太阳耀斑预报研究进展

太阳耀斑是指发生在太阳表面局部区域中突然和大规模的能量释放过程.它是空间环境的主要扰动源,对地球空间环境造成很大影响.太阳耀斑预报是空间天气预报的重要组成部分,对其研究具有重要的实用价值和科学意义.现有的大部分太阳耀斑预报模型是从观测数据提取预报因子,利用各种统计和数据挖掘技术建立预报因子与耀斑发生之间的关系模型,利用建立的模型对未来时间的耀斑发生进行预报.在预报研究中,预报因子、预报方法和预报模型是3个主要研究领域.其中预报因子的选取和数据处理尤为重要,是建立预报模型的前期工作.预报因子主要采用太阳黑子、磁场参量和分形因子等.预报方法包括统计方法、机器学习方法和数据同化方法.统计方法在早期的耀斑预报建模中用的较多,随着数据挖掘技术的发展,越来越多的机器学习方法应用到预报模型中并取得了较好效果.而近期发展的数据同化方法有更好的模型修正能力.预报模型早期基本使用静态模型,后来发展起来的动态模型具有更强的优势;而自组织临界模型在物理方面给了耀斑发生更多的解释.本文分别从这3个方面总结了耀斑预报的研究进展,结合中国科学院国家天文台太阳活动预报中心的工作,评述了一些重要的研究成果.最后,对未来的研究方向进行了总结和展望.     

台风路径统计-动力预报初始场的一个改进

一、引言台风路径预报是台风预报的关健,近年来国内外从不同途径,建立了不少客观预报模式,特别是统计学和动力学相结合,已成为目前台风路径预报中比较有成效的一种客观预报方法,美国的NHC-73,上海的SD_(75)和浙江的ZMI-80,在业务预报中都证明比单纯的统计预报要好。目前,在国内由于数值预报资料的不足,以及预报模式的变动和不稳定性,再加上     

台风路径的随机动力预报模式

台风路径的统计-动力预报是台风路径业务预报中比较有成效的方法之一。我们在分析了国内外现有台风路径统计动力预报方案的基础上,提出了一个利用因子场的主要信息,引进与预报时段具有相同时刻的环流预报因子的台风路径随机动力预报模式。这个模式的主     

农业气象因子最佳时段的统计逼近及其在测报模型中应用

通过相关分析来确定变量间相关程度建立起适用的预报模式是统计预报中常用方法之一。以往农业测报模式大多采用某月或某旬的气象因子。显然,这些因子所组成的统计预报模式往往受到经验所致的局限性。影响着模式适用范围及预报精度。近年来作者对水稻抽穗期、大麦成熟期、玉米螟发生期和发生量的相关分析证实了气象因子对农作物生长、成熟、病虫害发生、发展、作物产量上的影响是不同的,也即气象因子影响,有其关键时段,而且这些时段绝不     

基于自动特征提取方法的太阳耀斑预报模型

在太阳耀斑预报模型中,首先需要从原始观测数据中提取刻画太阳活动区特性的物理特征参量,然后使用统计或机器学习方法寻找物理特征参量与太阳耀斑发生的关系,以达到建立太阳耀斑预报模型的目的.其中,太阳活动区物理特征的提取在整个建模过程中发挥着重要的作用,活动区物理特征的优劣直接决定着预报模型性能的高低.然而,随着机器学习技术的发展,机器学习方法中的深度学习算法能够从原始数据中自动提取特征,并建立预报模型.本文利用深度学习方法建立了一个太阳耀斑预报模型.与先提取活动区物理参量、再建立预报模型的传统机器学习方法相比较,本文所建立的预报模型具有更好的预报性能.     

集合预报最优初值形成的四维变分同化方法

提出一种利用四维变分同化方法吸纳ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ法具有明确统计意义的特点和滞后平均预报法包含多时刻初值信息的长处,来形成一组与动力模式相协调的集合预报初值的方法,以克服初值由ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ法或滞后平均预报法形成的不足,改善集合预报效果,在已建立的Ｔ４２谱模式四维分同化系统基础上,对６组个例分别进行了控制,对比数值试验,结果表明,由四维变分同化方法形成集合预报初值的预报效果旬尺度上要好于滞     

多级逐步判别在台风路径预报中的应用

台风是我国东南沿海重要的灾害性天气之一.广大气象台站在作台风路径预报中往往采用逐步迥归分析,在应用判别分析中也仅采用两级判别.为了进一步提高台风预报的精确度,我们应用了多级判别的方法,并且在因子的筛选上采用了两段筛选法.逐步判别分析是近几年才发展起来的,在天气预报中尚未得到应用.我们在应用这一方法作台风路径预报中收到了较好的效果.     

关于用车贝雪夫多项式做时间序列预报的几个问题

一、引言 在文献[1]中,我们提出了一种新的时间序列预报方法。此后,我们将这一方法用于新安江流域年降水趋势的预报和北京月降水量的预报。经预报与实况对照,说明这种方法效果较好。目前一些水文气象部门已在业务预报中应用了这一方法。 文献[1]提出的计算方法,系通过迭代运算完成。在该文中我们提出了迭代运算中应取理     

气象卫星遥感大气对流层顶的研究

对流层顶是大气对流层和平流层的交界,在对流层顶上下大气有很大的差异,故而对流层顶在大气环境中有特殊的意义.在通常气象卫星遥感大气温度廓线中,在对流层顶附近有较大的误差.为了提高卫星遥感探测大气对流层顶高度的精度,我们建立了一种新的TIROS-NTOVS的反演方法,此方法的效能在实践检验中得到证明。这里的TIROS-NTOVS资料反演对流层顶高度的模式是采用统计预报法,优选TOVS中6个通道的亮温作为预报因子,用     

