MEPM模型:基于深度学习的多变量厄尔尼诺-南方涛动预测模型 被引量：1

1

作者 方巍 张霄智 齐媚涵 《地球科学与环境学报》 CAS 北大核心 2024年第3期285-297,共13页

厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)是发生在热带太平洋年际时间尺度的海-气相互作用的异常现象,并由Nino3.4指数表征其发生情况;除此之外,ENSO与众多极端气候事件密切相关。因此,有效的ENSO预测对于预防极端气候事件和深入研究全球气候变化具有... 厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)是发生在热带太平洋年际时间尺度的海-气相互作用的异常现象,并由Nino3.4指数表征其发生情况;除此之外,ENSO与众多极端气候事件密切相关。因此,有效的ENSO预测对于预防极端气候事件和深入研究全球气候变化具有重要意义。然而,目前基于深度学习的ENSO预测大多数是预测一个指数或者单一变量,对于模拟多气候要素下的ENSO预测研究较少。通过提出一种利用多气候变量的ENSO预测模型——MEPM模型,其中包括多变量信息提取模块(MIEM)和时空融合模块(STFM),捕获不同气候变量在时空上的相互依赖性,进而提高ENSO预测的准确性。选取了纬向风应力异常(τ_(x))、经向风应力异常(τ_(y))、海表温度异常(SSTA)和海表下150 m温度异常(SSTA150)4个变量的距平值进行ENSO预测。结果表明:MEPM模型在提前11个月的Nino3.4指数相关技巧上分别比北美多模型集合中的动力预报系统CanCM4、CCSM3和GFDL-aer04高10%、20%和14%。此外,MEPM模型在中期Nino3.4指数相关技巧上显著优于其他深度学习模型,并可提供长达17个月的有效预测。 展开更多

关键词 气候变化 厄尔尼诺-南方涛动 多气候变量 深度学习 时空序列预测 卷积神经网络

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基于神经网络的风暴潮增水对海岸带城市排水的影响分析--以青岛市为例 被引量：1

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作者 王尚 于格 +3 位作者 江文胜 耿爱玉 贾渃淇 张文袖 《中国海洋大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期113-122,共10页

本文以青岛市为研究区域,以0509台风风暴潮增水水位数据为基础,基于BP(Back propagation)神经网络,考虑地形地势特性中易涝因子,并结合水文分析提取入海排水口的空间分布,对青岛市沿海岸排水受风暴潮影响的区域进行预测,并进一步结合青... 本文以青岛市为研究区域,以0509台风风暴潮增水水位数据为基础,基于BP(Back propagation)神经网络,考虑地形地势特性中易涝因子,并结合水文分析提取入海排水口的空间分布,对青岛市沿海岸排水受风暴潮影响的区域进行预测,并进一步结合青岛市沿海岸,系统探讨气候变化背景下风暴潮增水对青岛市沿海岸排水的影响。结果表明:除风暴潮增水直接侵袭至陆地内侧区域,青岛大江口湾岸段、浮山湾岸段、汇泉湾岸段、青岛湾岸段、胶州湾东南侧岸段海泊河沿岸等区域在各类情景下排水受风暴潮增水影响较大。 展开更多

关键词 风暴潮增水 排水 神经网络 气候变化

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基于BP神经网络的长鳍金枪鱼渔获量与气候因子关系研究 被引量：2

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作者 丁鹏 邹晓荣 +3 位作者 许回 丁淑仪 白思琦 张子辉 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期88-95,共8页

