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一次东北冷涡暴雨的中期预报不确定性
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作者 谭政华 林建 +5 位作者 阎琦 符娇兰 陆忠艳 杨瑞雯 陆井龙 宫宇 《应用气象学报》 北大核心 2025年第4期441-455,共15页
针对2022年6月27日东北冷涡暴雨过程,在暴雨成因分析的基础上,采用EOF分解及集合敏感性分析方法讨论数值模式中期预报的不确定性及其影响因子。结果表明:暴雨落区呈双雨带分布,西侧雨带与切变线及锋区低层的水汽辐合作用有关,东侧雨带... 针对2022年6月27日东北冷涡暴雨过程,在暴雨成因分析的基础上,采用EOF分解及集合敏感性分析方法讨论数值模式中期预报的不确定性及其影响因子。结果表明:暴雨落区呈双雨带分布,西侧雨带与切变线及锋区低层的水汽辐合作用有关,东侧雨带与低空急流左侧的边界层水汽辐合作用有关。降水预报不确定性主要模态为东、西两条雨带的降水强度呈反位相特征,850 hPa低空急流东、西位置预报偏差以及低空急流出口区北侧的南风强度预报偏差对降水预报影响显著;500 hPa东北冷涡、850 hPa低空急流等敏感天气系统的强度、位置预报偏差导致水汽中心位置和水汽通量散度垂直结构出现差异,造成降水预报偏差。暴雨发生前,随着低空急流的建立和加强,预报误差在上游降水区快速发展,850 hPa经向风场预报的不确定性明显增大,造成此次暴雨预报的不确定性。 展开更多
关键词 东北冷涡 强降水 预报误差 集合预报 敏感性分析
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微波辐射资料同化对华北“23·7”极端暴雨预报影响
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作者 钟霈雯 陈耀登 +3 位作者 谢彦辉 陈敏 范水勇 李娟 《应用气象学报》 北大核心 2025年第2期142-154,共13页
为考察中国气象局中尺度天气数值预报系统(CMA-MESO)同化多源极轨卫星微波辐射资料在极端暴雨事件预报中的应用能力及效果,针对晨昏、上午和下午3种轨道卫星微波温度探测通道辐射资料,开展质量控制、偏差订正及其统计特征分析,评估多源... 为考察中国气象局中尺度天气数值预报系统(CMA-MESO)同化多源极轨卫星微波辐射资料在极端暴雨事件预报中的应用能力及效果,针对晨昏、上午和下午3种轨道卫星微波温度探测通道辐射资料,开展质量控制、偏差订正及其统计特征分析,评估多源极轨卫星微波辐射资料同化应用对华北“23·7”极端暴雨事件的预报影响。结果表明:多源微波温度探测通道辐射资料同化有效改善模式初始场温度;降低模式预报场的温度、湿度和风场误差;提高降水预报准确性,尤其改善了24 h时效特大暴雨量级(不低于250 mm)降水预报,临界成功指数评分改进率达14%。诊断分析表明:同化多源极轨卫星微波温度探测通道辐射资料后,模式对强降水区域的动力、热力、水汽条件模拟更强且更有利于强对流发展,有效提高了对此次暴雨过程的降水预报能力。 展开更多
关键词 多源极轨卫星 微波辐射资料同化 CMA-MESO模式 暴雨预报
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CMA-MESO模式暖季小时及日降水预报性能评估--以伊犁河谷为例
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作者 牟欢 陈春艳 +1 位作者 杨霞 赵丽 《干旱区地理》 北大核心 2025年第2期179-189,共11页
定量降水预报性能评估可以为降水预报释用和改进提供科学依据。利用2022—2023年5—9月(暖季)小时站点降水观测和CMA-MESO模式降水预报数据,采用晴雨准确率、成功指数(Threat score,TS)、空报率和漏报率等评估指标,对伊犁河谷降水预报... 定量降水预报性能评估可以为降水预报释用和改进提供科学依据。利用2022—2023年5—9月(暖季)小时站点降水观测和CMA-MESO模式降水预报数据,采用晴雨准确率、成功指数(Threat score,TS)、空报率和漏报率等评估指标,对伊犁河谷降水预报性能进行深入研究。结果表明:(1)CMA-MESO模式能合理刻画出伊犁河谷暖季1 h和24 h降水特征。