用1958—2017年青海省38个气象站点逐日降水量数据计算多尺度标准化降水指数（SPI）,并建立了SPI序列自回归移动平均模型（ARIMA）、长短时记忆神经网络模型（LSTM）和基于二者优点提出的ARIMA-LSTM组合模型;对模型参数进行率定和验证后,利用所建立的模型,以西宁站点为例,对多尺度SPI值进行预测,借助均方根误差（RMSE）、平均绝对百分比误差（MAPE）和决定系数R²对所有预测模型的有效性进行判定。结果表明：ARIMA-LSTM组合模型在SPI1和SPI12的RMSE值分别为0.159 7和0.181 0,均低于ARIMA模型的1.265 4和0.293 3,说明ARIMA模型与ARIMA-LSTM组合模型对SPI的预测精度都与时间尺度有关,ARIMA模型的预测精度随着时间尺度的增加而逐渐提高;结合GIS并利用实测数据与模型的预测数据相比较说明ARIMA-LSTM组合模型相比于单一ARIMA模型的预测精度更高,且能够很好拟合不同时间尺度的SPI值。  相似文献   

地缘政治风险研究进展与展望     

熊琛然  王礼茂  屈秋实  向宁  王博 《地理科学进展》2020,39(4):695-706

地缘政治风险是影响全球和区域和平、稳定与发展的5大风险之一。如何识别、评估、预测和管理地缘政治风险成为国内外共同关注的问题。国内外学者对地缘政治风险这一术语的定义还不统一。当前地缘政治风险研究,在致险因素分析、风险影响刻画、风险量化与制图等领域都有一些新进展。针对地缘政治风险致险因子的时空差异性和多变性、各致险因子相互影响与反馈机制的复杂性以及地缘政治风险的突发性和不确定性,对致险因素的精准识别,地缘政治风险形成的机理,地缘政治风险监测与模拟等研究成为核心和前沿问题。中国未来地缘政治风险和重要研究方向包括：周边地区地缘政治风险研究;地缘政治风险的定量化与模拟研究;跨学科、大数据、多终端的地缘政治风险集成计算方法与预警服务平台建设;凝炼科学问题,提升对现实地缘政治问题的解释能力。  相似文献   

基于高分辨率风场的海洋近惯性能通量计算——时空特征及其影响因素     

杨兵  侯一筠 《海洋与湖沼》2020,51(5):978-990

基于高分辨率CFSR(climate forecast system reanalysis)风场资料、气候态海洋混合层厚度资料和卫星高度计海面高度异常资料,本文估计了大气风场向全球海洋混合层的近惯性能通量和近惯性能量输入功率,并探究了混合层厚度、风场时间分辨率、经验衰减系数和中尺度涡旋涡度对近惯性能通量和能量输入功率的影响。浮标实测风场和流速表明,本文所用的风场和阻尼平板模型可用于估计风场向全球海洋的近惯性能通量。本文计算得到的大气向全球海洋输入近惯性能量的功率为0.56TW(1TW=10~(12)W),其中北半球贡献0.22TW,南半球贡献0.34TW。在时间上,风场的近惯性能通量呈现各个半球冬季最强、夏季最弱的特征,这和西风带风场的季节变化有关。在空间上,近惯性能通量的高值海域为南、北半球西风带海洋,尤其是南大洋。混合层厚度和风场空间不均匀性使得西风带近惯性能通量呈现纬向变化,即海盆西部强于海盆东部。风场时间分辨率对近惯性能通量的估计至关重要,低时间分辨率风场对近惯性能通量的低估达到13%—30%。阻尼平板模型中的经验衰减系数对近惯性能通量估计的影响不超过5%。中尺度涡旋涡度仅改变近惯性能通量的空间分布,而对全球近惯性能量输入功率的影响可以忽略。  相似文献   

基于机器学习的海洋环境预报订正方法研究     

许立兵  王安喜  汪纯阳  陈悦  陈昱文  周峥  陈幸荣  邢建勇  刘克威  黄小猛 《海洋通报》2020,39(6):695-704

结合中尺度数值模式 WRF 预报数据和 ERA5 再分析资料，利用机器学习方法对 WRF 预报场的风场、温度、气压进行预报订正。采用 ERA5 作为真值，与原始 WRF 预报相比，利用随机森林模型可以将预报结果整体均方根误差降低 44%以 上，利用深度神经网络模型可以将预报结果整体均方根误差降低 34%以上。通过随机森林模型实验得到不同输入特征对预报要素的影响程度，分析了关键的预报订正因子。  相似文献   

A Nonlinear Representation of Model Uncertainty in a Convective-Scale Ensemble Prediction System     

Zhizhen XU  Jing CHEN  Mu MU  Guokun DAI  Yanan MA 《大气科学进展》2022,39(9):1432-1450

How to accurately address model uncertainties with consideration of the rapid nonlinear error growth characteristics in a convection-allowing system is a crucial issue for performing convection-scale ensemble forecasts. In this study, a new nonlinear model perturbation technique for convective-scale ensemble forecasts is developed to consider a nonlinear representation of model errors in the Global and Regional Assimilation and Prediction Enhanced System (GRAPES) Convection-Allowing Ensemble Prediction System (CAEPS). The nonlinear forcing singular vector (NFSV) approach, that is, conditional nonlinear optimal perturbation-forcing (CNOP-F), is applied in this study, to construct a nonlinear model perturbation method for GRAPES-CAEPS. Three experiments are performed: One of them is the CTL experiment, without adding any model perturbation; the other two are NFSV-perturbed experiments, which are perturbed by NFSV with two different groups of constraint radii to test the sensitivity of the perturbation magnitude constraint. Verification results show that the NFSV-perturbed experiments achieve an overall improvement and produce more skillful forecasts compared to the CTL experiment, which indicates that the nonlinear NFSV-perturbed method can be used as an effective model perturbation method for convection-scale ensemble forecasts. Additionally, the NFSV-L experiment with large perturbation constraints generally performs better than the NFSV-S experiment with small perturbation constraints in the verification for upper-air and surface weather variables. But for precipitation verification, the NFSV-S experiment performs better in forecasts for light precipitation, and the NFSV-L experiment performs better in forecasts for heavier precipitation, indicating that for different precipitation events, the perturbation magnitude constraint must be carefully selected. All the findings above lay a foundation for the design of nonlinear model perturbation methods for future CAEPSs.  相似文献   

Intraseasonal oscillation of the southwest monsoon over Sri Lanka and evaluation of its subseasonal forecast skill          下载免费PDF全文

L.A.D.Buddika Bandurathna  Lu Wang  Xuan Zhou  Yifeng Cheng  Lin Chen 《大气和海洋科学快报》2021,14(6):7-13

斯里兰卡的雨季发生于5-9月间,主要受西南季风的控制.本文发现该地区的西南季风降水存在很强的次季节变率,主导周期为10-35天.降水的季节内变化与西传的异常气旋有关.进一步,利用S2S比较计划中欧洲中心的数值预报模式(ECMWF)提供的回报试验数据,评估了当今动力模式对斯里兰卡西南季风次季节变化的预报技巧.结果显示,对季风指数的预测技巧超过30天,而对降水指数的预测技巧大约两周,且模式的预报技巧具有明显的年际差异.分析表明,能否正确模拟出大尺度环流对热带对流的响应是影响斯里兰卡降水预测的重要因子.  相似文献