模糊神经网络方法在热带气旋强度预报中的应用研究

以1960-2007年共48年6月份西行进入南海海域的热带气旋样本为基础, 将热带气旋中心附近最大风速作为台风强度, 以气候持续预报因子作为模型输入, 采用模糊神经网络方法, 进行了热带气旋强度预报模型的预报建模研究。结果表明, 对175个独立预报样本模糊神经网络方法的南海热带气旋强度24 h的预报平均绝对误差为3 m·s-1。另外, 根据相同的热带气旋样本及预报因子, 还进一步将该预报方法与国内外普遍采用的气候持续法热带气旋强度预报方法进行对比分析, 结果表明, 气候持续预报方法的预报误差明显偏大, 独立样本强度预报平均绝对误差为4.54 m·s-1。     

基于主成分分析的人工智能台风路径预报模型

利用主成分分析可以从具有随机噪声干扰的气象场提取主要信号特征,排除随机干扰的能力,论文以1980～2010年共31年6～9月西行进入南海海域的台风样本为基础,综合考虑台风移动路径的气候持续因子和数值预报产品动力预报因子,采用主成分分析的特征提取与逐步回归计算相结合的预报因子信息数据挖掘技术,以进化计算的遗传算法,生成期望输出相同的多个神经网络个体,建立了一种新的非线性人工智能集合预报模型,进行了分月台风路径预报模型的预报建模研究。在预报建模样本、独立预报样本相同的情况下,分别采用人工智能集合预报方法和气候持续法进行了预报试验,试验对比结果表明,前者较后者在6、7、8和9月份台风路径预报中,平均绝对误差分别下降了7.4%、4.8%、12.4%、17.0%。另外,论文进一步在初选预报因子和样本个例相同的情况下,通过比较新模型与直接采用主成分分析方法选因子并分别运用逐步回归和遗传—神经网络集合预报模型进行计算的预报精度差异表明,前者具有更高的预报精度,其原因是该方法挖掘利用了全部备选预报因子的有用预报信息,而且遗传—神经网络集合预报模型的是由多个神经网络个体预报结果合成,集合模型的各个神经网络个体的网络结构,是通过遗传算法的优化计算确定的,因此,该集合预报模型的泛化能力显著提高,在实际天气预报中具有较好的实用性和推广价值。     

基于偏最小二乘法的前汛期月降水量预测方法

采用偏最小二乘回归建立了前汛期(4-6月)月降水量的预测模型,其中模型的输入因子是通过对3个前期月平均物理量场(海温场、500 hPa温度场和200 hPa高度场)大量的场相关因子采用系统降维的处理方法获得.为实现同时对多个站点的月降水量预测,将多站点的月降水量预测转换成多站点气候场的主分量预测,进一步利用气候场特征向量的近似不变性进行回算,从而得到多站点的逐站月降水量预测结果.对广西37个基本站的前汛期月降水量进行了6年独立样本检验,其预报结果显示该模型具有较好的预报能力.     

广西低纬度地区暴雨环流特征分析

利用NCEP和ECMWF再分析资料,结合天气动力学原理,从西风带系统、副热带系统、青藏高原影响系统和热带系统对影响广西低纬度地区暴雨过程中的天气系统进行了分型,并给出相应的环流特征,为广西等低纬度地区的暴雨预报提供了参考依据.     

激光雨滴谱仪测速误差对雨滴谱分布的影响

该文研究PARSIVEL激光雨滴谱仪的测量误差并提出订正方法。对2014年在广东阳江的PARSIVEL激光雨滴谱仪采集的两次降水过程数据进行分析发现,雨滴下落速度V随粒径D变化与静止大气中雨滴下落末速度随粒径变化的Atlas-Ulbrich曲线分布趋势一致,但D < 1 mm及D > 3 mm的速度偏差较大。其主要原因是大粒径雨滴形变造成速度偏离较大,仪器测量误差造成小粒径测速偏大,激光雨滴谱仪所在高度的大气垂直运动影响雨滴下落速度。根据PARSIVEL激光雨滴谱仪测量原理,基于雨滴形变与粒径关系,给出形变订正后的Atlas-Ulbrich修正曲线,并用于对小粒径测速订正。比较订正前后的雨滴谱分布,订正后的小雨滴浓度明显增加,大雨滴浓度略有减小,订正后浓度参数和斜率参数均增加,形状参数变化不明显。     

江淮地区弓状回波的分布和环境特征分析

本文结合探空、地面、再分析资料和强对流重要天气报文资料,分析江淮地区(30°~36°N、115°~122°E)弓状回波发生的主要环境条件和灾害性雷暴大风特征,重点利用我国2009—2012年新一代多普勒天气雷达资料,分析弓状回波时空分布和三维结构及其成灾机制。统计结果表明：弓状回波常发生在傍晚(17—20时),分布在安徽西北部到江苏东南部、山东东南部到江苏的西南部,以及安徽南部的两山地间的平原地区。其产生的极端大风（≥10级）占该地区极端大风的30%。产生弓状回波的天气背景主要是东北冷涡和高空槽,中等的对流不稳定度［平均对流有效位能(CAPE)为1780 J·kg-1］和垂直风切变（平均1000~700 hPa风切变为11.6 m·s-1）,中层存在明显的干层。东北冷涡环境下的弓状回波系统具有较大的下沉对流有效位能(DCAPE)和地面的强冷池。 根据雷达观测的结构,江淮地区弓状回波可分为三类: 典型弓状回波（BE）类型、弓状回波复合体（BEC）类型和飑线型弓状回波（SLBE）类型,所占比例分别为28.6%、14.3%和57.1%。     

El Chichón火山的太阳辐射效应

利用1964—1983年冬季无云条件下的太阳辐射资料分析发现,1982年3月底至4月初,墨西哥El Chichon(厄·奇冲)火山爆发后,对到达地球表面的太阳直接辐射、散射辐射以及总辐射产生了显著和持续的影响。这种影响特征与近百年来的几次巨大火山爆发所引起的辐射效应是一致的,这主要是因为火山气溶胶对太阳辐射的强大反向散射和吸收作用,改变了大气透明度所造成的。     

太阳活动与北半球副热带高压强度的耦合振荡

近28年(1954—1981)逐月太阳黑子数和北半球500hPa各海洋副高面积指数存在着十分显著的后延l—3年的高相关.后者的功率谱分析显示出存在着明显的11和22年振动,且和太阳活动相应的周期很好地耦合.西太平洋副高面积(强度)指数最显著的周期为11年,其次才是受赤道东太平洋海温影响的3.67年振动.     

阜平群条带状铁建造中硅质鲕粒特征及其成因

本文对硅质鲕粒的产状、形态、颜色、结构作了详细的描述。在此基础上进一步探讨了鲕粒的形成环境、水动力条件和形成过成。对变质较深的铁硅质岩石中为什么能保留完好的硅质鲕粒,作者对此作了理论上的探讨。本文还将铁硅质建造中硅质鲕粒与地表淋滤或热泉充填成因的鲕粒之间的差异,从鲕粒的形态、内部结构、构造及形成时间等方面进行了区分和对比。     

遗传算法进化设计BP神经网络气象预报建模研究

利用遗传算法进化设计神经网络的结构和连接权，并针对遗传算法局部调节能力比较弱的问题，采用从进化后的神经网络中用训练样本再次寻优的方法，建立神经网络气象预报模型，该方法克服了神经网络极易陷入局部解和遗传算法局部调节能力比较弱的问题，以广西的月降水量进行实例分析，计算结果表明该方法预报精度高、而且稳定。