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基于卷积神经网络的湖南盛夏高温过程延伸期智能预报
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作者 张祎 谭桂容 +3 位作者 赵辉 曾玲玲 黄超 费琪铭 《大气科学学报》 北大核心 2025年第4期603-617,共15页
本研究旨在提升湖南省盛夏(7、8月)高温过程的延伸期预报技巧。本文利用1999—2022年湖南省97个站点逐日最高气温资料以及次季节-季节(sub-seasonal to seasonal prediction,S2S)模式数据中欧洲中期天气预报中心(ECMWF)和美国国家环境... 本研究旨在提升湖南省盛夏(7、8月)高温过程的延伸期预报技巧。本文利用1999—2022年湖南省97个站点逐日最高气温资料以及次季节-季节(sub-seasonal to seasonal prediction,S2S)模式数据中欧洲中期天气预报中心(ECMWF)和美国国家环境预报中心(NCEP)两种模式预报产品,并基于模式温度与环流预报产品提取物理因子,结合卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)构建了湖南省盛夏高温过程的预报模型(high temperature prediction model,HTPM);对订正后的S2S模式和构建的预报模型结果进行集成,以实现对区域高温过程较为稳定的相对高技巧预报。结果表明:S2S模式的原始预报技巧较低,偏差订正能显著提高预报效果,但存在较高的空报率;基于ECMWF的S2S数据训练的高温预报模型(HTPM-ECS2S)和基于NCEP的S2S数据训练的高温预报模型(HTPM-NCEPS2S)能有效捕捉高温事件,在高温预报中具有较高的预报技巧;集成方案有效整合了多模型优点,可提升预报的准确性和可靠性。 展开更多
关键词 高温过程 延伸期预报 卷积神经网络 集成预报
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基于CMA-MESO模式的机场高影响低温事件预测能力评估及订正
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作者 陈浩 何晓凤 唐娴 《气象与环境学报》 2025年第3期29-35,共7页
利用2021年东北地区13个机场天气报告(METAR)、气象站观测资料和数值模式产品,对易出现高影响低温事件的机场温度预测效果进行评估,并对高影响低温区间的预测能力进行检验,以期研究影响飞机起降的低温事件的预测能力,结果表明:东北绝大... 利用2021年东北地区13个机场天气报告(METAR)、气象站观测资料和数值模式产品,对易出现高影响低温事件的机场温度预测效果进行评估,并对高影响低温区间的预测能力进行检验,以期研究影响飞机起降的低温事件的预测能力,结果表明:东北绝大部分机场温度预报偏大,偏北、偏东和高海拔地区机场的温度绝对误差和均方根误差明显大于平原地区机场;温度误差、绝对误差和均方根误差均有明显的日变化和季节变化,06—07时是机场气温预报误差最大的时段;温度高于0℃时,预测与观测接近,温度低于0℃时,预测相对集中;ZBES、ZYMH和ZYLD采用累积概率密度订正方法对机场温度预报进行误差订正后,低温事件命中率分别提升56%、14%和9%。 展开更多
关键词 CMA-MESO 温度预报 机场低温事件 订正
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通化市气温格点预报订正方法研究
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作者 贾宝山 贾凡妮 +2 位作者 李喜贺 尹文玉 辛童 《黑龙江环境通报》 2025年第1期21-23,共3页
本文采用滑动权重平均订正法对网格预报指导产品进行误差订正,主要结论如下:1)整体而言,网格预报指导产品的气温预报比实况偏低,订正网格预报指导产品气温具有可行性;2)结果分布表明,滑动权重平均订正法中较长的滑动订正周期对气温预报... 本文采用滑动权重平均订正法对网格预报指导产品进行误差订正,主要结论如下:1)整体而言,网格预报指导产品的气温预报比实况偏低,订正网格预报指导产品气温具有可行性;2)结果分布表明,滑动权重平均订正法中较长的滑动订正周期对气温预报有更好的订正效果,采用滑动权重平均订正法能较好地订正2m最低、最高气温的预报误差;3)误差幅度总体上表明,经过滑动权重平均订正法订正后,很好地改善了气温的预报质量;4)从误差的离散度来看,滑动权重平均订正法可能无法改变网格预报指导产品误差的离散程度,因此具有一定的局限性,需要今后做进一步研究。 展开更多