为探讨气候变化对长鳍金枪鱼渔获量的影响,利用中西太平洋渔业委员会统计的1960-2021年太平洋长鳍金枪鱼年度渔获量和对应的厄尔尼诺指标(Niño1+2、Niño3、Niño4以及Niño3.4)、南方涛动指数(SOI)、北大西洋涛动(NAO... 为探讨气候变化对长鳍金枪鱼渔获量的影响,利用中西太平洋渔业委员会统计的1960-2021年太平洋长鳍金枪鱼年度渔获量和对应的厄尔尼诺指标(Niño1+2、Niño3、Niño4以及Niño3.4)、南方涛动指数(SOI)、北大西洋涛动(NAO)、太平洋年代际涛动(PDO)、北太平洋指数(NPI)以及全球海气温度异常指标(dT)等月度数据,采用BP神经网络和变量敏感性分析法探讨了低频气候因子与长鳍金枪鱼渔获量的关系;构建了结构为6-8-1的最优BP神经网络模型,对长鳍金枪鱼渔获量进行了预测。结果表明,Niño1+2、SOI、NAO、PDO、NPI、dT为影响长鳍金枪鱼渔获量相对独立的气候因子,其对应的最佳滞后阶数依次为8年、2年、9年、0年、9年、3年。Niño1+2、SOI、NAO为影响长鳍金枪鱼渔获量的关键气候因子。长鳍金枪鱼渔获量预测值和实际值差值与实际值的比值自1971年后基本维持在15%以内,预测值与实际值变化趋势基本一致,模型拟合效果良好。 展开更多

关键词 气候变化 长鳍金枪鱼 相关性分析 BP神经网络

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深度学习在印度洋偶极子预测中的应用研究综述

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作者 郑梦轲 方巍 张霄智 《海洋学研究》 CSCD 北大核心 2024年第3期51-63,共13页

印度洋偶极子(Indian Ocean Dipole,IOD)是影响区域及全球气候变化的关键气候现象。准确预测IOD对于理解全球气候至关重要,但传统方法在捕捉其复杂性和非线性方面的局限限制了预测能力。该文首先概述了IOD的相关理论,并评估了传统预测... 印度洋偶极子(Indian Ocean Dipole,IOD)是影响区域及全球气候变化的关键气候现象。准确预测IOD对于理解全球气候至关重要,但传统方法在捕捉其复杂性和非线性方面的局限限制了预测能力。该文首先概述了IOD的相关理论,并评估了传统预测方法的优缺点。然后,综合分析了深度学习在IOD预测领域的应用和发展,特别强调了深度学习模型在自动特征提取、非线性关系建模和大数据处理方面相较于传统方法的优势。与此同时,该文还讨论了深度学习模型在IOD预测中所面临的挑战,包括数据稀缺、过拟合以及模型可解释性等问题,并提出了未来研究的方向,旨在推动深度学习技术在气候预测领域的创新与进步。 展开更多

关键词 全球气候变化 神经网络 CNN LSTM ConvLSTM 气候预测 气象变化 数据处理

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基于流域差异的湖北省自然径流变化规律及其影响机制的神经网络分析

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作者 邵茜 韦鸿 《湖北农业科学》 2024年第12期31-39,共9页

基于湖北省自然径流数据,结合气象、卫星遥感、水利工程、土地利用及社会经济等数据,构建了多层感知器(MLP)、长短期记忆网络(LSTM)、卷积神经网络(CNN)等神经网络模型,分别对长江流域、汉江流域和清江流域的自然径流进行预测和分析。... 基于湖北省自然径流数据,结合气象、卫星遥感、水利工程、土地利用及社会经济等数据,构建了多层感知器(MLP)、长短期记忆网络(LSTM)、卷积神经网络(CNN)等神经网络模型,分别对长江流域、汉江流域和清江流域的自然径流进行预测和分析。结果显示,所构建的神经网络模型预测效果好,能够有效地捕捉自然径流的变化规律和特征。敏感性分析及重要性排序的结果表明,气候变化和人类活动各因素对径流变化的影响权重存在明显差异,且各区域之间的差异明显。气候变化为主要影响因素,其中降水量的权重最高,温度次之,蒸发量最低;人类活动为次要影响因素,其中水利工程的权重最高,土地利用次之。不同流域气候变化和人类活动的权重存在一定的差异,其中汉江流域的权重最高,清江流域的权重最低。2023—2042年的自然径流变化趋势预测结果表明,径流将呈下降趋势,同时影响因素的权重也将发生相应变化。 展开更多

关键词 自然径流 神经网络 流域差异 气候变化 人类活动 湖北省

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人工神经网络模型预测气候变化对博斯腾湖流域径流影响 被引量：13

6

作者 陈喜 吴敬禄 王玲 《湖泊科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期207-212,共6页

