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基于主要SVD模態(tài)建模的中國季節(jié)氣候預測方法

2024-12-13 16:59:58
云上高博會 http://www.c05ze3x.xyz
所屬領域:
其它領域
項目成果/簡介:

1. 痛點問題

氣候預測是一個復雜的綜合性科學問題,仍然是國際大氣科學領域的難題。目前的氣候預測技術主要有氣候統(tǒng)計預測和氣候動力預測兩類?,F(xiàn)階段,動力預測的氣候預測水平相對于統(tǒng)計預測較差。氣候統(tǒng)計預測模型是基于歷史觀測資料建立的,大多數(shù)氣候統(tǒng)計模型都選用盡量多的氣候變率強信號作為氣候預報因子,預報因子的選擇具有很大的隨機性。這些氣候變率強信號與預報變量之間是否存在物理上的因果關系并不清楚。同時,預報變量的距平中可能很大程度上含有與前一年相同的年代際或趨勢性異常信號,這使得預測模型的統(tǒng)計關系可能存在明顯的年代際變率,導致氣候預測模式預報效果不穩(wěn)定。

2. 解決方案

針對現(xiàn)有氣候預測技術的不足,本發(fā)明的目的是提供一種基于主要SVD模態(tài)建模的中國季節(jié)氣候預測方法,通過建立具有物理含義的中國氣候預測模型,對中國降水和氣溫等進行季節(jié)氣候預測。綜合考慮熱帶和熱帶外大氣異常強迫信號,并提取它們與中國氣候預報變量之間最緊密的耦合模態(tài)作為預報因子,采用多元線性回歸方法預測指定年份預報對象的年際增量,將其與前一年的觀測距平相加,可得氣候預測變量的季節(jié)異常。

3. 競爭優(yōu)勢分析

1) 選擇低緯向外放出長波輻射(OLR)和中高緯500hPa高度場作為預報因子變量,預報因子變量數(shù)僅為2個,且數(shù)據容易獲得,能夠很好地反映中國氣候異常受到熱帶和熱帶外大氣異常強迫共同影響的物理機制。

2) 采用SVD方法,找到了熱帶與熱帶外大氣異常強迫與中國氣候預報變量之間聯(lián)系最緊密的耦合模態(tài),并將其作為預報因子,預報因子與預報變量之間具有很好的因果關系,可在物理上解釋和理解氣候預報結果的成因。

3) 本發(fā)明還有一個重要優(yōu)勢在于,所預報的對象為變量的年際增量,由于只考慮年際差異,可以有效消除年代際變率的影響,保證統(tǒng)計預測模式效果更好、更穩(wěn)定。

效益分析:

東亞季風氣候變異導致我國汛期旱澇頻發(fā),嚴重危害國家經濟社會發(fā)展和人民生命財產安全,準確的旱澇預測是國家防災減災重大迫切需求。該方法能更好地用于構建準確的氣候預測模型,應用于氣象、環(huán)境、民航、電力等對季節(jié)氣候預測有重要需求的部門和企業(yè)等。

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