基于LSTM神经网络的青藏高原月降水量预测

青藏高原的降水量预测不仅为该地区水资源合理规划利用提供依据,同时对中国及周边国家气候变化研究有着重要的意义。论文利用1990—2016年青藏高原降水量数据,采用长短期记忆神经网络（LSTM）对青藏高原月降水量进行预测,主要包括：① 使用青藏高原86个测站1990—2013年的月降水资料,预测各个测站2014—2016年的月降水量,并与传统的RNN、NAR、SSA和ARIMA预测模型相比,平均决定系数R²分别提高了0.07、0.15、0.13和0.36,均方根误差（RMSE）和平均绝对误差（MAE）表现更低;② 分析了降水量预测精度的空间分布特征,将各模型的R²在青藏高原地区内插值,分析R²的空间分布特征,发现所有模型降雨稀少的干旱地区和降雨多的湿润地区R²较低,在气候稳定、降水规律性明显的地区R²较高,且LSTM模型R²≥0.6的空间范围远大于传统模型;③ 分析了不同预测长度对各模型预测精度的影响,发现所有模型会随着预测长度增加而预测精度降低,但在不同的预测长度下LSTM预测的RMSE值都低于其他模型。     

BIBLIOGRAPHIE

Abstract

Time series modelling approaches are useful tools for simulating and forecasting hydrological variables and their change through time. Although linear time series models are common in hydrology, the nonlinear time series model, the Generalized Autoregressive Conditional Heteroscedasticity (GARCH) model, has rarely been used in hydrology and water resources engineering. The GARCH model considers the conditional variance remaining in the residuals of the linear time series models, such as an ARMA or an ARIMA model. In the present study, the advantages of a GARCH model against a linear ARIMA model are investigated using three classes of the GARCH approach, namely Power GARCH, Threshold GARCH and Exponential GARCH models. A daily streamflow time series of the Matapedia River, Quebec, Canada, is selected for this study. It is shown that the ARIMA (13,1,4) model is adequate for modelling streamflow time series of Matapedia River, but the Engle test shows the existence of heteroscedasticity in the residuals of the ARIMA model. Therefore, an ARIMA (13,1,4)-GARCH (3,1) error model is fitted to the data. The residuals of this model are examined for the existence of heteroscedasticity. The Engle test indicates that the GARCH model has considerably reduced the heteroscedasticity of the residuals. However, the Exponential GARCH model seems to completely remove the heteroscedasticity from the residuals. The multi-criteria evaluation for model performance also proves that the Exponential GARCH model is the best model among ARIMA and GARCH models. Therefore, the application of a GARCH model is strongly suggested for hydrological time series modelling as the conditional variance of the residuals of the linear models can be removed and the efficiency of the model will be improved.

Editor D. Koutsoyiannis; Associate editor C. Onof

Citation Modarres, R. and Ouarda, T.B.M.J., 2013. Modelling heteroscedasticty of streamflow times series. Hydrological Sciences Journal, 58 (1), 1–11.     

Kepler's Equation and Newton's method

Power series solutions of Kepler's Equation associated with Lagrange, Levi-Civita and Stumpff may be obtained by Newton's method as an algorithm for formal power series.     

北秦岭火山岩岩石化学特征和成因

北秦岭存在A、B、C三类火山岩系列,对应着幔源型、壳幔混染型和壳幔混合型成因类型。火山岩系列和成因类型的系统变化,反映了多旋回壳幔物质迁移特证。     

桂东南那卜地区古生代变质岩系的构造演化序列

桂东南那卜地区古生代变质岩系 ,主要由花岗质岩石 (宁潭超单元 )和古生界组成。岩石构造变形强烈 ,构造形迹复杂 ,根据不同尺度上观察到的各种构造要素的几何学、运动学、构造应力场以及相互叠加关系等特征 ,可将其组成不同的构造组合 (群落 )。依据各构造组合之间的相互关系、同位素年龄 ,并结合相应的变质事件和岩浆活动事件等 ,建立起 2个旋回和 4个世代的构造变形序列。并初步探讨了古生代变质岩系的构造演化过程。     