关键词 气温 格点预报 订正
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基于PRISM的贺兰山东麓银川段晚霜冻期间日最低气温空间插值研究 被引量:1
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作者 魏建宁 姜琳琳 +2 位作者 郭晓雷 张磊 李浩 《干旱气象》 2025年第2期321-328,共8页
贺兰山东麓春季气温起伏大,酿酒葡萄易遭受晚霜冻影响,农业气象服务工作中越来越迫切需要针对酿酒葡萄种植区域复杂地形进行日最低气温的精确插值,坡面回归方程插值模型(Parameter-elevation Regression on Independent Slopes Model,PR... 贺兰山东麓春季气温起伏大,酿酒葡萄易遭受晚霜冻影响,农业气象服务工作中越来越迫切需要针对酿酒葡萄种植区域复杂地形进行日最低气温的精确插值,坡面回归方程插值模型(Parameter-elevation Regression on Independent Slopes Model,PRISM)一定程度上满足了这种需求。基于2022—2023年银川市269个气象站的日最低气温和高程数据,利用PRISM对贺兰山东麓银川段酿酒葡萄晚霜冻期间的日最低气温进行插值;为验证PRISM插值的适用性,选取银川市酿酒葡萄种植区、贺兰山东麓银川段沿山附近区域、银川平缓区域的气象站作为验证站,使用反距离加权法(Inverse Distance Weighted,IDW)、样条函数法(Spline)、普通克里金法(Ordinary Kriging,OK)3种常用的插值方法作为对比。结果表明:酿酒葡萄种植区插值效果PRISM最好,然后依次是IDW、Spline,OK最差;贺兰山东麓沿山区域插值效果PRISM最好,接着依次是IDW、OK、Spline;平缓地区PRISM的插值效果较差;综合3个区域的插值效果PRISM最好,接着是IDW、OK、Spline。PRISM在贺兰山东麓银川段晚霜冻期间日最低气温插值的适用性最好。 展开更多
关键词 酿酒葡萄 PRISM 晚霜冻
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基于机器学习的CMA-MESO模式气温预报订正方法研究
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作者 张会 陈军明 +5 位作者 王亚强 马凤莲 周煜 卢宇坤 刘通 张良玉 《气象与环境学报》 2025年第3期18-28,共11页
为提高雄安新区及上游保定地区气温预报准确性,利用CMA-MESO中尺度天气模式预报产品和地面观测数据,采用线性回归(Linear Regression)、长短期记忆全卷积网络(LSTM-FCN)和轻量级梯度提升机(LightGBM)等三种机器学习方法,围绕站点划分和... 为提高雄安新区及上游保定地区气温预报准确性,利用CMA-MESO中尺度天气模式预报产品和地面观测数据,采用线性回归(Linear Regression)、长短期记忆全卷积网络(LSTM-FCN)和轻量级梯度提升机(LightGBM)等三种机器学习方法,围绕站点划分和特征因子选择设计4种订正方案开展气温预报研究。结果显示:采用分区站点模型优于全站点模型,LightGBM在全部方案中表现最优。特别是结合起报时刻前48 h的实况数据以及预报时刻前4·k的预报或实况要素(在预报时效0~36 h内:0~12 h预报时效采用预报时刻前0~12 h的实况数据,k取0~12;13~36 h预报时效采用预报时刻前12h的预报数据,k固定为12)构建复合特征因子,LightGBM预测性能进一步提升。37个预报时效均在CMA-MESO模式预报结果基础上提高了精度,尤其在海拔超过1000 m的高原地区,均方根误差订正改善率超过30%。此外,在转折性天气背景下,这些方法依旧展现出较强的适应能力。从整体预报性能来看,LightGBM最优,均方根误差、平均绝对误差、准确率分别为1.86℃、1.42℃、75%,相比CMA-MESO预报,分别提高了36.5%、38.9%和44.4%。 展开更多
关键词 CMA-MESO 预报订正 机器学习 气温预报
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滑动双权重平均订正在福建省气温预报中的应用
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作者 申世凯 鲍艳松 +2 位作者 潘宁 林青 李欢 《气象科学》 2025年第2期229-239,共11页
