基于小波长短期记忆网络的风电功率超短期概率预测

随着大规模的风电并网,风电所具有的间歇性与随机性对电力系统的稳定性产生了很大的影响,风电功率预测成为当前解决该问题重要的方式之一.本文利用长短期记忆（LSTM）网络良好的时序记忆特性,将小波分解技术与LSTM深度网络结合,提出基于小波长短期记忆网络的风电功率超短期概率预测模型.首先通过小波分解技术将原始时间序列进行平稳化处理,再建立各子序列样本的LSTM网络预测模型,借助最大似然估计法估计预测误差的高斯分布函数,最终实现对未来4 h时刻的风电功率概率区间预测.最后,采用中国东北某风电场数据对所提方法进行算例分析,结果表明,将小波分解与深度学习方法结合可以较好地提高预测的精度,提高概率预测的区间可靠性.     

华北汛期旱涝与中高纬大气环流异常

利用１９８０￣１９９４年ＮＣＥＰ／ＮＣＡＲ月平均高度场和我国测站降水量资料,通过奇异值分解方法探讨了华北汛期降水与５００,２００ｈＰａ欧亚吭纬大气环流这关系,得到与华北汛期旱涝有关的两类异常环流型。     

近49年华南“龙舟水”的降水分型

采用旋转经验正交函数分解法(REOF)对华南地区1961—2009年"龙舟水"进行了降水分型,并采用线性倾向估计法、经验模态分解(EMD)、Morlet小波分析和Mann—Kendall检测等分析方法对各降水型的时空特征进行了研究。结果发现:华南"龙舟水"具有东南沿海型、北部型和西南沿海3种优势降水型,并存在着6~8 a的周期振荡。近49年东南沿海型(北部型和西南沿海型)呈现一致的下降(上升)趋势,华南"龙舟水"在20世纪90年代中期至今主要呈现北部型,但近几年东南沿海型和西南沿海型对应显著正距平。东南沿海型和北部型分别在20世纪70年代中后期和90年代初各有一次突变,而西南沿海型没有发生明显的突变。最后,从西太平洋副热带高压、阻塞高压、季风槽、低层切变线、垂直速度和整层水汽输送等方面对比了"龙舟水"期间3种不同降水型所对应的大气环流异同。     

晴空卫星红外模拟资料反演大气温度廓线的研究

HIRS／3资料的反演是一个典型的非适定问题,而奇异值分解法（SVD）是一种解病态线性代数方程组的有效方法,它在遇到矩阵的不适定问题时依然可以保持其数值稳定性并能尽量多地利用各探测通道的有效信息。将SVD方法应用于卫星资料的温度反演问题中可以将资料空间和参数空间分型,从中提取有效信息来反演大气温度廓线。通过理想资料试验,分析了温度廓线初猜值、水汽廓线误差等因素对温度反演结果的影响。结果表明：对HIRS／3资料来说,用SVD法反演大气温度廓线时只能截取一定的阶数,以取4～7为宜;温度廓线初猜值的选取对反演结果的影响较大,当模式层的中层误差较大时得到的反演结果最稳定;水汽廓线的扰动对中低层的温度反演结果和第5,8,10,11和16通道的亮温值有较大影响。     

青藏高原前期冬春季地面热源与我国夏季降水关系的初步分析

首先对青藏高原地表热通量再分析资料与自动气象站(AWS)实测资料进行对比, 结果表明: 相对于美国国家环境预报中心和国家大气中心20世纪90年代研制的NCEP/NCAR(Kalnay 等1996)和NCEP/DOE (Kanamitsu 等2002) 再分析资料, ECMWF(Uppala 等2004)资料在高原地区的地表热通量具有较好的代表性。进一步利用奇异值分解(SVD)方法分析了ECMWF资料反映的高原地面热源与我国夏季降水的关系, 发现前期青藏高原主体的冬季地面热源与长江中下游地区夏季降水量呈负相关, 与华北和东南沿海地区的夏季降水量呈正相关。而长江中下游地区夏季降水量还与春季高原南部的地面热源存在负相关、与高原北部的地面热源存在正相关。高原冬、春季地面热源场的变化是影响我国夏季降水的重要因子。     

