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一种改进的BP算法及在降水预报中的应用

闵晶晶 孙景荣 刘还珠 王式功 曹晓钟

闵晶晶, 孙景荣, 刘还珠, 等. 一种改进的BP算法及在降水预报中的应用. 应用气象学报, 2010, 21(1): 55-62.
引用本文: 闵晶晶, 孙景荣, 刘还珠, 等. 一种改进的BP算法及在降水预报中的应用. 应用气象学报, 2010, 21(1): 55-62.
Min Jingjing, Sun Jingrong, Liu Huanzhu, et al. An improved bp algorithm and its application to precipitation forecast. J Appl Meteor Sci, 2010, 21(1): 55-62.
Citation: Min Jingjing, Sun Jingrong, Liu Huanzhu, et al. An improved bp algorithm and its application to precipitation forecast. J Appl Meteor Sci, 2010, 21(1): 55-62.

一种改进的BP算法及在降水预报中的应用

资助项目: 

中国气象局多轨道业务建设项目“精细化气象要素预报业务系统”和国家科技支撑计划项目 2007BAC29B03

An Improved BP Algorithm and Its Application to Precipitation Forecast

  • 摘要: 传统BP(back propagation)算法在实际应用中具有网络结构参数和学习训练参数难以确定、泛化能力差、训练学习易陷入局部极小点等问题。该文在传统BP算法的基础上,提出一种改进算法,在训练过程中能自动确定各种参数,并避免陷入局部极小点,提高网络的泛化能力。利用2003—2005年5—9月中国国家气象中心T213的数值预报产品,通过动力诊断得出反映降水的物理量,然后从中挑选出与降水关系较好的25个因子,连同中国国家气象中心T213模式、日本气象厅业务模式和德国气象局业务模式相应的降水量预报结果作为预报因子。采用改进的BP算法建立江淮流域68个站24 h降水 (08:00—08:00,北京时)3个等级(降水量≥0.1 mm,降水量≥10 mm,降水量≥25 mm)的预报模型。通过对2006—2007年5—9月68个站试报结果表明:改进BP算法对降水预报的TS评分大大高于传统BP算法,也高于几种模式的降水预报结果,同时,改进算法使降水预报的平均空报率、漏报率明显降低。
  • 图  1  BP训练过程中陷入局部极小点示意图

    Fig. 1  A schematic figure for the immer sion of the web to the local least solution in the BP training process

    图  2  网络模型的泛化能力示意图

    Fig. 2  A schematic figure of gene ralization ability for a network model

    图  3  2006-2007年5-9月各方法的降水量预报检验评分对比

    (a) 平均TS评分,(b) 平均空报率,(c) 平均漏报率

    Fig. 3  Comparison of forecast verification for 24-hour precipitation among severalf orecasting methods from May to September during 2006-2007

    (a) the average threat score (TS), (b) the ave rage false alarm rate (FAR), (c) the average missing alarm rate (MAR)

    图  4  2006-2007年5-9月各方法对不低于0.1 mm降水预报TS评分对比

    Fig. 4  Comparison of threat score (TS) for 24-hour precipitation (≥0.1 mm) among severalforecasting methods from May to Septembe rduring 2006-2007

    图  5  2006-2007年5-9月各方法对不低于10.0 mm降水预报TS评分对比

    Fig. 5  Comparison of threat score (TS) for 24-hour precipitation (≥10.0 mm) among several for ecasting methods from May to September during 2006-2007

    图  6  2006-2007年5-9月各方法对不低于25.0 mm降水预报TS评分对比

    Fig. 6  Comparison of threat score (TS) for 24-hour precipitation (≥25.0 mm) among severalfor ecasting methods from May to September during 2006-2007

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出版历程
  • 收稿日期:  2008-11-28
  • 修回日期:  2009-08-11
  • 刊出日期:  2010-02-28

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