为提高福建省智能网格预报气温产品的精度,选取2019年EC_MOS和FZEC_MOS的整点气温、24 h最高气温、24 h最低气温数据与CLDAS(CMA Land Data Assimilation System)格点融合数据,进行误差分析并使用滑动双权重平均订正进行订正研究。结果... 为提高福建省智能网格预报气温产品的精度,选取2019年EC_MOS和FZEC_MOS的整点气温、24 h最高气温、24 h最低气温数据与CLDAS(CMA Land Data Assimilation System)格点融合数据,进行误差分析并使用滑动双权重平均订正进行订正研究。结果表明:(1)EC_MOS和FZEC_MOS具有低海拔地区偏低,高海拔地区偏高的系统性偏差,夏季预报精度优于冬季,且24 h最低气温预报的精度最高;(2)经过滑动双权重平均订正,各产品预报精度得到提高,整体预报准确率均提升约10%,平均绝对误差和均方根误差均降低0.5~1℃;(3)FZEC_MOS格点预报产品虽然具有较高的空间分辨率,但是其预报准确率比EC_MOS站点产品的低。通过订正,可以使得EC_MOS和FZEZ_MOS的气温预报精度达到相似水平;(4)滚动订正可以有效降低剩余有效预报时效数据的预报误差,不断提高预报精度。 展开更多
关键词 气温预报 福建智能网格预报 CLDAS 滑动双权重平均 滚动订正
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基于递减平均法的中卫市春季最低气温和霜冻精细化格点预报产品订正及检验
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作者 庞婷婷 杨苑 +1 位作者 张亚刚 陈星宜 《河南科技》 2025年第19期106-115,共10页
【目的】针对ECMWF细网格模式在宁夏中卫市春季最低气温预报中的系统性偏差,通过递减平均法构建多模型订正体系,提升霜冻灾害防御能力。【方法】利用2021—2023年春季0.05°×0.05°ECMWF预报数据和实况资料,建立DAM_EC、DA... 【目的】针对ECMWF细网格模式在宁夏中卫市春季最低气温预报中的系统性偏差,通过递减平均法构建多模型订正体系,提升霜冻灾害防御能力。【方法】利用2021—2023年春季0.05°×0.05°ECMWF预报数据和实况资料,建立DAM_EC、DAM_TMIN_ECT和DAM_TMIN_PRE等3种预报模型,并与中央台指导预报EC模式进行格点检验对比,系统评估其对中卫市春季最低气温及霜冻的预报性能。【结果】结果表明:①最低温度预报方面,DAM_TMIN_ECT和DAM_TMIN_PRE较EC模式准确率分别提升7.6%~1.5%和7.8%~1.6%,其中3月上旬至4月中旬降水因子影响显著,DAM_TMIN_PRE准确率最高(63%~78%);4月下旬至5月下旬云量因子作用增强,DAM_TMIN_ECT准确率最高(77%~80%)。②霜冻预报方面,24 h时效订正效果最佳,轻度、中度和重度霜冻的订正技巧分别达24%、8%和23%;经DAM系列方法订正后,大部分区域误差普遍≤2℃,其中轻度霜冻在沙坡头区东北部、香山乡及海原县甘盐池等区域改善显著;中度霜冻在沙坡头区南北部和海原县中北部误差明显减小;重度霜冻在海原县中西部预报精度显著提升。区域对比表明,DAM_TMIN_ECT在中北部、DAM_TMIN_PRE在南部表现最佳,整体预报精度较EC模式有显著提高。【结论】基于两种模型在不同气象条件下的互补优势,建议采用动态集成方案,以进一步提升中卫市春季霜冻预报准确率,为精细化气象服务提供可靠技术支撑。 展开更多
关键词 递减平均法 降水 云量 春季最低气温 春季霜冻
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藏北地区强降温分布特征与预报方法
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作者 旦增卓玛 旺堆杰布 +3 位作者 卓嘎 拥珠卓嘎 仓决 桑秋璐 《高原山地气象研究》 2025年第2期143-150,共8页