随降水强等级的增大,降水预报和观测频率均呈下降趋势。(2)模式预报不同强度降水的TS评分与降水预报的累积概率偏差密切相关。6.1~12.0 mm的24 h降水预报TS评分最低,其累积概率预报偏差最高,均值超过2.0%;1 h预报TS评分随着降水强度的增强显著下降,偏差在0.1 mm时达峰值1.7%。(3)预报与观测降水频率均随海拔呈增长趋势,但24 h预报频率在不同高度均为负偏差,而1 h预报频率在低海拔区为正偏差,亚高海拔区为负偏差。(4)日变化方面,CMA-MESO模式没有准确模拟出伊犁河谷降水频率昼少夜多的特征。具体而言,模式对白天降水空报偏多,而对夜间降水漏报偏多,预报偏差在中午13:00—14:00和凌晨02:00—05:00最显著。 展开更多
关键词 CMA-MESO 降水评估 暖季 小时及日降水 伊犁河谷
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一种降水预报跨量级通用综合评价方法的邻域法改进评估
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作者 孙泓川 曾明剑 张冰 《大气科学学报》 北大核心 2025年第5期868-879,共12页
对一种降水预报跨量级通用综合评价方法(precipitation accuracy score,PAS)进行了邻域法改进。改进方案通过预报与观测资料匹配技术,采用距离权重评分统计方法,旨在减轻双重惩罚问题,同时确保评分系统能合理表征位置预报的准确性。研... 对一种降水预报跨量级通用综合评价方法(precipitation accuracy score,PAS)进行了邻域法改进。改进方案通过预报与观测资料匹配技术,采用距离权重评分统计方法,旨在减轻双重惩罚问题,同时确保评分系统能合理表征位置预报的准确性。研究应用邻域PAS方法,基于2021年汛期中国气象局智能网格实况产品,对江苏本地精细化天气分析预报系统进行整体和典型个例检验,同时引入均方根误差(root mean square error,RMSE)、结构相似性(structural similarity,SSIM)、峰值信噪比(peak signal-to-noise ratio,PSNR)、概率空间中的稳定公平误差(stable equitable error in probability space,SEEPS)等跨量级检验指标进行了对比。结果表明,邻域PAS方法显著回避了原方法在位置预报上的双重惩罚问题,更符合预报人员的主观预期和预报应用服务的要求,具有明显优势。邻域PAS评分、PAS评分与现有多个跨量级指标均表现出良好的相关性,多方验证了方法的有效性。同时,相较于RMSE,该方法更有效地平衡了对不同量级降水的敏感性;而与SSIM和PSNR相比,则展现了更强的可解释性,多个个例显示评分结果更符合预报员的认知。邻域PAS方法相比于SEEPS技巧评分保留了对大量级降水的检验分辨能力,同时减轻了PAS方法检验大量级降水产生的严重双重惩罚,一定程度平衡了大量级降水检验的两难问题。 展开更多
关键词 降水检验 跨量级评价 邻域法 结构相似性 峰值信号比
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基于机器学习的梅雨分型及其降水量预测研究
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作者 高佳琦 李东宇 +1 位作者 曾燕 吴诗杰 《水电能源科学》 北大核心 2025年第8期1-5,共5页
梅雨是我国江淮地区夏季重要的气候现象。以江淮梅雨降水量的空间分布特征及其预报因子为研究对象,利用自组织映射(SOM)算法将1951~2016年梅雨按江南区、江淮区及长江中下游三个区域降水量进行聚类分析,将1951~2010年梅雨量和预报因子... 梅雨是我国江淮地区夏季重要的气候现象。以江淮梅雨降水量的空间分布特征及其预报因子为研究对象,利用自组织映射(SOM)算法将1951~2016年梅雨按江南区、江淮区及长江中下游三个区域降水量进行聚类分析,将1951~2010年梅雨量和预报因子作为训练集,建立预测2011~2016年三个区域梅雨降水量的支持向量机(SVM)模型。结果表明,1951~2016年梅雨期降水量分为9种SOM分型,其总体平均轮廓系数为0.50,分型效果好;SVM预测模型对2011~2016年降水量正常或偏少的梅雨预报及降水量趋势预报效果好。梅雨分型研究对防汛及防灾减灾工作具有较好的指导意义。 展开更多