辽宁省大石桥－吉洞峪一带辽河岩群变质地层的对比研究

辽宁省大石桥－吉洞峪一带出露的主要为古元古代的变质层状岩系，由云母片岩、长英质粒岩和大理类组成。区域上形成一大型北东向的复式向斜构造。复向斜南北两翼变质地层对比问题是辽吉东部辽河岩群研究的主要内容之一。作者根据五年来在大石桥－吉洞峪一带进行１∶５万区调所获得的新资料，从标志层及组合标志层、岩相学特征、主要标志层的岩石化学和稀土地球化学特征、变质作用演化等方面的研究入手，讨论了复向斜两翼变质地层对比的问题。结果表明，辽河岩群构成复向斜南北两翼的变质地层是完全可以对比的，从而进一步证实辽河岩群是一个不可分割的整体     

青田芝溪头鹤溪群浅变质岩系中发现动物化石

作者于1993年4月在浙江青田芝溪头鹤溪群剖面上采集了白云质大理岩标本样品，送南京地质古生物研究所进行标本浸泡处理。首次获得鱼骨、管状化石及土菱子介等海相化石，经鉴定认为其时代可能属石岩—二叠纪。本文根据以往的同位素资料、沉积环境分析和区域对比，认为这套变质岩系的原岩为二叠纪含煤沉积岩，可与福建的童子岩组中上部层位对比。     

河西走廊成矿带区域成矿规律及找矿方向

河西走廊成矿带是分布于祁连地区最北部的Ⅲ级成矿单元(全国统一编号为Ⅲ-20), 目前共有235处矿产地, 形成了石油、煤、凹凸棒石黏土、萤石、石膏、芒硝、石灰岩、天然石英砂、铁、铜、金、钨等40余种矿产。该成矿带以沉积成矿作用为主, 其次为流体、岩浆、变质和表生成矿作用, 可分为11种矿床类型, 主要成矿期为华力西期、加里东期、燕山期和喜马拉雅期。河西走廊成矿带可进一步划分为2个成矿亚带, 分别为玉门—民乐成矿亚带和山丹—中卫—泾源成矿亚带。根据构造空间、成矿时间、成矿作用和矿种等四要素的耦合关系, 河西走廊成矿带厘定了10个矿床成矿系列, 包括4个沉积作用有关矿床成矿系列、3个流体作用有关矿床成矿系列、1个岩浆作用有关矿床成矿系列、1个变质作用有关矿床成矿系列和1个表生作用有关矿床成矿系列。通过细分成矿时段和细化成矿地质作用, 进一步解析出16个矿床成矿亚系列, 并建立了47个矿床式。根据区内地质、矿产、物探、化探和遥感信息, 河西走廊成矿带共圈出5个综合预测区, 为下一步找矿工作指出了方向。     

江西钨锡多金属矿床成矿系列与找矿

本文在江西省地质勘查基金项目十余年找矿成果的基础上, 进一步阐述了江西钨锡成矿区(带)时空演化规律, 建立了江南和南岭2条钨锡多金属成矿带, 进而划分9条成矿亚带和15个矿集区; 厘定了包括江南地块与燕山期Ⅰ型中酸-弱酸性斑岩有关的铜钨金钼矿床成矿系列等共3个成矿系列、与燕山晚期S1型酸性花岗岩有关的钨锡钼银矿床成矿亚系列等6个成矿亚系列和朱溪式等15个矿床式; 总结了3个钨锡多金属矿床成矿系列特征及成矿规律, 剖析了朱溪、大湖塘、东坪、松树岗等找矿重大突破典型案例; 提出了“异常指方向、标志定靶区、主攻新类型”的“面上选点”找矿预测及勘查思路, 研发了“脉面层体”就矿找矿法的“点上突破”朱溪式“关键控矿要素识别勘查模型+地球化学元素示踪+地球物理三维反演+钻探”等快速、精准、高效探测技术组合的找矿方法, 对江西钨锡矿找矿潜力进行评价分析, 并提出下一步找矿建议。