本文选取1991—2024年藏北地区地面观测、探空、MICAPS资料及ERA5再分析资料,按照Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级强降温等级标准,应用Mann—Kenddall检验、Morlet小波分析、相关分析、阈值分析等方法,通过分析藏北地区强降温时空分布特征,在制定强降... 本文选取1991—2024年藏北地区地面观测、探空、MICAPS资料及ERA5再分析资料,按照Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级强降温等级标准,应用Mann—Kenddall检验、Morlet小波分析、相关分析、阈值分析等方法,通过分析藏北地区强降温时空分布特征,在制定强降温判定指标的基础上,构建强降温预报模型并检验其预报效果。结果表明:(1)近30 a藏北地区共出现了660次强降温事件,集中发生在10月—次年5月,其中1月、2月、12月尤为多发,且呈中部多、东西部少的空间分布特征。(2)Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级强降温事件年均频次分别为22次、10次、4次,均呈减少趋势,气候倾向率分别为−1.2/10 a、−0.5/10 a、−0.04/10 a。(3)Ⅰ级和Ⅲ级强降温事件均存在气候突变特征,前者发生在2004年,突变后频次减少,后者发生在2002年与2018年,2002年突变后频次减少,2018年突变后频次增加;三类强降温事件均存在准6 a振荡周期。(4)藏北地区强降温事件发生发展的环流背景可分为三类,分别是大型槽东移型、短波槽波动型和脊前型。(5)利用强降温预报指数(Y)可判别强降温天气及降温强度,6≤Y<8对应Ⅰ级强降温事件,8≤Y<10对应Ⅱ级强降温事件,Y≥10对应Ⅲ级强降温事件,其预报准确率可达88%。 展开更多
关键词 藏北地区 强降温 预报因子 预报模型 检验
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基于人工智能大模型的上海2024年极端高温事件次季节预测
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作者 梁萍 张志琦 +1 位作者 曹欣沛 黄文娟 《大气科学学报》 北大核心 2025年第3期377-388,共12页
近年来高温事件频发、强发,在此背景下提高高温预测的准确性显得尤为重要。目前气象人工智能大模型发展迅速,但其对超大城市极端高温的次季节预测效果尚不清楚。本文以2024年盛夏上海极端高温事件为例,采用3个人工智能气象大模型(Pangu... 近年来高温事件频发、强发,在此背景下提高高温预测的准确性显得尤为重要。目前气象人工智能大模型发展迅速,但其对超大城市极端高温的次季节预测效果尚不清楚。本文以2024年盛夏上海极端高温事件为例,采用3个人工智能气象大模型(Pangu、FuXi和FourCastNet)的预测数据,利用相关技巧、功率谱分析等方法,对比评估了气象大模型对该年高温及其环流的预测效果。结果表明,上海盛夏高温日数与其上空副热带高压强度呈显著的正相关关系,2024年盛夏上海的持续性高温时段与其10~20 d准周期振荡的正位相基本一致,同时受到30~60 d低频振荡的调制。在3个大模型中,Pangu、FuXi在提前15 d内可提供有技巧的高温预测参考,部分大模型(Pangu)对影响高温的副热带高压演变的有效超前预测时效可达16~20 d。不同大模型的次季节预测效果差异与其对高温及其关键环流系统的低频演变的预测能力有关。大模型对影响上海的低频环流演变的预测能力越强,对副热带高压及高温的次季节预测效果就越好。相较于出梅和台风影响阶段,大模型在该年盛夏的其他时段可提供更大的次季节高温预测机会窗口。 展开更多
关键词 高温 人工智能大模型 次季节预测 低频振荡
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基于相似误差订正方法的宁夏冬季气温模式产品解释应用
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作者 王岱 马阳 +3 位作者 张雯 李欣 黄莹 王素艳 《干旱区研究》 北大核心 2025年第2期236-245,共10页
冬季月和季节内频繁交替的冷暖事件增大了短期气候预测的难度和挑战性,加之气候动力模式对于宁夏冬季气温的预测水平整体不高,导致预测质量不稳定。动力与统计相结合的模式解释应用方法的发展,为预测质量的提升提供了有效的技术手段,也... 冬季月和季节内频繁交替的冷暖事件增大了短期气候预测的难度和挑战性,加之气候动力模式对于宁夏冬季气温的预测水平整体不高,导致预测质量不稳定。动力与统计相结合的模式解释应用方法的发展,为预测质量的提升提供了有效的技术手段,也是省级短期气候预测业务亟须发展的重要方向。基于国家气候中心MODES二代产品的EC模式近30 a历史回算数据、宁夏19个国家气象站冬季逐月平均气温观测数据、NCEP/NCAR大气再分析资料等,采用相似误差订正方法,利用同期环流关键区信息对宁夏冬季月气温开展模式解释应用,旨在提高宁夏气候趋势预测准确率和客观化水平。结果表明:EC模式原始预测结果对宁夏冬季各月气温的预测技巧整体较高,尤其对于趋势和异常量级的把握能力较好;采用相似误差订正方案后,仍能有效提高EC模式对宁夏冬季气温的预测技巧,其中12月和1月预测技巧提高尤为明显,订正后PS、PC评分分别高于70%和64%。当1月平均气温为正距平、12月和2月为负距平时预测技巧提高更明显,气温偏低幅度越大提高越显著;模式误差大小对预报订正的效果无明显影响,即使在模式误差绝对值较大情况下,该订正方案仍能不同程度地提升冬季各月模式气温预测技巧。因此,相似误差订正方法可以在模式误差较大的情况下,进一步提高宁夏冬季气温趋势和异常量级的预报准确性,改进模式预报技巧的稳定性,在实际业务中具有良好的应用价值。 展开更多
