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基于XGBoost和SHAP的海滩波浪爬高预测研究 被引量:1
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作者 张建 丁佩 +1 位作者 刘楷操 路川藤 《海洋预报》 北大核心 2025年第2期1-8,共8页
海滩波浪爬高预测是海岸侵蚀防护和防灾减灾的关键技术支撑。针对现有经验公式在精确度、泛化性等方面的不足,将极限梯度提升模型XGBoost引入到波浪爬高预测中,利用1400多个来自实验室和现场观测的海滩波浪爬高数据,通过贝叶斯优化进行... 海滩波浪爬高预测是海岸侵蚀防护和防灾减灾的关键技术支撑。针对现有经验公式在精确度、泛化性等方面的不足,将极限梯度提升模型XGBoost引入到波浪爬高预测中,利用1400多个来自实验室和现场观测的海滩波浪爬高数据,通过贝叶斯优化进行超参数调整,建立基于XGBoost的海滩波浪爬高预测模型。此外,还将可解释机器学习框架SHAP与XGBoost模型结合,以挖掘波浪爬高预测结果的关键特征。评估结果表明:XGBoost模型的决定系数为0.957,均方根误差为0.384 m,显著优于其他经验公式,整体预测可靠稳定;SHAP分析也表明XGBoost模型的预测趋势符合真实走向,且Iribarren数在海滩波浪爬高预测中起着关键作用。 展开更多
关键词 机器学习 波浪爬高 极限梯度提升模型 贝叶斯优化 可解释机器学习框架
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基于卷积神经网络的渤黄海海浪波高场预报模型构建与训练方法研究
2
作者 徐维真 李锐 +3 位作者 胡伟 崔学荣 许超 王宁 《海洋通报》 北大核心 2025年第1期1-14,共14页
针对目前海浪智能预报模型训练要素单一、对海浪自然特征考虑不足等问题,提出了多种基于卷积神经网络的渤黄海有效波高场的预报方法并分别予以讨论。根据渤、黄海海浪有效波高的变化特点,提出分季节、考虑地形、风涌浪分离、逐时预报四... 针对目前海浪智能预报模型训练要素单一、对海浪自然特征考虑不足等问题,提出了多种基于卷积神经网络的渤黄海有效波高场的预报方法并分别予以讨论。根据渤、黄海海浪有效波高的变化特点,提出分季节、考虑地形、风涌浪分离、逐时预报四个预报方法和一种边界处理方法,分别建立对应的预报模型,并用Optuna算法对模型的超参数进行优化。利用均方根误差(Root Mean Squared Error,RMSE)、空间均方根误差(Spatially Averaged Root Mean Square Error,SARMSE)分析实验结果发现,采用全部风速和有效波高数据训练的模型预报误差较大,大部分区域的RMSE在0.200 m以上,黄海南部区域的RMSE在0.300 m以上,SARMSE为0.231 m。采用五种方法均可降低模型的预报误差:分季节预报中各个季节预报结果的整体RMSE均有所下降,春、夏、秋、冬四个季节的SARMSE分别为0.181 m、0.180 m、0.192 m、0.185 m;考虑地形的影响后RMSE下降最明显的区域位于黄海南部,SARMSE为0.202 m;风涌浪分离的预报结果SARMSE为0.199 m,风浪波高的预报效果优于涌浪;对24 h波高进行逐时预报的SARMSE为0.172 m,相对于24 h直接预报可有效降低误差;通过扩大预报区域可将SARMSE降至0.208 m。通过本研究发现,在模型构建和训练中增加对于多训练要素和海浪特征的考虑,可以提高渤黄海有效波高的预报精度,相较于直接采用风速和有效波高预报的效果更好。 展开更多
关键词 深度学习 卷积神经网络 有效波高 海浪智能预报 物理机制 边界问题
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基于Holland参数化风场模型的浙江沿海台风浪数值模拟
3
作者 陈沛贤 赵红军 +2 位作者 王俊达 张万威 杨洁 《海洋科学》 北大核心 2025年第3期1-14,共14页
参数化风场模型在台风浪的模拟后报中有着广泛应用,其中关键风场参数的参数化方案直接影响着台风浪场模拟的准确性。为确定适合浙江海域台风浪模拟的Holland风场关键参数(包括风速剖面参数B和最大风速半径参数Rmax)组合的最佳方案,本文... 参数化风场模型在台风浪的模拟后报中有着广泛应用,其中关键风场参数的参数化方案直接影响着台风浪场模拟的准确性。为确定适合浙江海域台风浪模拟的Holland风场关键参数(包括风速剖面参数B和最大风速半径参数Rmax)组合的最佳方案,本文采用第三代海浪数值模型SWAN(Simulating WAve Nearshore),对自2011年以来影响浙江沿海的10次典型台风浪事件进行了数值模拟。利用4场台风期间气象站和波浪浮标的实测资料,分别从风速和有效波高角度对B和Rmax的不同组合方案进行了率定分析,确定并推荐了一组最佳参数组合;进一步依据Jason卫星在10场台风影响下的有效波高观测资料,验证了推荐方案对波浪场空间分布的模拟效果。结果显示:相较于参数B,参数Rmax的不同表达式对台风风速和有效波高模拟的影响更为显著;Willoughby的Rmax表达式与Powell的B表达式结合使用时,能实现最符合实际的风速和有效波高随时间变化的模拟,并可较好地再现台风浪场的空间分布特征,模拟结果较实测值的相关系数可达0.90。 展开更多