两种四维奇异值分解同化方法的比较及误差分析

4DSVD是最近提出的一种新的资料同化方法。目前还存在一些需要解决的问题,比如如何选取样本,如何得到支撑大气吸引子的基向量以及选取基向量的个数问题等等。作者利用奇异值分解(SVD)与经验正交函数分解(EOF)两种方法来获得支撑大气吸引子的基向量,推导了基于这两种方法的4DSVD分析场的理论公式,并用简单的数值试验比较了基于这两种方法的4DSVD分析场的空间相关系数和误差,初步分析了分析场与基向量个数的关系以及与样本选取的关系和分析误差的来源及各种误差对分析误差影响的相对大小。结果表明,用SVD方法作为获得支撑大气吸引子基向量的方法得到的分析场较EOF方法稳定,分析场与基向量个数有密切关系,观测误差、模式误差和观测代表性误差是分析误差的主要来源,且其引起的分析误差随着基向量个数增多而增大。     

北太平洋海温与次年盛夏副热带高压的遥相关响应

选取1952-2005年北太平洋月平均海表温度（SST）资料，经过奇异值分解分析表明：6月份日界线附近西风漂流区的海温集中了北太平洋海温场的主要信息，西风漂流区与赤道冷水区的海温存在遥相关震荡，并且在6月份达到全年的最高值，11月份其振幅出现次高值。6月西风漂流区的海温（SST）可视为来年盛夏（7-8月）西太平洋副热带高压的强弱变化的信号：当6月份西风漂流区的海温（SST）偏低，则来年盛夏西太平洋副热带高压偏强；反之，则来年盛夏西太平洋副热带高压偏弱。     

北半球高纬地区年际尺度循环过程中的气-海-冰相互作用关系

基于一个全球气-海-冰耦合模式数值模拟结果,对北半球高纬度地区年际尺度的气-海-冰相互作用进行了分析.在所使用的全球气-海-冰耦合模式中,大气环流模式和陆面过程模式来自国家气候中心,海洋环流模式和海冰模式来自中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室.采用一种逐日通量距平耦合方案实现次网格尺度海冰非均匀条件下大气环流模式和海洋环流模式在高纬地区的耦合.只对50 a模拟结果中的后30 a结果进行了分析.在分析中,首先对滤波后的北半球高纬度地区海平面气压、表面大气温度、海表面温度、海冰密集度及海表面感热通量的标准化距平做联合复经验正交函数分解,取第一模进行重建,然后讨论了在一个循环周期(约4 a)中北半球高纬度地区气-海-冰的作用关系.结果表明(1)当北大西洋涛动处于正位相时,格陵兰海出现南风异常,使表面大气温度升高,海洋失去感热通量减少,海洋表面温度升高,海冰密集度减小;当北大西洋涛动处于负位相时,格陵兰海出现北风异常,使表面大气温度降低,海洋失去感热通量增多,海洋表面温度降低,海冰密集度增加.巴伦支海变化特点与格陵兰海相似,但在时间上并不完全一致.(2)多年平均而言,北冰洋内部靠近极点区域为冷中心.当北冰洋内部为低压异常时,因异常中心偏向太平洋一侧,使北冰洋内部靠近太平洋部分为暖平流异常,靠近大西洋一侧为冷平流异常.伴随着暖、冷平流异常,这两侧分别出现暖异常和冷异常,海表面给大气的感热通量分别偏少和偏多,上述海区海表面温度分别偏高和偏低,海冰密集度分别偏小和偏大.当北冰洋内部为高压异常时特点正好与上述相反.由上述分析结果可知,在海洋、大气年际循环中,大尺度大气环流变率起主导作用,海洋表面温度和海冰密集度变化主要是对大气环流变化的响应.     

大气变量物理分解原理及其在区域暴雨分析中的应用

观测的全球大气变量可以物理分解为4个部分:纬圈平均的对称气候、非对称气候、纬圈平均的瞬变对称扰动和非对称扰动。文章用欧洲中期天气预报中心(ECMWF)ERA Interim全球再分析资料(0.75°×0.75°)介绍大气瞬变扰动量中的扰动风提取方法及其在区域暴雨分析中的应用。结果表明:用欧洲高分辨率再分析资料物理分解得到的扰动气流能够较好地反映暴雨的落区和风与雨之间的关系,如暴雨带位于低层大气扰动气流的辐合线上和稳定的暴雨带两侧扰动气流多呈对峙的辐合状态。     

应用MJO制作长江流域月降水预测的试验研究

用MJO指数RMM1、RMM2、振幅 1—25日平均代替月平均,用上月月平均RMM1和RMM2、振幅构造为右场,下月长江流域降水场为左场,SVD分析两场的关联,借助最优化技术,在降水场预测距平与实况距平同号总站数最大意义下确定系数,建立估计公式,由右场时间系数估计左场时间系数,最后反演降水场。尽管多数的月第一模态相关并不显著,但实际预测效果较好。