关键词 宁夏 冬季气温 相似误差订正方法 模式产品 解释应用
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基于神经网络的台州地区气温订正研究
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作者 王鹏 秦采薇 +2 位作者 王宏宇 贺立夫 黄晓龙 《现代农业科技》 2025年第1期129-133,共5页
基于浙江省智能网格模式2 m温度预报产品,采用GFS(全球预报系统)预报资料和台州地区气象观测资料,通过神经网络建立气温订正模型。结果表明:浙江省智能网格模式对台州地区2018—2021年最高气温预报效果良好,2022年最高气温预报准确率偏... 基于浙江省智能网格模式2 m温度预报产品,采用GFS(全球预报系统)预报资料和台州地区气象观测资料,通过神经网络建立气温订正模型。结果表明:浙江省智能网格模式对台州地区2018—2021年最高气温预报效果良好,2022年最高气温预报准确率偏低,且误差较大;对2018—2021年最低气温预报效果良好,2022年最低气温预报大部分站点误差均增大。订正后2022年各站点最高气温≤2℃温度预报准确率均有明显提升,提升了7%~36%,订正后准确率在81%~86%之间;≤1℃温度预报准确率在44%~53%之间,提升了4%~19%;平均绝对误差在1.4℃以下,下降了0.2~0.9℃。智能网格模式对玉环站最低气温预报效果较好,订正提升空间较小;其他各站点最低气温订正后,≤2℃温度预报准确率提升了2%~31%,≤1℃温度预报准确率提升了3%~25%,订正后平均绝对误差在1.2℃以下,均方根误差在1.5℃以下。说明神经网络对台州地区2 m最高、最低气温预报有良好的订正效果。 展开更多
关键词 神经网络 气温订正 智能网格模式 浙江台州
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基于机器学习的北京供暖季气温预报误差订正
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作者 张艳晴 金晨曦 +3 位作者 闵晶晶 韩超 董颜 齐晨 《气象与环境学报》 2025年第1期58-65,共8页
基于2019年7月1日至2024年3月15日水平分辨率为0.1°×0.1°的ECMWF模式预报数据和北京20个国家级气象站观测数据,分析北京历史供暖季ECMWF模式对2 m气温预报的误差特征,利用极限随机森林、决策树、梯度提升树、线性回归、L... 基于2019年7月1日至2024年3月15日水平分辨率为0.1°×0.1°的ECMWF模式预报数据和北京20个国家级气象站观测数据,分析北京历史供暖季ECMWF模式对2 m气温预报的误差特征,利用极限随机森林、决策树、梯度提升树、线性回归、Lasso回归算法对ECMWF模式的2 m气温预报误差进行订正。结果表明:ECMWF模式对北京城区2019—2023年供暖季2 m气温预报整体偏低,最大偏差出现在下午,平均偏差为-2.3℃,郊区2 m气温预报早晨偏低,下午偏高,最大正偏差和负偏差出现在07:00和16:00,分别为1.7℃和-2.2℃。利用机器学习方法订正后,2023年供暖季(2023年11月7日至2024年3月15日)北京城区和郊区的平均偏差和均方根误差均有明显降低,其中极限随机森林算法的订正效果最优,城区和郊区均方根误差分别改善了24.2%和35.4%;2023年供暖季北京城区9个站日平均气温预报偏差在±0.5、±1、±2℃内的准确率均显著提升,最大分别提升31%、44%和40%,极限随机森林和决策树算法表现最佳。 展开更多
关键词 机器学习 供暖季气温 ECMWF模式 订正
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基于全连接神经网络方法的冬季公路路面温度预报及检验
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作者 贾晓红 石岚 郝玉珠 《气象与环境学报》 2025年第1期104-112,共9页
