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基于聚类天气分型的KNN方法在风预报中的应用

陈豫英 刘还珠 陈楠 曾晓青 马金仁 刘迁迁 马筛艳

陈豫英, 刘还珠, 陈楠, 等. 基于聚类天气分型的KNN方法在风预报中的应用. 应用气象学报, 2008, 19(5): 564-572..
引用本文: 陈豫英, 刘还珠, 陈楠, 等. 基于聚类天气分型的KNN方法在风预报中的应用. 应用气象学报, 2008, 19(5): 564-572.
Chen Yuying, Liu Huanzhu, Chen Nan, et al. Application of KNN to wind forecast based on clustering synoptic patterns. J Appl Meteor Sci, 2008, 19(5): 564-572.
Citation: Chen Yuying, Liu Huanzhu, Chen Nan, et al. Application of KNN to wind forecast based on clustering synoptic patterns. J Appl Meteor Sci, 2008, 19(5): 564-572.

基于聚类天气分型的KNN方法在风预报中的应用

资助项目: 中国气象局轨道建设项目“精细化气象要素预报业务系统 (一期)”资助

Application of KNN to Wind Forecast Based on Clustering Synoptic Patterns

  • 摘要: 以模式识别和相似预报思想为基础, 建立基于自组织神经网络 (SOM) 的聚类天气分型和交叉验证的K最近邻域非参数估计仿真模型 (KNN)。该模型首先以自组织神经网络技术对西北地区的高空流场和高度场进行聚类分型, 针对不同天气形势下的历史样本, 通过交叉检验, 分别寻求各类天气型下的最佳K组合。为了验证聚类天气分型对KNN方法的影响, 使用2003—2006年冬半年T213数值预报产品和宁夏日最大风速资料, 同时建立了宁夏冬半年日最大风速≥6 m/s天气分型和未分型的KNN预报模型, 并对2007年1—5月进行了预报试验, 预报评估结果表明:天气分型后的预报模型总体上降低了预报空报率, 提高了预报准确率, 特别是某些类天气型, 提高幅度更大, 为分类相似预报开拓了思路。
  • 图  1  Kohonen自组织特征映射神经网络 (SOM)[8]

    Fig. 1  Kohonen Self-Organizing feature Map structure[8]

    图  2  SOM聚类分析的4种天气型

    (粗黑线为700 hPa等高线, 单位:gpm; 细黑带箭头线为700 hPa u, v风场合成的流线)

    Fig. 2  Four weather patterns of SOM cluster analysis

    (black bold lines are contours at 700 hPa, unit:gpm; arrow lines are stream lines at 700 hPa)

    图  3  2007年1—5月宁夏各站24h日最大风速≥6 m/s预报的TS评分 (a)、空报率 (b) 和概括率 (c)

    Fig. 3  TS (a), absent forecast quotiety (b), general probability (c) of 24-hour forecast for weather stations with daily maximum velocity≥6m/s from Jan to May in 2007 of Ningxia

    图  4  2007年1—5月宁夏各站48 h日最大风速≥6 m/s预报的TS评分 (a)、空报率 (b) 和概括率 (c)

    Fig. 4  TS (a), absent forecast quotiety (b), general probability (c) of 48-hour forecast for weather stations with daily maximum velocity≥6 m/s from Jan to May in 2007 of Ningxia

    表  1  2007年1—5月24 h和48 h宁夏日最大风速≥6 m/s预报评估结果

    Table  1  Average skills of 24-hour and 48-hour forecast of daily maximum velocity≥6 m/s from Jan to May in 2007 of Ningxia

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    [18] 颜梅, 范宝东, 满柯, 等.黄渤海大风的客观相似预报.气象科技, 2004, 32(6):467-470. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QXKJ200406016.htm
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出版历程
  • 收稿日期:  2007-09-11
  • 修回日期:  2008-07-28
  • 刊出日期:  2008-10-31

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