温室气体排放量增加造成气候变化,对全球资源环境产生重要影响.本文利用人工神经网络模型建立月降水、气温与径流关系,利用开都河流域降水、气温、径流资料对模型进行训练和验证,通过试算法确定网络模型结构.气温升高和降水量增加对径... 温室气体排放量增加造成气候变化,对全球资源环境产生重要影响.本文利用人工神经网络模型建立月降水、气温与径流关系,利用开都河流域降水、气温、径流资料对模型进行训练和验证,通过试算法确定网络模型结构.气温升高和降水量增加对径流影响的敏感程度分析表明,气温升高和降水增加对该区域径流影响较大,且气温升高的影响更为显著,径流增加主要集中在夏季.根据区域气候模型(RCMs)推算的CO2加倍情况下西北地区气候的可能变化,预测位于博斯腾湖流域的开都河大山口站年径流量增加38.6%,其中夏季增加71.8%,冬季增加11.4%. 展开更多

关键词 人工神经网络 气候变化 径流 预测 人工神经网络模型 博斯腾湖流域 流域径流 模型预测 温室气体排放量 气温升高

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复杂环境条件下绝缘子闪络电压预测神经网络模型的建立及应用 被引量：44

7

作者 杨庆 司马文霞 +2 位作者 蒋兴良 白困利 梅冰笑 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第13期155-159,共5页

在人工气候实验室试验数据的基础上,提出一种新的应用人工神经网络选择输电线路外绝缘的方法。这种方法利用神经网络模型映射环境条件和绝缘子闪络电压的关系,当经过训练和验证后的绝缘子人工神经网络模型建立后,就能利用此模型预测绝... 在人工气候实验室试验数据的基础上,提出一种新的应用人工神经网络选择输电线路外绝缘的方法。这种方法利用神经网络模型映射环境条件和绝缘子闪络电压的关系,当经过训练和验证后的绝缘子人工神经网络模型建立后,就能利用此模型预测绝缘子在复杂大气环境下的闪络电压,同时,可以利用此模型分析绝缘子在不同大气环境下的电气特性及比较相同大气环境下不同绝缘子的特性,给高压输电线路外绝缘选择提供依据。 展开更多

关键词 高电压技术 绝缘配合 人工神经网络 环境信息 绝缘子 闪络电压

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我国气温变化的神经网络预测模型 被引量：9

8

作者 郭庆春 李力 +3 位作者 张冉 张晴 郭国龙 薛宝林 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2009年第4期483-487,共5页

利用神经网络系统工具,把CO2浓度、太阳辐射、全球冰量和气溶胶作为输入,把气温作为输出,结果发现模拟值和目标值吻合较好,比多元回归拟合值的精度高。在此基础上,进行了两个控制性试验,即CO2浓度每年分别增加1%和0.5%,试验结果表明:随... 利用神经网络系统工具,把CO2浓度、太阳辐射、全球冰量和气溶胶作为输入,把气温作为输出,结果发现模拟值和目标值吻合较好,比多元回归拟合值的精度高。在此基础上,进行了两个控制性试验,即CO2浓度每年分别增加1%和0.5%,试验结果表明:随着CO2浓度的增加,21世纪前30年每10年中国气温的增加速度分别为0.4℃和0.2℃;到21世纪末,中国气温将分别增加3.8℃和2.4℃,神经网络模拟结果和气候系统模式模拟结果具有较好的一致性,从而进一步说明,神经网络预测模型在分析气候变化方面具有可信性和可行性。 展开更多

关键词 气候学 预报方法 神经网络 气温 CO2浓度 太阳辐射 气溶胶

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应用GRNN神经网络模型计算西北干旱区内陆河流域出山径流 被引量：22

9

作者 陈仁升 康尔泗 张济世 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第1期87-92,共6页

根据全球变化对 2 0 30年降水量和气温的预测结果 ,设置不同的气候变化情景 ,应用GRNN模型对黑河出山径流进行了预测。结果表明 ,到 2 0 30年 ,黑河出山径流将有小幅度的增加。随着气温的不断上升 ,出山年径流量最终将减少。

关键词 内陆河流域 出山径流 气候变化 GRNN神经网络 西北干旱区

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人工神经网络模型用于分析气候因素对白纹伊蚊密度影响的初步探讨 被引量：12