基于SCMOC精细化格点预报产品及交通气象站观测数据,利用全连接神经网络模型(Fully Connected Neural Network,FCNN),对G6京藏高速内蒙古复杂路段进行冬季未来24 h逐小时路面温度预报。结果表明:构建的FCNN模型的最佳训练期为20 d,增加... 基于SCMOC精细化格点预报产品及交通气象站观测数据,利用全连接神经网络模型(Fully Connected Neural Network,FCNN),对G6京藏高速内蒙古复杂路段进行冬季未来24 h逐小时路面温度预报。结果表明:构建的FCNN模型的最佳训练期为20 d,增加时间特征变量能有效减小模型路面温度预报误差,MAE减小0.3~0.8℃,AR提高4%~18%。最终建立FCNN路面温度预报模型,预报总体上具有较高的精度,其中ME、MAE、RMSE分别为-0.2~0.0℃、1.1~1.3℃和1.6~1.9℃,r大于0.94,AR超过90%,且0℃以下预报效果良好。从各项检验指标的日变化来看,除12:00—15:00预报效果较差外,其余时段预报能力较强,ME、MAE、RMSE、r和AR平均值分别为-0.07℃、1.20℃、1.58℃、0.94和93%。通过对2022年冬季平稳天气、寒潮天气和降雪天气进行检验,MAE均在2.0℃以内,证实FCNN模型对不同天气的路面温度都有一定的预报能力。 展开更多
关键词 路面温度 FCNN模型 预报 检验
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基于时间滞后集合和实时偏差订正的气温精细化预报研究
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作者 张武龙 陈朝平 +2 位作者 杨康权 周威 银航 《高原山地气象研究》 2024年第1期51-58,共8页
基于SWC-WINGS模式0.01°×0.01°分辨率的小时2 m气温产品,利用时间滞后集合和实时偏差订正,得到新的逐小时滚动更新的1 km网格气温预报,并基于预报准确率、平均误差、平均绝对误差等指标,对2022年7—8月逐日逐时气温预报... 基于SWC-WINGS模式0.01°×0.01°分辨率的小时2 m气温产品,利用时间滞后集合和实时偏差订正,得到新的逐小时滚动更新的1 km网格气温预报,并基于预报准确率、平均误差、平均绝对误差等指标,对2022年7—8月逐日逐时气温预报结果进行检验分析。结果表明:时间滞后集合预报准确率在各时效均高于SWC-WINGS模式最新时次预报,实时偏差订正可明显提升临近时效准确率,1~6 h时效的平均提高率为17.3%。SWC-WINGS模式对于四川地区高、低温预报存在明显的系统性偏差,时间滞后集合对于系统性偏差的改进能力有限,而实时偏差订正可将1 h时效上四川大部分地区低温和高温预报的平均绝对误差分别控制在1℃和2℃以内。针对2022年8月13日四川地区高温天气,时间滞后集合与实时偏差订正集成预报对SWC-WINGS模式预报有较好的订正效果。 展开更多
关键词 1公里网格 SWC-WINGS 时间滞后 偏差订正
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基于多种神经网络模型的气温预测对比研究
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作者 谷正楠 闻亚 罗锦 《科技创新与生产力》 2025年第5期80-83,共4页
本文基于长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)、CNN-LSTM和CNN-LSTM-Attention共3种神经网络模型,对比分析了它们在不同时间序列上的气温预测性能。实验结果表明,LSTM模型在短时间尺度上表现尚可,但在长时间尺度上性能下降;CNN-LST... 本文基于长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)、CNN-LSTM和CNN-LSTM-Attention共3种神经网络模型,对比分析了它们在不同时间序列上的气温预测性能。实验结果表明,LSTM模型在短时间尺度上表现尚可,但在长时间尺度上性能下降;CNN-LSTM模型在处理长时间序列预测任务时展现出显著优势,在4月、8月和12月其RMSE值相比LSTM模型分别降低了8.98%、10.88%和3.57%;相比之下,CNN-LSTM-Attention模型在引入注意力机制后并未在所有时间序列上均获得显著的性能提升。未来研究可着重于优化注意力机制在气温预测领域的应用,以进一步提升模型性能。 展开更多