关键词 自组织映射 支持向量机 梅雨 机器学习
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基于变分自编码器的临近降水预报技术研究
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作者 胡明明 尹君逸 +3 位作者 郭森 司晓云 陶文彬 郭景涛 《人民黄河》 北大核心 2025年第8期27-31,38,共6页
为了解决当前临近降水预报模型无法学习雷达回波图像在空间和时间维度上的非线性特征变化问题,提出一种基于变分自编码器(VAE)的临近降水预报模型。1)通过构建变分自编码器在潜在空间上定义一个概率分布函数,进行雷达回波图像重构。2)... 为了解决当前临近降水预报模型无法学习雷达回波图像在空间和时间维度上的非线性特征变化问题,提出一种基于变分自编码器(VAE)的临近降水预报模型。1)通过构建变分自编码器在潜在空间上定义一个概率分布函数,进行雷达回波图像重构。2)引入自注意力机制学习雷达回波图像在空间和时间维度上的依赖关系。3)引入离散的潜在空间来捕捉雷达回波图像复杂的上下文语义信息。基于SEVIR数据集进行模型的性能评估实验,与Simvp和PhyDNet两个代表性的临近降水预报模型进行对比,通过设计消融实验评估本模型中每个模块的有效性。结果表明:本模型能够准确预测未来5帧的雷达回波图像,预测精度比Simvp和PhyDNet模型高,每个模块的引入都能够对临近降水预报模型的性能提升有所贡献。 展开更多
关键词 临近降水预报 深度学习 变分自编码器 自注意力机制
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台风残余环流暴雨模式预报检验分析
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作者 国肖祎 王承伟 齐铎 《现代农业科技》 2025年第10期101-107,共7页
为了了解气象数值模式对台风残余环流暴雨的预报能力,以中国气象局(CMA)、欧洲中期天气预报中心(ECMWF)、日本气象厅(JMA)全球模式降水预报数据为研究对象,分别对2023年8月2日和2024年7月31日的超强台风“杜苏芮”“格美”残余环流影响... 为了了解气象数值模式对台风残余环流暴雨的预报能力,以中国气象局(CMA)、欧洲中期天气预报中心(ECMWF)、日本气象厅(JMA)全球模式降水预报数据为研究对象,分别对2023年8月2日和2024年7月31日的超强台风“杜苏芮”“格美”残余环流影响黑龙江的暴雨预报进行检验。结果表明,3种模式120~216 h时效对2次暴雨基本没有预报能力,均从96 h开始稳定预报出有大范围暴雨,但预报的落区偏差较大,预报的最大降水量比实况明显偏小,CMA模式暴雨落区预报相较于ECMWF、JMA模式有一定优势。基于以上分析,针对模式预报存在的偏差提出了应对台风残余环流暴雨的防灾减灾对策。 展开更多
关键词 台风 暴雨 气象数值模式 预报检验 防灾对策
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四川暴雨预警标准修订前后信号分布特征及适用性的对比评估
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作者 吕纯月 吴薇 褚萌 《高原气象》 北大核心 2025年第4期1005-1017,共13页
科学合理的暴雨预警信号发布标准对于防范暴雨灾害十分重要。利用2019-2021年4-10月四川45个代表县地面自动站小时降水量数据及气象灾害风险普查资料,通过历史暴雨预警信号分级回算,对四川暴雨预警标准修订前后信号时空分布特征及适用... 科学合理的暴雨预警信号发布标准对于防范暴雨灾害十分重要。利用2019-2021年4-10月四川45个代表县地面自动站小时降水量数据及气象灾害风险普查资料,通过历史暴雨预警信号分级回算,对四川暴雨预警标准修订前后信号时空分布特征及适用性进行对比评估。结果表明:标准修订后红、橙色预警信号发布次数显著多于修订前,黄色预警信号次数减少,整体上暴雨预警有所加强。新标准中引入1 h雨强后甘孜州、阿坝州和凉山州(简称三州地区)红色暴雨预警比例明显增大,高原地区的暴雨预警能力得到显著提升。结合历史暴雨灾害分析发现,新标准下强暴雨灾害事件“命中率”更高,预警强度更大,预警时效性更高,而汶川因暴雨预警“降级”的调整,各级预警信号明显减少,可较大程度避免过度响应。整体而言,四川暴雨预警标准修订充分考虑了短时强降水的强致灾性,使山区、非山区暴雨灾害风险区别得以充分体现,预警信号精准性、规范性和针对性得到进一步提升,切合精准气象预警服务及气象灾害防御新要求。 展开更多