关键词 浙江沿海 台风浪 Holland参数化模型 风速剖面参数 最大风速半径参数
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黄海北部大浪发生的随机点过程模型研究
4
作者 郝甫奇 类淑河 董胜 《海洋湖沼通报(中英文)》 北大核心 2025年第1期16-23,共8页
利用随机点过程方法对30 a(1988—2017年)黄海北部有效波高在2.5~4.0 m的大浪过程进行统计分析,得出黄海北部11月到翌年4月冷空气气旋浪和寒潮浪的统计规律,并对该时段内大浪过程的发生次数做了参数估计,利用复合极值分布计算了该时段内... 利用随机点过程方法对30 a(1988—2017年)黄海北部有效波高在2.5~4.0 m的大浪过程进行统计分析,得出黄海北部11月到翌年4月冷空气气旋浪和寒潮浪的统计规律,并对该时段内大浪过程的发生次数做了参数估计,利用复合极值分布计算了该时段内100 a一遇和50 a一遇波高重现值。结果表明,黄海北部11月到翌年4月的有效波高在2.5~4.0 m的大浪过程为齐次泊松过程,100 a一遇极值波高约8.0 m,研究结果可以为黄海北部地区海浪灾害的研究和海上建筑物的工程设计提供参考。 展开更多
关键词 黄海 大浪过程 随机点过程 BDS检验 重现值
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基于随机森林算法的波浪参数降尺度预报模型 被引量:1
5
作者 王晓惠 施渊 +3 位作者 沈旭伟 陈有俊 孙海飞 时健 《长沙理工大学学报(自然科学版)》 2025年第1期62-70,共9页
【目的】构建精确快速的波浪预报模型,以保障海上活动和海滩安全。【方法】采用中国近海波浪数据库中2009—2018年的波浪数据、风速数据作为训练样本,建立了融合波浪模型和随机森林机器学习算法的波浪降尺度快速预报模型。波浪数值模型... 【目的】构建精确快速的波浪预报模型,以保障海上活动和海滩安全。【方法】采用中国近海波浪数据库中2009—2018年的波浪数据、风速数据作为训练样本,建立了融合波浪模型和随机森林机器学习算法的波浪降尺度快速预报模型。波浪数值模型采用粗网格计算,通过随机森林算法进行降尺度波浪预报,以实现近海区域波浪要素的快速预报。【结果】对长江口外海2019年全年波浪的有效波高、平均周期和主波向进行了长时间序列的预报,发现所建立的波浪降尺度预报模型能够准确预报全年台风浪和寒潮浪的变化。与传统波浪模型相比,该模型的有效波高预报结果相对误差小于0.2%,计算效率也大幅提高,96 h波浪短期预报由分钟级提高至秒级。【结论】融合波浪模型和随机森林算法的波浪降尺度快速预报模型可提高波浪预报的稳定性、精确度和计算效率,也为利用波浪机器学习算法进行业务化波浪预报提供了新方法。 展开更多
关键词 波浪预报 机器学习 随机森林算法 台风浪 寒潮浪
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AI-based Correction of Wave Forecasts Using the Transformer-enhanced UNet Model
6
作者 Yanzhao CAO Shouwen ZHANG +2 位作者 Guannan LV Mengchao YU Bo AI 《Advances in Atmospheric Sciences》 2025年第1期221-231,共11页
Grid forecasting can be used to effectively enhance the spatial and temporal density of forecast products,thereby improving the capability of short-term marine disaster forecasting and warnings in terms of proximity.T... Grid forecasting can be used to effectively enhance the spatial and temporal density of forecast products,thereby improving the capability of short-term marine disaster forecasting and warnings in terms of proximity.The traditional method that relies on forecasters'subjective correction of station observation data for forecasting has been unable to meet the practical needs of refined forecasting.To address this problem,this paper proposes a Transformer-enhanced UNet(TransUNet)model for