10

作者 于德宪 林立丰 +4 位作者 罗雷 周文 高璐璐 陈清 俞守义 《南方医科大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第7期1604-1605,1609,共3页

目的建立人工神经网络预测模型,分析气候因素对白纹伊蚊密度的影响。方法利用Matlab7.0软件中的神经网络模块,用广州市1995～2001年各月的平均气压、平均气温、平均相对湿度、平均绝对湿度、平均蒸发量、平均降雨量、日照时间、平均风... 目的建立人工神经网络预测模型,分析气候因素对白纹伊蚊密度的影响。方法利用Matlab7.0软件中的神经网络模块,用广州市1995～2001年各月的平均气压、平均气温、平均相对湿度、平均绝对湿度、平均蒸发量、平均降雨量、日照时间、平均风速等气候数据与白纹伊蚊等级数据建立误差反向传播网络预测模型,并对模型进行验证。结果神经网络经25次学习和训练,误差从0.305539下降至2.93751×10-14,通过建立的基于气候因素的神经网络模型对白纹伊蚊密度进行预测,其预测符合率为80%。结论基于气候因素的人工神经网络方法用于预测登革热媒介白纹伊蚊密度是可行的。 展开更多

关键词 登革热 白纹伊蚊 气候因素 人工神经网络模型

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西南喀斯特地区近45年来气候变化特征及趋势 被引量：24

11

作者 王钧 蒙吉军 《北京大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期223-229,共7页

基于黔、桂、滇3省(区)72个气象站点45年(1960—2004年)逐月平均气温和降水量数据,借助小波分析、人工神经网络及GIS空间分析等方法研究了我国西南喀斯特生态脆弱区近45年来在全球气候变暖的背景下,气候变化的特征和总体趋势。研究结果... 基于黔、桂、滇3省(区)72个气象站点45年(1960—2004年)逐月平均气温和降水量数据,借助小波分析、人工神经网络及GIS空间分析等方法研究了我国西南喀斯特生态脆弱区近45年来在全球气候变暖的背景下,气候变化的特征和总体趋势。研究结果显示:该区气候变化具有明显的周期性特征,其中气温变化的主周期约为7年,降水量变化的主周期约为25年。该区气候变化的季节性特征和区域差异也比较明显,通过计算过去45年中四季气温和降水量的变化率并对其进行GIS空间插值分析,得到了四季气温和降水量变化的区域分异状况;通过SOFM网络分别选取分类指标对研究区近45年来气温和降水量变化的状况进行聚类分析并对聚类结果进行GIS空间插值分析,划分了研究区气温和降水量变化的类型区域。RBFN模型预测的结果得出,该区2005—2010年气温和降水量的变化均处于相对低值期。 展开更多

关键词 气候变化 小波分析 人工神经网络 西南喀斯特地区

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基于Hopfield神经网络的中国近40年气候要素时空变化分析 被引量：13

12

作者 张翀 李晶 任志远 《地理科学》 CSCD 北大核心 2011年第2期211-217,共7页

利用1961～2000年中国大部分省区(香港、澳门、台湾、海南地区数据暂缺)194个气象站点逐日降水量、气温和相对湿度数据,通过克里格插值、Hopfield神经网络聚类以及方差分析,对中国气候变化的时空特征进行分析。分析结果表明:中国以增温... 利用1961～2000年中国大部分省区(香港、澳门、台湾、海南地区数据暂缺)194个气象站点逐日降水量、气温和相对湿度数据,通过克里格插值、Hopfield神经网络聚类以及方差分析,对中国气候变化的时空特征进行分析。分析结果表明:中国以增温为主导趋势,其次是多雨趋势;东部地区出现变干趋势,而西部地区在逐渐增湿;对3种要素进行聚类分析,并利用方差分析检验差异性是否显著,最后分析了聚类结果变化趋势,结果与插值分析一致,说明克里格插值结果的可信性。表明在全球增温的驱动下,中国气候变化格局处于调整状态,湿润地区干旱化,干旱地区变得湿润。 展开更多