关键词 暴雨预警信号 预警标准修订 气象灾害风险普查 时空分布特征 对比评估
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近10年广东汛期不同类型的暖区暴雨发生环境场特征分析
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作者 王蕊 江崟 +3 位作者 李超 陈训来 王明洁 王德立 《热带气象学报》 北大核心 2025年第2期211-223,共13页
利用广东省国家基本气象站、区域自动站雨量数据和ERA5再分析资料,将2013—2022年近10年73次典型的广东暖区暴雨个例按环流特征分为四种类型:切变线型、低涡型、南风型和回流型,统计分析时空分布特征以及表征大气静力不稳定、水汽、能... 利用广东省国家基本气象站、区域自动站雨量数据和ERA5再分析资料,将2013—2022年近10年73次典型的广东暖区暴雨个例按环流特征分为四种类型:切变线型、低涡型、南风型和回流型,统计分析时空分布特征以及表征大气静力不稳定、水汽、能量和动力条件的物理量特征。(1)广东暖区暴雨中南风型发生频率最高,回流型最低。67%的暖区暴雨发生在5—6月,降水峰值时间95%出现在凌晨和白天,其中南风型特征最明显,72%出现在早晨05—08时和午后12—17时。(2)不同类型暖区暴雨空间分布差异较大,回流型暖区暴雨降水中心为珠江口西侧,不同于其他三种类型均有2个主要落区。(3)不同类型暖区暴雨发生的关键环境参数表明,各种类型的暖区暴雨发生均不需要强的条件不稳定,500 hPa和850 hPa温差阈值仅在22℃左右;均需要充沛的水汽条件,其中回流型大气可降水量阈值最低,但仍达52 mm;能量条件和动力条件不同类型阈值差异较大,回流型暖区暴雨所需的能量条件、低层风速更弱,但0~6km深层垂直风切变更强。 展开更多
关键词 暖区暴雨 时空分布特征 环境参量 预警指标阈值 广东
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再分析降水数据ERA5在江淮流域的精确性评估
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作者 庄诚 滑申冰 +3 位作者 刘晓琳 姚德贵 李哲 朱德华 《水电能源科学》 北大核心 2025年第2期38-43,共6页
基于江淮流域1961~2018年71个地面站点逐日降水资料,对再分析降水数据ERA5进行性能评估。结果表明,ERA5对雨日的探测能力良好,其中年尺度的探测性能优于季尺度,季尺度的探测性能优于月尺度。在各个尺度上,公正先兆评分均大于0,说明ERA5... 基于江淮流域1961~2018年71个地面站点逐日降水资料,对再分析降水数据ERA5进行性能评估。结果表明,ERA5对雨日的探测能力良好,其中年尺度的探测性能优于季尺度,季尺度的探测性能优于月尺度。在各个尺度上,公正先兆评分均大于0,说明ERA5对雨日的预报是成功的;ERA5可以重现逐月、逐季和年尺度的降水量,且在各个尺度上都存在高估多于低估的情况,并且线性关系良好;ERA5的年降水总量、最大5 d降水量、异常降水总量和极端降水总量在2000年之前先是被高估,后来逐渐演变为被低估,且低估值越来越大;最大1 d降水量则一直被低估,且低估值越来越大。 展开更多
关键词 ERA5 极端降水 性能评估指标 江淮流域
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最大熵增模型在业务数值预报系统中的应用研究
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作者 张亦洲 张瑞 +4 位作者 赵平 苗世光 王迎春 全继萍 贾春晖 《气象学报》 北大核心 2025年第2期350-365,共16页