wave forecast AI correction,which fuses wind and wave information.The Transformer structure is integrated into the encoder of the UNet model,and instead of using the traditional upsampling method,the dual-sampling module is employed in the decoder to enhance the feature extraction capability.This paper compares the TransUNet model with the traditional UNet model using wind speed forecast data,wave height forecast data,and significant wave height reanalysis data provided by ECMWF.The experimental results indicate that the TransUNet model yields smaller root-meansquare errors,mean errors,and standard deviations of the corrected results for the next 24-h forecasts than does the UNet model.Specifically,the root-mean-square error decreased by more than 21.55%compared to its precorrection value.According to the statistical analysis,87.81%of the corrected wave height errors for the next 24-h forecast were within±0.2m,with only 4.56%falling beyond±0.3 m.This model effectively limits the error range and enhances the ability to forecast wave heights. 展开更多
关键词 TransUNet TRANSFORMER wave forecasting bias correction
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WavewatchⅢ模拟和统计方法在最大波高预报方面的评测分析
7
作者 王娟娟 侯放 +1 位作者 吴淑萍 王久珂 《海洋预报》 CSCD 北大核心 2024年第1期1-9,共9页
为了研究WavewatchⅢ(WWⅢ)海浪模型对最大波高的模拟能力及其与传统统计关系方法的差异,通过对两次台风浪过程的后报模拟和半年的业务化预报,分析了WWⅢ数值模拟的准确度及其与统计关系方法的精度差异。研究结果表明:WWⅢ数值模拟的最... 为了研究WavewatchⅢ(WWⅢ)海浪模型对最大波高的模拟能力及其与传统统计关系方法的差异,通过对两次台风浪过程的后报模拟和半年的业务化预报,分析了WWⅢ数值模拟的准确度及其与统计关系方法的精度差异。研究结果表明:WWⅢ数值模拟的最大波高(Hmax)的精度略低于有效波高(Hs),但也达到了24 h预报相对误差(H_(max)≥1 m)低于18%、相关系数高于0.94的水平,模拟精度可靠,可以用于业务化预报;与两种统计关系方法(H_(max)和H_(s)分别为1.42和1.52)计算的最大波高相比,数值模拟的精度总体与其相当,但在H_(max)和H_(s)比值大于1.65这种易出现危险的海况下,数值模拟具有更高的准确性,更适合应用于海浪预警报服务。 展开更多
关键词 最大波高 WavewatchⅢ模型 数值模拟 统计关系 预报精度
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基于物理关联深度学习的海浪浪高预测方法 被引量:4
8
作者 宋巍 姜浩 +2 位作者 杜艳玲 张立华 陈刚 《海洋通报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期371-381,共11页
精确的海浪有效波高(简称浪高)预测对于海上生产生活具有重要意义。针对现有海浪浪高预测模型对不同海洋要素间关联信息考虑不足,以及长时序浪高数据本身存在非平稳性的问题,本文设计了一种考虑物理约束与差值约束的海浪浪高时间序列预... 精确的海浪有效波高(简称浪高)预测对于海上生产生活具有重要意义。针对现有海浪浪高预测模型对不同海洋要素间关联信息考虑不足,以及长时序浪高数据本身存在非平稳性的问题,本文设计了一种考虑物理约束与差值约束的海浪浪高时间序列预测方法。该方法基于风速与浪高之间的物理关联,设计物理约束,并通过提取差分信息设计差值约束,结合现有基于深度学习的时间序列预测模型,实现浪高预测。采用黄海和东海的6个不同站点浮标数据进行了大量实验。实验结果表明,本文提出的方法可以利用海洋要素间的物理关联,有效提高浪高预测精度,并避免因不同要素间融合造成的信息间干扰;同时,利用差值约束,限制时间序列预测结果的变动范围。本文方法可以与不同类型的时间序列预测模型相结合,显著提升原有模型的性能,并在长时间序列的预测中体现出很好的鲁棒性,为海洋要素预测中物理与数据驱动模型的有效结合提供了思路和验证。 展开更多