关键词 气候变化 克里格插值 HOPFIELD神经网络 方差分析 中国

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2010-2100年淮河径流量变化情景预估 被引量：9

13

作者 高超 曾小凡 +3 位作者 苏布达 闻余华 朱进 吴必文 《气候变化研究进展》 CSCD 2010年第1期15-21,共7页

根据淮河流域14个气象站点1964—2007年观测降水量与温度数据和ECHAM5/MPI-OM模式在3种排放情景下对该流域2001—2100年的气候预估,利用人工神经网络模型预估淮河蚌埠站2010—2100年逐月径流量变化。计算结果表明:3种排放情景下2010—2... 根据淮河流域14个气象站点1964—2007年观测降水量与温度数据和ECHAM5/MPI-OM模式在3种排放情景下对该流域2001—2100年的气候预估,利用人工神经网络模型预估淮河蚌埠站2010—2100年逐月径流量变化。计算结果表明:3种排放情景下2010—2100年淮河径流量年际变化幅度差异较大,SRES-A2情景总体处于波动上升趋势,其中2051—2085年上升趋势显著;SRES-A1B情景2024—2037年年平均流量显著降低;SRES-B1情景年平均流量的变率甚小。季节分析表明:春季径流量在2010—2100年变幅最小,距平百分率在-15.1%～18.6%之间小幅波动。夏季平均流量在2040年代前呈下降趋势,之后小幅波动上升。秋、冬季平均流量SRES-A2和SRES-A1B情景变幅显著,其中,秋季SRES-A2情景2060年代距平百分率下降达50.6%,为3种情景下各季节径流量降幅之最;冬季SRES-A1B情景2050年代其增幅达到54.7%,亦为上升幅度之最。 展开更多

关键词 气候变化影响 径流量 预估 人工神经网络 21世纪 淮河流域

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基于人工神经网络的岩土工程力学参数反分析 被引量：39

14

作者 樊琨 刘宇敏 张艳华 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 1998年第4期98-102,共5页

基于人工神经网络方法，建立了非线性力学反分析模型．用位移反求岩土工程计算中的邓肯参数，并以实例进行计算分析，结果表明此法适用于解决这类复杂非线性问题，稳定性好，有良好的适用性．

关键词 神经网络 反分析 力学参数 土石坝 岩土工程

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基于神经网络补偿的人工气候箱温湿度模糊控制 被引量：25

15

作者 彭勇刚 韦巍 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期1373-1377,共5页

人工气候箱温湿度控制对象是一个非线性、强耦合和大滞后的系统,其控制非常困难。研究采用模糊控制对温度和湿度分别进行控制,并采用神经网络来学习和补偿温度和湿度之前的耦合作用。该方法无需对象的精确数学模型,适应性强。实验研究... 人工气候箱温湿度控制对象是一个非线性、强耦合和大滞后的系统,其控制非常困难。研究采用模糊控制对温度和湿度分别进行控制,并采用神经网络来学习和补偿温度和湿度之前的耦合作用。该方法无需对象的精确数学模型,适应性强。实验研究表明该控制方法响应速度快、超调小,控制精度高。 展开更多

关键词 人工气候箱 温湿度控制 神经网络 模糊控制 解耦

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基于人工神经网络的统计降尺度模型研究 被引量：3

16

作者 王晓燕 杨涛 +2 位作者 石晓燕 李会会 郝晓博 《水电能源科学》 北大核心 2012年第4期1-5,共5页

基于BP神经网络模型对黄河源区的降水、温度进行了统计降尺度研究,探讨了统计降尺度模式中考虑预报量的敏感大气环流因子随季节变化时对降水的降尺度效果的影响。结果表明,人工神经网络降尺度模型能成功地捕捉黄河源区的日平均温度及气... 基于BP神经网络模型对黄河源区的降水、温度进行了统计降尺度研究,探讨了统计降尺度模式中考虑预报量的敏感大气环流因子随季节变化时对降水的降尺度效果的影响。结果表明,人工神经网络降尺度模型能成功地捕捉黄河源区的日平均温度及气温极值的年际变化趋势,纳什效率系数均达0.95以上;比较CON模型及PIE模型对降水指标的模拟能力,发现两种模型对1961～2000年不同降水指标时间序列的模拟能力相当;从季节尺度看,在冬季PIE模型显示了更好的模拟能力,但在夏秋季节PIE模型对多数降水指标的模拟能力略不及CON模型。总之,CON模型对降水指标的模拟效果更好。 展开更多

