基于Holt-ARIMA-Lagrange Multiplier的CWC信息熵时序研究

降水云系的发展过程及其特征分析,是云降水物理学中的一个重要问题.本文选取一次云发展过程中的700 hPa云水含量(Cloud Water Content, CWC)和大气垂直方向上气流速度(Omega, OMG)的1 h值,以信息熵来度量CWC空间分布的混沌程度,辅以OMG的时间变化来判断云的发展,并提出了一种基于多尺度分解、Holt模型、自回归滑动平均模型(Autoregressive Integrated Moving Average Model, ARIMA)和Lagrange Multiplier的组合预测方法.结果表明:1)CWC熵具有非线性和非平稳性;2)在云的不同发展阶段,北方CWC熵序列的均值都小于南方,方差普遍大于南方;3)OMG区域均值与CWC熵的小波低频重构的极值点在时间上有很好的对应关系,相近的极值点在南方中占50%,在北方中占83.3%,表明CWC熵可以在一定程度上反映云系的发展;4)CWC熵序列往往具有多种时间尺度特征,故进行多尺度分解之后再组合建模的Holt-ARIMA-Lagrange Multiplier模型比单一预测方法、单层分解的预测模型更优,准确率提高3%以上.