关键词 浪高预测 物理约束 差值约束 时间序列
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基于BO-LSTM神经网络模型的台风浪波高预报方法研究 被引量:2
9
作者 秦知朋 陈永平 +1 位作者 潘毅 徐晓武 《海洋学报》 CSCD 北大核心 2024年第10期107-116,共10页
随着海平面上升和风暴增强等气候变化的影响,快速准确地预报台风浪波高对于海岸保护和海洋灾害预防显得格外重要。本文首先基于TCWiSE模型生成大量的虚拟台风,利用SWAN数值模式计算台风期间测站处的有效波高,并构建台风浪样本数据库;然... 随着海平面上升和风暴增强等气候变化的影响,快速准确地预报台风浪波高对于海岸保护和海洋灾害预防显得格外重要。本文首先基于TCWiSE模型生成大量的虚拟台风,利用SWAN数值模式计算台风期间测站处的有效波高,并构建台风浪样本数据库;然后对BO-LSTM神经网络模型的输入因素和超参数进行评估和选取,结合样本数据库对其进行训练和测试。结果表明:所构建的虚拟台风与历史台风具有很好的相似性,可以为台风浪波高智能预报模型的搭建提供充足的数据基础;所搭建的BO-LSTM模型可以快速实现单一站点处的台风浪波高智能预报,并具有媲美SWAN的预报精度,其在长时间预报场景中的预报精度显著优于RF模型和BPNN模型;将预报的未来台风数据添加到BO-LSTM模型的输入中,进一步提高了模型的预报精度和预报未来时长,其预报未来24 h的Bias、RMSE和R2分别为−0.102 m、0.494 m和0.855。研究成果为极端天气下台风浪的智能预报提供一种可行的实现途径。 展开更多
关键词 台风浪 波高预报 LSTM模型 贝叶斯优化 虚拟台风
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二项-广义Pareto复合模型的极端海况要素推算
10
作者 邱玥 庞亮 董胜 《海洋湖沼通报》 CSCD 北大核心 2024年第1期47-52,共6页
在复合极值分布理论的基础上,构造基于短期观测样本的二项-广义Pareto复合极值分布模型,并应用于极端海况要素推算。结果表明:二项-广义Pareto复合极值分布模型具有良好的拟合效果,能够合理反映极端海况的长期概率分布特征,弥补了传统... 在复合极值分布理论的基础上,构造基于短期观测样本的二项-广义Pareto复合极值分布模型,并应用于极端海况要素推算。结果表明:二项-广义Pareto复合极值分布模型具有良好的拟合效果,能够合理反映极端海况的长期概率分布特征,弥补了传统方法需要长期原始海况数据的缺陷,且模拟结果与采用长期数据资料,利用Gumbel模型、对数正态模型得到的结果相差不大,在预测波高方面有很强的适用性。 展开更多
关键词 复合极值分布 极端海况 短期资料 概率预测 设计波浪
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球面质心泰森多边形网格海浪预报的向量化检验方法
11
作者 谢明炎 魏立新 +1 位作者 高元勇 高志一 《海洋预报》 CSCD 北大核心 2024年第2期34-43,共10页
提出一种适于并行计算设备的向量化检验方法。采用特征半径近似判别法选取搜索域内观测点平均值作为实测值,基于广播、索引等向量化方法及海浪平稳性条件实现模式和观测资料时间和空间的匹配,并将待检区域等分为若干块分别计算以免内存... 提出一种适于并行计算设备的向量化检验方法。采用特征半径近似判别法选取搜索域内观测点平均值作为实测值,基于广播、索引等向量化方法及海浪平稳性条件实现模式和观测资料时间和空间的匹配,并将待检区域等分为若干块分别计算以免内存溢出。本算法可在中央处理器(CPU)和图形处理器(GPU)上运行,也适用于其它类型的模式网格。为评估算法实际效果,以有限体积海浪模式产生的球面质心泰森多边形网格预报产品和卫星沿轨道遥感产品分别作为待检和参考数据,结果表明CPU和GPU的计算结果一致;GPU的计算效率较CPU提高30倍;区块大小对效率提升有一定影响,需根据实际算例调试优化。 展开更多
关键词 精度检验 GPU加速 向量化 高性能检验
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融合MIC与Res-LSTM模型的有效波高预测
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作者 朱道恒 李彦 +1 位作者 李志强 刘润 《热带海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期76-85,共10页