准确计算地表热通量对理解陆-气相互作用和提升天气预报、预测能力具有十分重要的科学意义和实用价值。目前数值天气预报模式中普遍采用的基于莫宁-奥布霍夫相似理论(Monin-Obukhov Similarity Theory,MOST)计算地表热通量的方法具有局... 准确计算地表热通量对理解陆-气相互作用和提升天气预报、预测能力具有十分重要的科学意义和实用价值。目前数值天气预报模式中普遍采用的基于莫宁-奥布霍夫相似理论(Monin-Obukhov Similarity Theory,MOST)计算地表热通量的方法具有局限性,而国际上近年来提出的用最大熵增(Maximum Entropy Production,MEP)模型计算地表热通量的方法具有优势并取得较好效果,越来越广泛地应用于陆-气交换过程研究。为了评估MEP模型在业务数值预报系统中的适用性,以及其与模式系统中现有常用地表热通量计算方法的差异,研究将MEP模型引入北京市气象局现有业务数值预报系统(CMA-BJ模式),用于计算地表感热、潜热和土壤热通量,替换模式中原有基于MOST的方法。针对2022年6—8月开展模拟试验,评估业务数值预报系统采用MEP模型后对陆面和大气要素及降水的预报效果。结果表明:在CMA-BJ模式中采用MEP模型,能够显著改善模式对地表能量平衡及陆面和边界层热、动力过程的模拟,提高模式对边界层内温度、湿度和风的模拟能力,最终提高降水尤其是强降水的预报准确度,华北地区和长江流域暴雨的TS(Threat Score)评分分别提高了20%和10%,预报降水的日变化特征也与实况更接近、相关系数更大。这些结果表明,将MEP模型应用于数值天气预报模式及相关业务系统是可行的。 展开更多
关键词 最大熵增模型 地表热通量 数值天气预报模式 降水
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呼伦贝尔市暴雪天气预报产品主观订正技术
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作者 丁丽婷 刘鑫昊 常煜 《现代农业科技》 2025年第13期107-109,共3页
选取2024年11月24—27日呼伦贝尔市暴雪天气,对欧洲中期天气预报中心(EC)数值预报产品的主观订正技术以及EC模式预报的72~144 h预报时效高度场、风场进行检验和评估。结果表明:EC预报的大量级降雪落区存在明显的调整空间,累计降雪量预... 选取2024年11月24—27日呼伦贝尔市暴雪天气,对欧洲中期天气预报中心(EC)数值预报产品的主观订正技术以及EC模式预报的72~144 h预报时效高度场、风场进行检验和评估。结果表明:EC预报的大量级降雪落区存在明显的调整空间,累计降雪量预报比实况偏大,大量级降雪预报偏西概率较高,这可能与地形影响有关,强降雪落区与高空850 hPa低涡中心、切变线有较好的正相关性。EC预报高度场会因时效延长而与实况存在偏差,可根据预报经验和大尺度环流形势,对EC预报高度场低涡、低槽等影响系统的发生发展、移动路径、持续性进行订正。EC预报10 m风场辐合区域对强降雪落区的指示意义较大,可以作为预报的主要参考。 展开更多
关键词 暴雪 EC数值预报产品 主观订正技术 检验 内蒙古呼伦贝尔
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我国区域夏季极端降水分布及变化
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作者 夏茂瑶 《农业灾害研究》 2025年第2期116-118,共3页
根据国家气象信息中心提供的CN05.1格点化观测数据集,分析了1961—2014年我国极端降水事件的分布与变化。为了消除区域差异对数据分析的影响,采用百分位选取阈值的方法定义极端降水事件。结果表明:我国夏季降水分布为由西北内陆地区向... 根据国家气象信息中心提供的CN05.1格点化观测数据集,分析了1961—2014年我国极端降水事件的分布与变化。为了消除区域差异对数据分析的影响,采用百分位选取阈值的方法定义极端降水事件。结果表明:我国夏季降水分布为由西北内陆地区向东南沿海地区逐渐增加,随时间也呈现逐渐增多的趋势。我国极端降水事件总体呈现上升趋势,通过对比极端降水高值与低值年份的降水量分布图,再对关键区的趋势线进行分析,得出结论:青海、甘肃地区及长江流域两个区域增加的极端降水事件对我国总年均降水量产生的影响比较显著。 展开更多
关键词 夏季降水 极端降水事件 年降水量
