基于偏最小二乘法的西北太平洋熱帶氣旋強度預(yù)報模式.pdf

1、熱帶氣旋(Tropical Cyclone,以下簡稱 TC)預(yù)報的難點之一是強度預(yù)報。目前TC強度預(yù)報主要仍以基于多元線性回歸技術(shù)的統(tǒng)計方法和統(tǒng)計-動力方法為主,預(yù)報的發(fā)展趨勢是改進數(shù)學(xué)模型以及增加新的預(yù)報因子。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)報方法(Partial Least Squares,以下簡稱 PLS)出發(fā),通過調(diào)整建模時長、篩選自變量因子以及增加新的自變量因子,給出一個基于 PLS法的統(tǒng)計預(yù)報方案。此外,本文還分

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

3、h的預(yù)報精度略有提高。并且,9月份 CLIPER、PLS、PLS-fs三種方法的預(yù)報精度要明顯低于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強度變化的4個主要條件:氣候持續(xù)因子、海洋和大氣對TC的熱力作用、環(huán)境氣流對 TC的動力作用和 TC本身結(jié)構(gòu)變化,在原 PLS模型預(yù)報因子的基礎(chǔ)上新增了6個因子分別為:整層全風(fēng)速垂直切變因子(VWS)、熱帶氣旋發(fā)展?jié)搫?/p>

4、因子(POT)、表征熱力結(jié)構(gòu)非對稱性的因子(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,并且對模型作用尚未明確時,包含自變量因子“篩選”過程的 PLS模型的預(yù)報精度高。進一步比較幾種預(yù)報模型發(fā)現(xiàn),基于本文使用的建模樣本,6個新加入的自變量因子不能明顯改進預(yù)報模型。因此,尋找適合的自變量因子仍是未來 TC強度預(yù)報研究的重點

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