关键词 时间序列 气温预测 卷积神经网络 长短期记忆 注意力机制
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基于LSTM和先验知识的高速公路路面温度预报 被引量:5
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作者 熊国玉 祖繁 +1 位作者 包云轩 王可心 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期68-79,共12页
为了精准预报高速公路路面温度,为车辆安全行驶提供气象保障,采用2019—2022年南京市绕城高速公路上9个交通气象站及ERA5-land再分析数据,通过构建时间序列特征工程、引入物理机制相关数据两类方法结合先验知识,运用长短期记忆神经网络... 为了精准预报高速公路路面温度,为车辆安全行驶提供气象保障,采用2019—2022年南京市绕城高速公路上9个交通气象站及ERA5-land再分析数据,通过构建时间序列特征工程、引入物理机制相关数据两类方法结合先验知识,运用长短期记忆神经网络模型建立研究区域内4个交通气象站未来3 h逐10 min路面温度多步预报模型并进行验证;在此基础上,将已建立的模型应用于其他交通气象站,探究模型的适用性。结果表明:结合先验知识后,模型预报性能明显提高,准确率在85%以上,且随着预报时效的延长,性能提升更为明显,准确率最高提升36%;模型能较为准确地预报路面极端低温发生的时间和极值,且在预报时效较短时对路面极端高温的预报也具有一定参考价值;利用已建立的模型对其他交通气象站的路面温度进行预报时,准确率在62%以上,在预报时效较短时效果较好,准确率在80%以上,且交通气象站所处的下垫面背景类型对模型的选择起关键作用。 展开更多
关键词 高速公路 路面温度 长短期记忆神经网络 先验知识 多步预报模型
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基于ARIMA模型的全球平均温度预测
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作者 张莉 李晋芳 《大众科学》 2024年第22期99-101,共3页
以全球平均温度预测为核心,采用自回归积分滑动平均(Autoregressive Integrated Moving Average,ARIMA)模型进行深入分析。首先,阐述了研究的背景和意义,明确了利用ARIMA模型预测全球气温的必要性,以及预测结果在应对气候变化和制定环... 以全球平均温度预测为核心,采用自回归积分滑动平均(Autoregressive Integrated Moving Average,ARIMA)模型进行深入分析。首先,阐述了研究的背景和意义,明确了利用ARIMA模型预测全球气温的必要性,以及预测结果在应对气候变化和制定环境政策中的重要价值。在数据分析与建模部分,通过时间序列图捕捉到了全球平均温度变暖的趋势,并构建了ARIMA(2,0,2)模型,使用自动识别参数的方法对参数进行判断,并对未来的温度值进行了预测,预测结果验证了全球气温的变暖趋势和ARIMA模型的有效性。 展开更多
关键词 全球变暖 气候变化 ARIMA 模型 温度预测
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不同分辨率CWRF模式对中国区域气温模拟的比较研究 被引量:1
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作者 董李丽 张焓 +3 位作者 李清泉 汪方 赵崇博 谢冰 《气候变化研究进展》 CSCD 北大核心 2024年第2期129-145,共17页
针对现有区域气候模式分辨率较为粗糙的现状,瞄准精细化气候预测和服务的需求,基于30 km分辨率CWRF区域气候模式研发了水平分辨率和下垫面信息进一步精细化至15 km的新版本模式,利用欧洲中期预报中心的ERAInterim大气再分析资料和美国的... 针对现有区域气候模式分辨率较为粗糙的现状,瞄准精细化气候预测和服务的需求,基于30 km分辨率CWRF区域气候模式研发了水平分辨率和下垫面信息进一步精细化至15 km的新版本模式,利用欧洲中期预报中心的ERAInterim大气再分析资料和美国的OISSTv2海表面温度资料驱动两种版本的CWRF模式,与中国均一化气温数据集CN05.1的观测数据相比,系统分析了CWRF模式对1982—2016年中国区域2m气温的模拟效果及其对水平分辨率和下垫面信息的敏感性。