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基于自注意力和门控循环神经网络的雷达回波外推算法研究 被引量:5
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作者 薛丰昌 章超钦 +1 位作者 王文硕 陈笑娟 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期127-135,共9页
为提升现有神经网络对雷达回波序列的时、空特征提取能力,建立外推性能更优的时、空序列预测模型,开展雷达回波外推算法改进研究。基于深圳市气象局与中国香港天文台共同建立的雷达回波数据集,在数据处理层面,通过改进对雷达回波图像序... 为提升现有神经网络对雷达回波序列的时、空特征提取能力,建立外推性能更优的时、空序列预测模型,开展雷达回波外推算法改进研究。基于深圳市气象局与中国香港天文台共同建立的雷达回波数据集,在数据处理层面,通过改进对雷达回波图像序列归一化的方法,提升了常用的5种时、空序列预测模型对强回波的预测水平;在模型算法层面,将两个联立的自注意力结构引入ST-LSTM结构,组成新的循环门控单元,并将这些循环门控单元进行堆叠,建立ST-SARNN模型。选用CSI和POD作为精度评价指标,进行模型对比分析得到:(1)改进的归一化方法提升了近几年内常用的5种时、空序列预测模型对强回波的预测水平。(2)加入自注意力的ST-SARNN模型对雷达回波的预测性能显著优于ConvLSTM、PredRNN和MIM等模型。改进的归一化方法能改变样本数据分布,并在一定程度上提升模型外推性能;自注意力结构能够有效挖掘雷达回波序列的时、空特征,进而改进神经网络的外推表现。 展开更多
关键词 雷达回波外推 自注意力机制 循环神经网络 数据归一化方法
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基于VMD和IGWO组合模型的可降水量预测研究 被引量:1
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作者 李冰艳 张文煜 +3 位作者 杨成林 寇梦刚 张昕宇 李明俊 《水文》 北大核心 2025年第1期68-75,共8页
水资源短缺是世界面临的重大问题,人工增雨能提高降水转化率从而增加降水量,缓解水资源短缺问题,但是如何选择作业时机是提高降水转化率的难点。随着探测技术的发展,能够观测获取的表征水汽的主要参量是可降水量(PWV)。由于环境和观测... 水资源短缺是世界面临的重大问题,人工增雨能提高降水转化率从而增加降水量,缓解水资源短缺问题,但是如何选择作业时机是提高降水转化率的难点。随着探测技术的发展,能够观测获取的表征水汽的主要参量是可降水量(PWV)。由于环境和观测的影响,PWV序列通常具有非线性和非平稳性的特征,这些特性为PWV的精准预测带来挑战,本研究构建一种集数据分解和多模型预测于一体的组合模型,并针对郑州站微波辐射计观测的PWV数据进行多步预测。该模型采用变分模态分解(VMD)技术对PWV序列进行分解和去噪,采用反向传播神经网络(BPNN)、长短期记忆网络(LSTM)、双向门控循环单元(BiGRU)和时间卷积网络(TCN)模型分别预测分解的数据,最后采用改进的灰狼优化算法(IGWO)确定模型的最佳权重,通过加权组合得到最终预测值。结果表明,即使在5步预测中,与VMD-BiGRU、VMD-BP、VMD-LSTM和VMD-TCN相比,新构建的组合模型均方根误差最少也分别降低了50.0%、67.6%、57.9%和17.2%,验证了模型具有较好的稳定性和良好的泛化能力,能为降水预测、判断人工降水时机提供支撑。 展开更多
关键词 可降水量预测 变分模态分解 智能优化 组合模型
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基于神经网络模型可解释性的降水预报
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作者 樊仲欣 王妍 王若曈 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期1030-1044,共15页