关键词 气候变化 人工神经网络 统计降尺度 降水 温度

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桤柏混交林密度变化规律的人工神经网络模型研究 被引量：10

17

作者 吴承祯 洪伟 何东进 《西北植物学报》 CAS CSCD 1999年第1期144-150,共7页

本文应用人工神经网络方法建立了桤柏混交林密度变化的神经网络模型，并与传统模型进行了比较。仿真结果表明，人工神经网络模型可适用于桤柏混交林密度变化规律描述，且优于传统模型。

关键词 桤柏混交林 人工神经网络 密度变化

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土地利用变化的ANN-CA模拟研究--以西南喀斯特地区猫跳河流域为例 被引量：30

18

作者 王磊 王羊 蔡运龙 《北京大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期116-122,共7页

为了准确把握西南喀斯特地区土地利用格局的变化规律,以贵州省猫跳河流域为例,采用人工神经网络与元胞自动机的耦合模型对喀斯特地区1990—2002年间的土地利用格局变化进行了模拟。将模拟结果与实际土地利用图进行对比发现:在数量变化方... 为了准确把握西南喀斯特地区土地利用格局的变化规律,以贵州省猫跳河流域为例,采用人工神经网络与元胞自动机的耦合模型对喀斯特地区1990—2002年间的土地利用格局变化进行了模拟。将模拟结果与实际土地利用图进行对比发现:在数量变化方面,两者的混淆矩阵和性能指数的总精度分别达到了87.62%和57.36%;在空间格局方面,模拟结果的景观格局指数均接近真实值。研究结果表明,该模型模拟精度较高且可操作性强,能够作为西南喀斯特地区小尺度范围土地利用变化研究的有效工具。 展开更多

关键词 土地利用/覆被变化 人工神经网络 元胞自动机 ANN-CA耦合模型 贵州省猫跳河流域

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气候变化条件下叶尔羌流域水库蒸发变化分析 被引量：5

19

作者 陈浩 杨涛 +1 位作者 胡高辉 王思媛 《人民长江》 北大核心 2016年第18期31-34,共4页

为了研究气候变化对水库水面蒸发的影响,以叶尔羌河流域为研究对象,选取气温、相对湿度以及风速作为主要气候影响因子,基于人工神经网络构建统计降尺度模型。对研究区在全球气候模式BCC-CSM1.1三种情景（RCP2.6,RCP4.5,RCP8.5）下2020s... 为了研究气候变化对水库水面蒸发的影响,以叶尔羌河流域为研究对象,选取气温、相对湿度以及风速作为主要气候影响因子,基于人工神经网络构建统计降尺度模型。对研究区在全球气候模式BCC-CSM1.1三种情景（RCP2.6,RCP4.5,RCP8.5）下2020s、2050s、2080s时段内的蒸发量进行了预测。结果表明：叶尔羌流域水库的未来蒸发量总体呈增加态势,蒸发量E_（RCP2.6） 展开更多

关键词 气候变化 人工神经网络 统计降尺度 蒸发 叶尔羌流域水库

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旱涝灾害的门限神经网络预报模型 被引量：7

20

作者 罗莹 金龙 王业宏 《灾害学》 CSCD 2003年第2期1-6,共6页

根据旱涝灾害具有非线性和突变性的演变特征,提出了利用门限值和门限变量构造神经网络的旱涝灾害预报新方法。由于该方法可以根据预报量与预报因子间的不同相关关系构成不同的神经网络学习矩阵,因此实际的预报计算结果表明,该方法对历... 根据旱涝灾害具有非线性和突变性的演变特征,提出了利用门限值和门限变量构造神经网络的旱涝灾害预报新方法。由于该方法可以根据预报量与预报因子间的不同相关关系构成不同的神经网络学习矩阵,因此实际的预报计算结果表明,该方法对历史样本的拟合和预报精度比一般的逐步回归方法有明显提高。 展开更多

关键词 门限回归 突变 人工神经网络 旱涝灾害

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