结果表明:单纯修改模式的下垫面信息,不提高模式分辨率,对模拟结果的影响不大;将分辨率提高至15 km的CWRF模式对地形复杂区域的气温模拟效果更好,对气温的空间分布、年际变化以及极端气温的模拟都有较好的表现。从气候平均气温分布看,与30 km CWRF模式相比,在春、秋、冬季西南地区和青藏高原,以及夏季西南、华南、华中等冷偏差较为显著的地区,15 km模式模拟结果将冷偏差减小到1℃以内;从气温年际变化来看,15km模式对夏季华中、华北和东北南部地区及冬季气温的模拟结果优于30km模式,相关系数最高提升0.4;在极端事件的模拟方面,与30 km模式相比,15 km模式对于在华南到福建、江西、湖南、湖北东部的夏季日数极大值区域模拟具有较大的改善,均方根误差减小1 d;对于新疆东部、东北的极端高温和新疆、青藏高原、华南的极端低温模拟也有明显改善,均方根误差减小1℃。因此,高分辨率区域气候模式有利于提高中国气温的精细化模拟能力。 展开更多
关键词 中国 区域模式 水平分辨率 气温 极端事件
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ECMWF模式对我国西南环横断山区冬季近地面2m温度的预报评估 被引量:5
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作者 吴诗梅 唐娜 +3 位作者 梁雨琪 欧旭阳 李海杰 陈昊明 《高原气象》 CSCD 北大核心 2024年第1期88-98,共11页
从冬季平均温度、温度日变化及日较差等方面入手,基于2021年CLDAS逐小时产品评估了ECMWF全球高分辨率确定性数值预报产品对我国西南环横断山区复杂地形区近地面2 m温度的预报能力,并通过区分高地形区(川西高原)和低地形区(四川盆地南部)... 从冬季平均温度、温度日变化及日较差等方面入手,基于2021年CLDAS逐小时产品评估了ECMWF全球高分辨率确定性数值预报产品对我国西南环横断山区复杂地形区近地面2 m温度的预报能力,并通过区分高地形区(川西高原)和低地形区(四川盆地南部),对比了不同地形区近地面2 m温度预报的偏差特征。结果表明:(1)ECMWF模式可合理预报我国西南环横断山区冬季平均2 m温度的空间分布特征,但偏差分布与地形高度有关,随着地形高度的增加,预报偏差呈增大趋势。(2)ECMWF模式很好再现了西南环横断山区冬季温度的日变化特征,峰值时刻出现在14:00(北京时);各时刻温度的预报偏差在不同地形高度存在差异,川西高原和横断山区的最大负偏差出现在下午,四川盆地南部的最大负偏差出现在早晨。同时,高地形区各时刻的预报偏差均高于低地形区。(3)ECMWF模式对日内各时刻不同地形处2 m温度的空间分布均有合理预报,但偏差存在日变化特征。特别是在横断山区高地形区,其在各时刻有不同的冷暖偏差特征。(4)在环横断山区温度日较差预报偏差较大的区域(大致为昆明准静止锋线发生频次较高的区域),模式对于温度日较差较大的日数,其2 m温度的预报偏差要大于日较差较小的日数,且在该区域内,温度日较差的预报偏差相对不稳定。 展开更多
关键词 模式预报偏差 环横断山区 近地面2 m温度 日变化 温度日较差
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利用卷积神经网络提高天气短期气温预报效果 被引量:1
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作者 王莹 杨晓君 +2 位作者 王迪 张庆 张楠 《气象科学》 2024年第4期793-800,共8页
为提高天津地区温度精细化预报的准确性,本文基于欧洲中期天气预报中心综合预报系统ECMWF-IFS、中国气象局全球同化预报系统CMA-GFS模式数据及天津259个区域自动站的逐小时气温实况数据,构建了一种基于U-Net编解码器结构的3D卷积神经网... 为提高天津地区温度精细化预报的准确性,本文基于欧洲中期天气预报中心综合预报系统ECMWF-IFS、中国气象局全球同化预报系统CMA-GFS模式数据及天津259个区域自动站的逐小时气温实况数据,构建了一种基于U-Net编解码器结构的3D卷积神经网络气温预报模型,能实现天津地区24 h内逐小时气温的网格预报。采用二分搜索的方式对模型众多超参数进行调节,通过148组试验训练得到最优模型,测试集误差为1.226℃。采用多种指标对模型进行检验,结果表明,模型的预报误差整体低于原数值模式,特别是对天津市中南部(含中心城区)和东部沿海有较好的订正效果;其温度日变化预报特征更接近实况,能有效改善原数值模式的日变化预报误差,且模型表现出更强的误差稳定性。 展开更多
关键词 精细化温度预报 卷积神经网络 日变化预报特征 订正效果
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