为提高局地精细化预报的准确性和可靠性,提出了一种基于核函数KernelExplainer和可解释性“夏普值”(SHAP值)聚类分析的神经网络降水预报技术。该方法首先通过正态化分布变换解决神经网络的输出抖动问题,然后使用KernelExplainer估计由... 为提高局地精细化预报的准确性和可靠性,提出了一种基于核函数KernelExplainer和可解释性“夏普值”(SHAP值)聚类分析的神经网络降水预报技术。该方法首先通过正态化分布变换解决神经网络的输出抖动问题,然后使用KernelExplainer估计由卷积(CNN)层、长短期记忆(LSTM)网络、全连接层构建的深度学习神经网络模型,并获取气象要素参数m和时间步长参数tl对于预测结果的贡献值SHAP,最后通过聚类分析SHAP值,在每次滚动预报中动态调整模型的m和tl参数,从而提高了无降水和强降水事件的预报效果。使用该方法基于2018年1月—2023年12月的观测和数值预报模式数据建立了南京信息工程大学大气观测基地的降水预报模型。实验证明,该方法相对于固定参数的深度学习神经网络模型、多层卷积长短期记忆网络(多层ConvLSTM)、模拟集合卷积神经网络(AnEn-CNN)和数值预报模式,降水平均绝对误差减少8%、7%、11%和19%。 展开更多
关键词 卷积 长短期记忆 ReLU激活函数 KernelExplainer SHAP 降水预报
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用于短临降水预报的多尺度注意力编码-动态解码网络
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作者 杜先君 郭航飞 程生毅 《海洋学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期122-134,共13页
短临降水预报是气象学和水文学中的重要任务之一,但在现有深度学习方法中,其预测结果模糊不清,并且累计误差大。为了克服这些预测方法中存在累计误差的局限性,以及预测序列结果模糊不清的问题,本文构建了一种基于多尺度注意力编码-动态... 短临降水预报是气象学和水文学中的重要任务之一,但在现有深度学习方法中,其预测结果模糊不清,并且累计误差大。为了克服这些预测方法中存在累计误差的局限性,以及预测序列结果模糊不清的问题,本文构建了一种基于多尺度注意力编码-动态解码网络(Multi-scale Attention EncodingDynamic Decoding Network, MAEDDN)的短临降水预报方法,通过学习输入数据的时空特征来预测未来的降水情况。为了得到更多输入序列的特征信息,在编码过程中,使用带有空间及通道注意力的卷积块进行编码,并增加多尺度融合模块解决降水分布中小尺度与大尺度信息无法同时捕获的问题;增强预测序列的清晰度,需要模型更好地理解降水过程,因此在解码过程中,针对短临降水过程伴随的生成与消散过程,提出了一种动态解码网络,通过学习输入过去数据的强度分布及变化趋势对解码过程进行灵活地筛选。使用公开数据集SEVIR的降水数据进行实验,并与现有最好模型进行对比,实验结果表明:(1)MAEDDN提升了在高强度降水区域的预测能力。(2)MAEDDN预测的图像序列清晰度显著优于其他模型。构建的多尺度注意力编码能够更好地捕捉气象数据的复杂关系;动态解码能够根据不同的情况自适应地选择解码过程,提供更准确的预测结果。 展开更多
关键词 短临预报 动态解码网络 时空特征 多尺度融合
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东北地区一次夏季强降雨过程多模式预报与空间检验
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作者 崔忠强 李宏鹏 +3 位作者 黄晓楠 王传贺 王智宇 张彤 《现代农业科技》 2024年第15期113-119,共7页
基于对象的诊断评估方法(MODE)是一种空间检验方法,以传统气象预报检验方法和MODE方法对东北地区2023年8月1—5日的欧洲中期天气预报中心全球模式(ECMWF模式)和中国气象局全球模式(CMA-GFS模式)24 h时效降水预报结论进行了详细评估,选... 基于对象的诊断评估方法(MODE)是一种空间检验方法,以传统气象预报检验方法和MODE方法对东北地区2023年8月1—5日的欧洲中期天气预报中心全球模式(ECMWF模式)和中国气象局全球模式(CMA-GFS模式)24 h时效降水预报结论进行了详细评估,选取了较为典型的两个24 h降水时段分别进行检验。结果表明:CMA-GFS模式在晴雨预测上优于ECMWF模式,尤其是在中雨及以下量级中有较好的效果,而ECMWF模式在大雨及以上的预测中更胜一筹,空间检验的对象目标相似度也更高。但两个模式在24 h时效的降水强度的预测上均较小。 展开更多