有效波高(significant wave height,SWH)的预测在海洋运输和海上活动方面发挥着重要作用。基于中国阳江海陵岛近岸实测数据,提出一种融合最大信息系数(maximal information coefficient,MIC)、残差网络(residual network,ResNet)和长短... 有效波高(significant wave height,SWH)的预测在海洋运输和海上活动方面发挥着重要作用。基于中国阳江海陵岛近岸实测数据,提出一种融合最大信息系数(maximal information coefficient,MIC)、残差网络(residual network,ResNet)和长短期记忆网络(long short-term memory networks,LSTM)的预测模型。首先,采用MIC算法从数据集中筛选出与预测指标相关性高的参数作为模型的输入;然后将ResNet引入LSTM中,构建Res-LSTM预测模型;最后选择相关系数(r-squared,R2)、均方根差(root mean squared error,RMSE)、平均绝对误差(mean absolute error,MAE)和平均绝对百分比误差(mean absolute percentage error,MAPE)来评价预测结果。同时,对比了XGBoost(extreme gradient boosting)、SVR(support vector regression)和LSTM网络的预测效果。结果表明,MIC-Res-LSTM模型能够提高短时有效波高预测值的精度。 展开更多
关键词 波高预测 最大信息系数 残差网络 长短期记忆网络 支持向量回归
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深度学习在海浪预测中应用研究进展 被引量:1
13
作者 江龙宇 华锋 +2 位作者 江兴杰 金权 王泽宇 《海洋科学》 CSCD 北大核心 2024年第10期48-61,共14页
随着计算机技术和观测手段的提升,海浪预报技术与方法在不断进步,基于人工智能技术的海浪智能预报得到了很好的发展。近年来,深度学习作为人工智能主要的实现方式在海浪预测中得到了广泛运用。本文基于海浪智能预测的基本深度学习模型,... 随着计算机技术和观测手段的提升,海浪预报技术与方法在不断进步,基于人工智能技术的海浪智能预报得到了很好的发展。近年来,深度学习作为人工智能主要的实现方式在海浪预测中得到了广泛运用。本文基于海浪智能预测的基本深度学习模型,总结了它们在海浪有效波高及海浪谱预测的应用。特别地,在海浪有效波高预测中,分别从基于时间序列预处理和LSTM的海浪单点预测模型、Conv-LSTM、注意力机制及序列到序列的连续预测模型4个方面对已有的海浪预测研究进行概述。通过以上总结,明确了深度学习模型在海浪预测发展中的优势以及存在的不足,并针对存在的问题提出了解决方案。最后,对未来海浪智能预测研究进行了展望。尽管在海浪理论的发展过程中深度学习方法不能完全替代海浪数值模式,但深度学习模型在未来的发展中能够更好地学习海浪时空特征,为建立海洋智能大模型提供指导价值,实现“海洋数字孪生”。 展开更多
关键词 深度学习 神经网络 海浪预测 海浪谱
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浙江沿海基于浮标的有效波高分析和数值预报订正
14
作者 姚日升 肖王星 +3 位作者 涂小萍 朱佳敏 周凯 庞琦烨 《海洋预报》 CSCD 北大核心 2024年第3期44-53,共10页
基于2010年10月―2022年12月浙江沿海5个浮标站观测资料和2020—2022年欧洲中期天气预报中心细网格模式海浪和海面10 m风预报资料,对浮标站的风、浪相关性进行分析,对有效波高预报进行评估和订正方法研究。0~240 h预报偏差和均方根误差... 基于2010年10月―2022年12月浙江沿海5个浮标站观测资料和2020—2022年欧洲中期天气预报中心细网格模式海浪和海面10 m风预报资料,对浮标站的风、浪相关性进行分析,对有效波高预报进行评估和订正方法研究。0~240 h预报偏差和均方根误差表明:模式对远岸浮标的预报比实况稍偏大,对近岸浮标预报则略偏小,预报不稳定性随预报时效的延长而增大。远离海岸的浮标站24 h预报与实况的相关性高于近岸站,两者的相关系数分别约为0.94和0.85。有效波高预报存在一定系统偏差,且是预报误差的主要来源。近岸浮标有效波高预报值小于观测值,远岸浮标的预报值偏差则随着有效波高的增大由正转负,负偏差的绝对值逐渐增大。对于远岸浮标,仅针对有效波高进行预报和实况的一元一次回归就有很好的订正效果,但近岸浮标受地形影响大,海浪预报的误差更大,同时引入有效波高和10 m风速作为预报因子,进行二元一次回归的订正效果更好。订正方程应用到同类型的周边海区浮标站仍然有很好的订正效果,可推广到浙江沿海同类型海区。 展开更多
关键词 有效波高 海面10 m风 数值预报 订正 浙江沿海
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上海沿海海浪警报发布标准研究
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作者 于芸 李铖 +3 位作者 徐婷婷 沈心仪 梁颖瑜 姚圣康 《海洋预报》 CSCD 北大核心 2024年第4期21-31,共11页