弱条件独立及其在统计天气预报中的应用

目前,国内外的长期天气预报,基本上依赖于概率统计预报的方法(这里,包括相关分析在天气学上的应用)。气象学中的概率统计预报的一个特点是可供选择的原始因子(资料)非常之多。如何从这些丰富的资料中选取客观的、相互独立的因子,一直是使气象学工作者感到困     

时间序列的ARIMA季节模型在长期预报中的应用

在长期天气预报中一种常用的方法是对一串历史记录进行分析,早先是使用像历史演变法一类的直观图示法,以后发展了平稳自回归模型(AR),则能作出定量的统计预报。但AR模型对处理具有季节性变化的资料是困难的,因此,常常取多年同月的记录组成序列,这样不但就物理意义而言割断了大气的连续演变过程,而且大大减少了样本长度。所以在长期预报     

月平均环流的Monte-Carlo预报试验

1974年,Leith为了克服矩方法遇到的困难提出了统计-动力相结合的Monte-Carlo(简称M-C)近似预报方法,并用均质、各向同性的湍流两维模式证实:M-C预报是最小平方意义下的最优预报。1981年,Seidman在Leith等人工作的基础上,提出了随机扰动初值预     

用前期大气环流预报中国夏季降水的EOF迭代方案

大量工作表明: 前期冬春季500hpa季平均高度距平场与中国夏季6—8月的降水距平有较好的统计关系,从而可以利用前期大气环流场预报中国夏季降水分布,但是所用方法主要是相关和回归分析等。本文则提出了一种新的统计预报方法——EOF迭代方案,并利用     

热力学-原子参数-人工神经网络相图计算方法

尽管用热力学方法计算机预报相图已取得很大成就,但热力学数据的缺乏,对未知相图的预报仍然是一大障碍。Miedema提出使用原子参数估算合金体系的热力学性质。陈念贻等为了预报未知相图,利用人工神经网络和原子参数预报了合金体系的某些热力学性质,如熔点、熔化类型等。在此,我们提出了热力学-原子参数-人工神经网络相结合的相图计算方法。首先从二元系相图计算出溶液的相互作用参数,然后利用人工神经网络和原子参数预报相互作用参数,最后再利用预报的相互作用参数计算出相图。为此,我们采用此法研究了过渡金属低共熔点和液-液分层二元系的相图。     

热带气旋强度变化预报的一种动力-统计预报方法

对于台风的发生和发展已经有过许多的研究。本文是在原先存在一个热带气旋或台风的基础上,用动力和统计相结合的方法,研制台风和热带低压强度变化预报的方案。     

“是否存在有助于预报的地震前兆”的讨论

经过几十年地震预报探索实践,已发现了很多地震前兆异常,其中部分前兆还通过了优秀地震前兆标准的检验,并分析总结了前兆异常的群体特征.但用这些前兆异常,通过经验性统计方法进行地震预报成功率很低,其根本原因是地震孕育、发生的空间尺度较大,前兆异常的挑选较为困难;地震复发周期较长,已积累的震例资料不足于研究地震孕育发生的规律;地震的孕震环境复杂,与周边的动力、构造环境密切相关,不同地震之间前兆异常差异较大;前兆观测分布在地球表面,只是地下应力、应变的间接反映,所获取的异常与地震前兆关系有待深入研究.在目前情况下,下一次地震完全按统计得到的共性特征演化明显是不可能的.地震前兆观测应从单点观测向直接观测地下应力、应变场过渡,地震预报从经验性统计预报向基于地球物理场动态观测的物理预报过渡.     

初夏西太平洋副热带高压脊线北跳的逐步迥归分析

初夏时期,长江中下游地区都有一段或长或短的梅雨期,准确作好梅雨期以及这段时间内的暴雨过程的预报,这是台站业务预报中的一个重要内容,本文作为探讨梅雨期和暴雨过程的中、短期预报方法的第一步,先对初夏副热带高压短期变动作一统计推断。同时,从这种客观预报副热带高压变动的尝试中,也期望能揭示出一些影响它变动的因子。     

我们是怎样学习毛泽东著作用来指导气象研究工作的

雷暴预报有着重要的作用。但由于控制雷暴形成和发展的因素比较复杂,要预报它在什么地方、什么时间发展比较困难,是预报中的一个“老大难”问题。最近我们在大量资料分析和群众经验的基础上,井以一定的理论为指导,在三个月的时间中初步总结出了一个当地、当天有无雷暴的客观预报方法。现在正和使用单位一起在进行中间试验。从试验的初步结果来看,准确率还不错,一些比较严重而用过去一些方法预报不出的雷暴,用现在这个方法一般能把它预报出来。     

西北太平洋台风路径预报的一个统计动力方案SD_(75)

目前国内外建立了各种台风路径的客观预报方案.但是在统计模式中,对各预报量之间的独立性假定,与预报量本身是同一个台风的中心位置的移动是有所抵触的.为了克服这方面的缺陷,我们建立了本方案.在水平动量方程的两端沿涡旋范围积分取平均后有     

从现代统计物理学的观点探讨大震预报

现代统计物理学所研究的复杂系统突变前的共性现象对研究大地震预报有重要启示。1986年郭增建和作者曾就系统突变前三种共性现象,即奇异吸引子、涨落加剧和远程关联在地震预报中的应用作了简要讨论。本文则进一步用现代统计物理中远离平衡态的非线性现象,以及分数维等观点探讨了不同时间尺度的大震预报。