关键词 强降水 预报检验 数值预报 空间检验 夏季 东北地区 2023年8月1—5日
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面向降雨预报的雷达回波预测序列外推方法 被引量:4
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作者 罗健文 邹茂扬 +2 位作者 杨昊 陈敏 杨康权 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2024年第4期1138-1142,共5页
雷达回波外推方法广泛应用于降雨预报中。针对雷达回波中的预测精度不够高的问题,提出了一种基于循环神经网络的深度学习模型DIPredRNN。该模型通过引入空间和通道的双注意力机制,将长时间的时间信息和通道信息结合起来,提高了时间记忆... 雷达回波外推方法广泛应用于降雨预报中。针对雷达回波中的预测精度不够高的问题,提出了一种基于循环神经网络的深度学习模型DIPredRNN。该模型通过引入空间和通道的双注意力机制,将长时间的时间信息和通道信息结合起来,提高了时间记忆的长期依赖;通过引入隐藏状态和输入的交互框架,保留了更多的特征,提高了时间记忆的短期依赖。该模型在HKO-7数据集和四川数据集上同经典模型以及诸多先进模型进行实验对比,该模型从外推图像、MSE、SSIM、CSI-30~50 dbz多个指标对比中都取得最佳效果。实验证明了DIPredRNN提高了雷达回波预测效果,拥有先进的性能。 展开更多
关键词 雷达回波外推 深度学习 循环神经网络
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卫星微波湿度计资料同化对雅鲁藏布江大峡谷暴雨模拟的影响 被引量:2
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作者 符梓霖 王磊 +1 位作者 李谢辉 梁沛乐 《高原气象》 CSCD 北大核心 2024年第4期883-894,共12页
利用数值预报系统Weather Research Forecast Model(WRF)与三维变分同化系统Data Assimilation(WRF-DA),通过控制方案(Con)、NOAA-19方案(MHS)和FY-3C方案(MWHS-2),研究了FY-3C搭载的Micro-Wave Humidity Sounder 2(MWHS-2)和NOAA-19(Na... 利用数值预报系统Weather Research Forecast Model(WRF)与三维变分同化系统Data Assimilation(WRF-DA),通过控制方案(Con)、NOAA-19方案(MHS)和FY-3C方案(MWHS-2),研究了FY-3C搭载的Micro-Wave Humidity Sounder 2(MWHS-2)和NOAA-19(National Oceanic and Atmospheric Administration-19)的Microwave Humidity Sound-er(MHS)微波湿度计资料同化了雅鲁藏布江大峡谷暴雨模拟预报的影响。结果表明:利用WRF-3DVAR(Three Dimensional Variation)同化MHS与MWHS-2微波辐射资料的模拟,改善了降水的落区位置,但MWHS-2试验降水落区更偏北;同化使得水汽场的落区明显改善,但相较于落区的改善,其对强降水量级的改善作用较小。同化增强了700 hPa南北风分量,加大了研究区域水汽的输送强度,有利于水汽聚集。同化也改善了温度场,如700~400 hPa层形成具有不稳定性的垂直温度场结构,有利于降水产生和发展。总之,MHS试验的模拟结果优于MWHS-2,主要体现在风场、温和湿度场。此外,MWHS-2试验的24 h预报均方根误差变化较稳定,说明该数据更有利于中后期的模拟。 展开更多
关键词 WRF MWHS-2 MHS 同化 暴雨 雅鲁藏布江
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