应用GB/T 41165-2021《海洋预报结果准确性检验评估方法》,对上海沿海2007—2020年发布的海浪警报作全面的准确性检验评估,详细分析空报与漏报的发生原因,并应用历史长期风浪资料,统计分析上海沿海各个测波点所在海域的波浪特征,评估2 ... 应用GB/T 41165-2021《海洋预报结果准确性检验评估方法》,对上海沿海2007—2020年发布的海浪警报作全面的准确性检验评估,详细分析空报与漏报的发生原因,并应用历史长期风浪资料,统计分析上海沿海各个测波点所在海域的波浪特征,评估2 m以上波浪过程的分布状况,结合警报的检验结果,合理与科学地给出上海沿海4个海域的海浪警报发布标准。 展开更多
关键词 海浪警报 预报海区 准确性检验 沿海海域 警报等级
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常规海浪预报定量化检验评估方法研究
16
作者 梁颖瑜 徐丽丽 +4 位作者 徐婷婷 姚圣康 于芸 郜海 马卫军 《海洋预报》 CSCD 北大核心 2024年第1期10-20,共11页
常规海浪预报内容是一段文字,无法直接应用实况数据进行预报质量的检验评估。在详细调研全国海洋预报机构发布的海浪预报产品的基础上,应用东海预报减灾中心预报结果和实况数据进行反复测试与验证,制定了常规预报产品的处理规则,设计了... 常规海浪预报内容是一段文字,无法直接应用实况数据进行预报质量的检验评估。在详细调研全国海洋预报机构发布的海浪预报产品的基础上,应用东海预报减灾中心预报结果和实况数据进行反复测试与验证,制定了常规预报产品的处理规则,设计了检验评估方法;通过对存在问题的研讨与论证,重点解决评估波高最小值设定、观测点与预报海域面之间的关系、同一海域多点实况资料选取等定量化检验评估中的关键技术难点,提升了检验评估规则的合理性和适用性。 展开更多
关键词 海洋环境预报 海浪预报质量 检验评估 定量
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一个快速计算稳态周期水波的新方法
17
作者 张洋 《海洋学报》 CSCD 北大核心 2024年第10期97-106,共10页
本文给出一个利用参数化公式快速计算稳态周期水波波面升高的方法。利用ABR三角级数近似表达稳态周期水波的波面升高,并通过自由表面边界条件数值计算得到ABR级数中的非线性参数数值。采用ABR级数的优点在于其形式简单、仅包含一个待定... 本文给出一个利用参数化公式快速计算稳态周期水波波面升高的方法。利用ABR三角级数近似表达稳态周期水波的波面升高,并通过自由表面边界条件数值计算得到ABR级数中的非线性参数数值。采用ABR级数的优点在于其形式简单、仅包含一个待定参数,便于研究该参数与波浪要素之间的参数化关系式,进而快速计算波面升高。针对不同波浪理论(Stokes波理论和椭圆余弦波理论)适用范围情况,将数值计算结果与Stokes波理论解析解、椭圆余弦波理论解析解以及傅里叶方法给出的数值精确解进行对比,讨论了新数值方法计算结果的适用性。此外,给出了利用波陡(深水情况)或厄塞尔数(非深水情况)计算ABR级数中非线性参数的拟合表达式,以便于通过当地波浪要素快速预报波面升高。最后,给出利用波面升高计算时均波浪非线性相关输沙率的方法,以便于实际工程应用。 展开更多
关键词 稳态周期水波 快速计算 厄塞尔数
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A significant wave height prediction method with ocean characteristics fusion and spatiotemporal dynamic graph modeling
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作者 Xiao Yin Taoxing Wu +2 位作者 Jie Yu Xiaoyu He Lingyu Xu 《Acta Oceanologica Sinica》 CSCD 2024年第12期13-33,共21页
Accurate significant wave height(SWH)prediction is essential for the development and utilization of wave energy.Deep learning methods such as recurrent and convolutional neural networks have achieved good results in S... Accurate significant wave height(SWH)prediction is essential for the development and utilization of wave energy.Deep learning methods such as recurrent and convolutional neural networks have achieved good results in SWH forecasting.However,these methods do not adapt well to dynamic seasonal variations in wave data.In this study,we propose a