基于深度学习的强对流高分辨率临近预报试验

论文摘要

强对流天气临近预报、预警在气象灾害防御中具有极为重要的地位。在气象业务中,因对强对流天气临近预报、预警准确率和时、空分辨率的极高要求,使其成为业务难点和研究热点之一。对于高时、空分辨率强对流临近预报问题,尝试用深度学习方法来解决。首先将强对流临近预报抽象成同时包含时间和空间的序列预测问题;然后基于改进的循环神经网络算法形成的自编码模型,使用京津冀地区长序列、高时空分辨率天气雷达组网拼图数据进行模型训练;最后利用基于历史0.5 h雷达回波拼图数据训练得到的端到端神经网络,预报未来1 h内的逐6 min回波演变特征。通过基于传统外推算法的临近预报方法与深度学习算法的临近预报方法进行对比,发现使用的深度学习方法可以有效"学习"到高时、空分辨率序列雷达数据特征的内在关联,通过多层神经网络构造出抽象的深层特征,能够有效捕捉到雷达回波的演变规律和运动状态。通过计算雷达回波预报的命中率(POD)、虚警率(FAR)、临界成功指数(CSI)等检验表明,相较传统外推临近预报方法,在强对流回波临近预报准确率上有较明显提高。

论文目录

• 1 引 言
• 2 模 型
•   2.1 临近预报问题的模型构建
•   2.2 基于卷积的循环神经网络
•   2.3 序列预测问题的自编码模型
• 3 数 据
• 4 试 验
•   4.1 试验方案
•   4.2 检验标准
•   4.3 试验结果检验
•   4.4 试验个例分析
• 5 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 郭瀚阳,陈明轩,韩雷,张巍,秦睿,宋林烨

关键词: 深度学习,临近预报,序列预测,雷达回波

来源: 气象学报 2019年04期

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学

单位: 中国海洋大学,北京城市气象研究院

基金: 国家自然科学基金项目(41575050,40605015,41605031,41875049),国家自然科学基金应急管理项目(41741013),国家重点基础研究发展计划973项目(2011CB241503),北京市科技计划课题(Z171100004417008),山东省自然科学基金(ZR2016DM05)

分类号: P45

页码: 715-727

总页数: 13

文件大小: 2583K

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