基于偏最小二乘法的西北太平洋熱帶氣旋強(qiáng)度預(yù)報(bào)模式.pdf

1、熱帶氣旋(Tropical Cyclone,以下簡(jiǎn)稱 TC)預(yù)報(bào)的難點(diǎn)之一是強(qiáng)度預(yù)報(bào)。目前TC強(qiáng)度預(yù)報(bào)主要仍以基于多元線性回歸技術(shù)的統(tǒng)計(jì)方法和統(tǒng)計(jì)-動(dòng)力方法為主,預(yù)報(bào)的發(fā)展趨勢(shì)是改進(jìn)數(shù)學(xué)模型以及增加新的預(yù)報(bào)因子。鑒于此,本文首先從當(dāng)前業(yè)務(wù)使用的偏最小二乘預(yù)報(bào)方法(Partial Least Squares,以下簡(jiǎn)稱 PLS)出發(fā),通過調(diào)整建模時(shí)長(zhǎng)、篩選自變量因子以及增加新的自變量因子,給出一個(gè)基于 PLS法的統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)方案。此外,本文還分

2、別給出了適用于 TC強(qiáng)度準(zhǔn)業(yè)務(wù)的精度評(píng)定方法和評(píng)定參數(shù)。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:
　　1、以6月份的預(yù)報(bào)結(jié)果為例,逐月建模的PLS法相比氣候持續(xù)法(Climatology and Persistence,以下簡(jiǎn)稱 CLIPER)在36~60-h的預(yù)報(bào)精度有所提高。包含自變量因子“篩選”過程的 PLS法(Partial Least Squares-Factor Screening,以下簡(jiǎn)稱 PLS-fs)與 PLS相比,24~60-

3、h的預(yù)報(bào)精度略有提高。并且,9月份 CLIPER、PLS、PLS-fs三種方法的預(yù)報(bào)精度要明顯低于6~8月,造成該現(xiàn)象的原因可能是9月份西北太平洋上轉(zhuǎn)向 TC數(shù)量增多,TC的發(fā)展過程更為復(fù)雜。
　　2、根據(jù)引起 TC強(qiáng)度變化的4個(gè)主要條件:氣候持續(xù)因子、海洋和大氣對(duì)TC的熱力作用、環(huán)境氣流對(duì) TC的動(dòng)力作用和 TC本身結(jié)構(gòu)變化,在原 PLS模型預(yù)報(bào)因子的基礎(chǔ)上新增了6個(gè)因子分別為:整層全風(fēng)速垂直切變因子(VWS)、熱帶氣旋發(fā)展?jié)搫?shì)

4、因子(POT)、表征熱力結(jié)構(gòu)非對(duì)稱性的因子(B)、表征低層熱力異常的因子( L T V?)、表征高層熱力異常的因子( U T V?)和熱帶氣旋移速的緯向分量因子(CMV)。研究發(fā)現(xiàn),在建模的自變量因子較多,并且對(duì)模型作用尚未明確時(shí),包含自變量因子“篩選”過程的 PLS模型的預(yù)報(bào)精度高。進(jìn)一步比較幾種預(yù)報(bào)模型發(fā)現(xiàn),基于本文使用的建模樣本,6個(gè)新加入的自變量因子不能明顯改進(jìn)預(yù)報(bào)模型。因此,尋找適合的自變量因子仍是未來 TC強(qiáng)度預(yù)報(bào)研究的重點(diǎn)

5、。
　　3、TC強(qiáng)度預(yù)報(bào)精度評(píng)定時(shí)所考慮的樣本總體分布往往是非正態(tài)分布,故而在 TC強(qiáng)度的業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)上要得到 TC強(qiáng)度預(yù)報(bào)方法比較的顯著性檢驗(yàn)結(jié)果,常規(guī)的 t、F等參數(shù)檢驗(yàn)方法無法使用。因此,本文提出可以使用于氣象數(shù)據(jù)的Wilcoxon秩和檢驗(yàn)方法,并給出其在 TC強(qiáng)度預(yù)報(bào)檢驗(yàn)上的使用說明。
　　4、本文在最后提出了基于積分差值的 TC強(qiáng)度預(yù)報(bào)評(píng)估參數(shù)(Intensity Forecast Integral Deviation