novel method—the spatiotemporal dynamic graph(STDG)neural network.This method predicts the SWH of multiple nodes based on dynamic graph modeling and multi-characteristic fusion.First,considering the dynamic seasonal variations in the wave direction over time,the network models wave dynamic spatial dependencies from long-and short-term pattern perspectives.Second,to correlate multiple characteristics with SWH,the network introduces a cross-characteristic transformer to effectively fuse multiple characteristics.Finally,we conducted experiments on two datasets from the South China Sea and East China Sea to validate the proposed method and compared it with five prediction methods in the three categories.The experimental results show that the proposed method achieves the best performance at all predictive scales and has greater advantages for extreme value prediction.Furthermore,an analysis of the dynamic graph shows that the proposed method captures the seasonal variation mechanism of the waves. 展开更多
关键词 significant wave height forecasting dynamic seasonal variation dynamic graph neural networks
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国外气象业务中心海浪预报能力验证
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作者 张诗歌 《气象科技进展》 2024年第3期F0003-F0003,共1页
2016年,欧洲中期天气预报中心(ECMWF)被WMO基础系统委员会(CBS)指定为海浪预报验证牵头中心(Lead Centre for Wave Forecast Verification,LC-WFV)。LC-WFV通过收集和分析各种海浪观测数据,与海浪预报模型的输出进行比较,以评估海浪预... 2016年,欧洲中期天气预报中心(ECMWF)被WMO基础系统委员会(CBS)指定为海浪预报验证牵头中心(Lead Centre for Wave Forecast Verification,LC-WFV)。LC-WFV通过收集和分析各种海浪观测数据,与海浪预报模型的输出进行比较,以评估海浪预报的准确性和可靠性。其工作对于提高海浪预报的质量、保障海上安全和海洋经济活动的顺利进行具有重要意义。 展开更多
关键词 海浪预报 气象业务 欧洲中期天气预报中心 能力验证 海上安全 WMO
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人工神经网络在海浪数值预报中的应用 被引量:22
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作者 齐义泉 张志旭 +2 位作者 李志伟 李毓湘 施平 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期32-35,共4页
探讨将人工神经网络技术和传统的数值模式相结合,以期得到一个更有效的海浪预报方法。以第3代海浪模式的模拟结果作为输入,浮标观测资料作为输出,采用人工神经网络进行训练,训练的初步结果显示,人工神经网络可以改进海浪数值模式的预报... 探讨将人工神经网络技术和传统的数值模式相结合,以期得到一个更有效的海浪预报方法。以第3代海浪模式的模拟结果作为输入,浮标观测资料作为输出,采用人工神经网络进行训练,训练的初步结果显示,人工神经网络可以改进海浪数值模式的预报精度,但在波高比较大时,改进的效果并不令人满意。为此,对观测值大于1 5m时的有效波高进行再训练,从而结果有了进一步的改善。研究结果证明人工神经网络技术可以提高海浪数值预报的精度。 展开更多
关键词 人工神经网络 海浪数值模式 有效波高 数值预报
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