EMD在广西季节降水预报中的应用

气候系统是一种耗散的、具有多个不稳定源的非线性、非平稳系统。该文利用支持向量机(SVM)算法在处理非线性问题中的优越性和经验模态分解(EMD)算法在处理非平稳信号中的优势,采用将EMD与SVM相结合的短期气候预测方法,并应用到广西季节降水预报中。选取广西88个气象观测站1957—2005年6—8月逐年降水量的距平百分率序列作为试验数据,通过EMD算法将标准化处理后的距平百分率序列分解成多个本征模态函数(IMF)分量和一个趋势分量,在分解中针对EMD算法存在的端点极值问题选择两种方法分别进行处理,对比得出极值延拓法效果更好。对每个分量构建不同的SVM模型进行预测,并通过重构形成最后的预测结果。试验中采用不经EMD处理的反向传播(BP)神经网络和SVM算法进行对比验证,结果表明:相对于直接预测方法,该文提出的方案均方误差最小,能够较为准确地反映出降水序列未来几年的变化趋势,具有更高的预测精度和较好的推广前景。     

CAR和SVM方法在郑州冬半年大雾气候趋势预测中的试用

以郑州冬半年大雾日数为对象,在分析其气候特征的基础上,尝试大雾日数的气候趋势预测。首先选择气候预测中常用的环流特征量作为因子群,通过相关筛选,选取与预测对象相关系数较大的环流特征量作为预测因子,然后分别采用多变量自回归（CAR）和支持向量基（SVM）回归两种方法,建立郑州冬半年大雾日数预测模型。CAR方法回报正确率为88％,SVM方法回报正确率为82．4％;经2002／2003—2005／2006年4a的独立样本试报,两种方法平均预测准确率（Ts）均为75％。     

CAR和SVM方法在郑州冬半年大雾气候趋势预测中的试用

以郑州冬半年大雾日数为对象,在分析其气候特征的基础上,尝试大雾日数的气候趋势预测.首先选择气候预测中常用的环流特征量作为因子群,通过相关筛选, 选取与预测对象相关系数较大的环流特征量作为预测因子,然后分别采用多变量自回归(CAR)和支持向量基(SVM)回归两种方法,建立郑州冬半年大雾日数预测模型.CAR方法回报正确率为88%,SVM方法回报正确率为82.4%;经2002/20032005/2006年4 a的独立样本试报,两种方法平均预测准确率(Ts)均为75%.     

基于幅频分离的气候时间序列预测试验

从气候波动的瞬时频率与瞬时振幅出发,结合最小二乘支持向量机技术,提出了基于幅频分离技术的气候时间序列预测方法,并对南京地区降水距平进行了30候的预测试验。结果表明,幅频分离预测法能够对所有模态的振幅和高频模态的瞬时频率进行较好的预测,而预测的瞬时频率累积误差会对模态分量的预测距平相关性产生敏感影响,该新方法能够显著提高气候序列高频模态的预测效果。对于气候序列的低频模态分量,集合经验模态分解的边界效应会对瞬时频率的求解产生较大误差,使得序列边界区的幅角计算不准确,导致对低频模态的最终预测效果不理想。对气候序列的高频分量采用幅频分离并进行最小二乘支持向量机预测,而对其低频分量仅采用最小二乘支持向量机进行直接预测,可同时提高高、低频分量的预测效果,并最终提高整个气候序列的预测准确性。该分频预测方法可以使南京降水预测的30候距平相关保持在0.4以上。     

基于EMD 和集合预报技术的气候预测方法

气候系统是典型的非平稳性系统,然而对于气候观测数据的处理通常是在时间序列平稳的假定下完成的,比如气温和降水的多步预报,这通常会导致预报准确度较低。为改进该缺陷,首先将非平稳数据序列分解成平稳的、多尺度特征的本征模态函数分量(IMF),再使用数值集合预报与逐步回归分析相结合的方式对每一个IMF 分量构建不同的预报模型,最后线性拟合成预报结果。通过Visual Studio 2008 开发平台使用上述方法建立了一个短期气候预报系统,采用广西区88 个气象站1957—2005 年的2 月距平气温数据进行实际验证。结果表明,相对于普通预测和单一预测方法,加入了EMD 和集合预报技术的方法在仅用历史资料进行多步预测的情况下,对于气候的变化趋势以及突发性气候具有更好的预报能力。      

基于支持向量机的浙江汛期旱涝预测方法研究

利用浙江省38个测站的降水量资料,得到了能够反映全省旱涝状况的指标,将其作为预报量,通过对前期大气环流场、海温场的相关分析,提取高相关因子,然后运用逐步回归和支持向量机回归技术分别建立浙江省汛期早涝短期气候预测模型,并进行了对比分析.结果表明:支持向量机回归模型集中了众多预报因子的预报信息.有效地利用了支持向量机方法的非线性映射能力,无论在历史样本拟合的精度上还是模型实际预测的能力上都比逐步回归模型有一定提高,有良好的应用前景.     

不同区域海温异常对中国夏季旱涝影响的诊断研究和预测试验

利用季降水异常的典型集合相关预测模式, 研究了前期和同期不同季节全球海表温度距平场与中国夏季旱涝的遥相关分布特征以及这种相关型随季节的变化, 揭示了全球海温的异常变化在中国夏季旱涝中的信号特征.研究表明, 全球不同区域海温对我国夏季降水的影响存在着明显的季节差异.全球特定的海温分布可以作为中国夏季旱涝预报的信号因子.选取不同区域及不同时段的海温场作为因子场分别对1998、 1999年这两个典型年份的我国夏季降水进行了诊断研究和预测试验, 并通过不同区域海温的影响权重做集成预测.试验结果表明:不同区域海温的集成预测不仅可以有效地提高预测的准确性, 而且可以揭示不同时段不同区域海温的异常变化在夏季旱涝中的强信号现象.