最优子集回归在青藏高原冬季降水、气温预报中的应用及改进

最优子集回归预测方法在天气预报等领域得到了越来越广泛的应用 ,方法本身没有涉及到图形处理。我们对方法、原理及过程进行深入细致的研究后 ,重新编写了程序的头部、中部、尾部语句及子过程调用函数 ,经多次调试试验 ,实现了入口资料调用灵活、多变、计算模拟结果屏幕绘图显示等 ,提高了预测方法的整体实用性和预测信息的可视化程度。检验得知 :该方法对青藏高原冬季降水、气温的定性、定量预报均具有较高的预报精度。

中国能源消费的EKC检验及影响因素

选取1955～2010年中国能源消费和人均GDP数据，建立了基于三次方关系的中国能源消费与人均GDP的EKC模型，通过计算、比较发现：线性回归系数和二次回归系数均不显著，能源消费总量、人均能源消费与人均GDP之间存在“N”型EKC曲线，且不存在拐点；能源强度与人均GDP之间存在“N”型EKC曲线，但存在拐点。能源消费的因素分解和熵权评价法表明：人均GDP增加是能源消费增加的驱动力，能源强度的降低能抑制能源消费的增加；能源强度的扩展模型和最佳子集回归表明：对能源强度影响最大的是工业能源强度，其次是工业结构，然后是第三产业能源强度。

基本矩阵的鲁棒贪心估计算法

分析了基于随机抽样检验思想的现有鲁棒算法在基本矩阵的求解问题中存在的不足,提出一种获得基本矩阵最优解的算法.利用各种鲁棒技术获得内点集,以点到极线的距离作为最优量度标准,采用贪心策略在内点集中寻找最优子集,并利用最优子集来计算基本矩阵.合成数据与真实图像的实验结果表明,该算法在基本矩阵的求解精度、抗噪声能力、对极点的稳定性等方面优于现有的鲁棒方法.

最优线性回归的计算方法

本文指出利用常用的逐步回归方法可以计算出回归分析中常用的5种准则下的局部最优回归子集,而模拟结果显示,在大部分情形下,局部最优回归子集是相重合的.这就为逐步回归方法在应用上的重要性提供了科学依据.最后作者对现今著名的几个数字例子进行计算,其效果也是十分满意的.

前期高度场和海温场变化对我国汛期降水的影响

利用 1 95 2～ 2 0 0 1年我国 1 60个测站汛期降水和前期 5 0 0hPa高度场和太平洋海温场资料以及三因子最佳子集回归求最大复相关系数的方法 ,把前期不同时间步长、不同时段的高度场和海温场同时作为预报因子与汛期降水求相关。结果发现 :前期两个场共同作为预报因子比把其中某场单独作为预报因子的相关要好。并且存在着较好的“隔多季度相关”现象。预报因子具有实际预报意义的最佳时段为上一年的 6～ 9月。影响我国汛期降水的最佳预报因子主要集中于高度场和海温场具有重要天气气候意义的关键区域。汛期降水可预报性在北方和长江以南均较好。

最优子集回归在夏季高温极值预报中的应用

利用2003-2007年6-9月ECMWF格点场资料,使用差分法、天气诊断、因子组合等方法构造出能反映本地天气动力学特征的预报因子库.考虑气温变化的连续性,采用Press准则初选因子,用最优子集回归建立6-9月0-72 h≥35℃高温预报方程.2008年预报系统投入业务应用,检验证明预报效果较好,提供了有效的地市级客观预报指导产品.业务系统与MICAPS对接,实现全自动化,输出的预报产品客观、定量.

改进的最佳子集降维STAP方法

针对空时最优处理器存在计算复杂度高、训练样本不足和杂波非均匀的问题,提出一种改进的降维方法。首先,利用空间谱相关系数表征目标和杂波轨迹的分离特性,将天线脉冲对的选择转化为最小化空间谱相关系数问题,降低了计算复杂度和杂波非均匀的影响;其次,对杂波噪声协方差矩阵进行特征值分解,结合互谱法选择特征向量构成降维矩阵,降低了对训练样本的需求;最后,仿真分析验证了所提方法的有效性。

集合预报在重庆主城区降水预测统计模型中的应用

利用1892—2003年共112 a重庆主城区年降水量资料,采用均生函数、经验模态分解和最优子集回归等方法组合建立了两种降水统计预测模型,在两种模型中加入集合预报重新建立两种模型,利用建立的4种统计预测模型对2004—2013年重庆主城区年降水量进行预测及验证。结果表明:集合预报的加入对重庆城区降水的建模和预测效果均有明显改善。加入集合预报建立的降水预测模型优于未加入的模型,采用同一种方法所用序列长度不同的多种预测结果的集合平均降低了预测的随机性,改善了单一均生函数和最优子集回归的预测效果。在EMD分解和预测中加入集合预报,使集合平均方法能对经验模态分解的效果进行一定修正;且对未来每个分量的周期预测进行了集合平均,降低了每个分量预测的随机性,在一定程度上对最后各分量叠加后的预测结果进行了修订。从预测尺度来看,预测5 a尺度的效果较理想。虽然4种模型在建模期对年降水极值有较好的模拟效果,但验证期对极端降水异常年的预测效果较差,未来极端降水年的预测仍具有较大的不确定性。在此基础上利用1892—2013年共122 a资料,采用加入集合预报的两种统计预测模型预测了未来10 a即2014—2023年重庆主城区年降水的变化,其中未来前5 a的预测结果参考性更强。

ECMWF产品逐日降水客观预报业务系统

选用ECMWF格点场资料,用差分法、天气诊断、因子组合等方法构造能反映本地天气动力学特征的预报因子库,对预报因子和预报量进行线性（0,1）标准化处理,采用PRESS准则初选因子,用最优子集回归建立0~120 h降水预报方程,用多因子概率权重回归预测其降水概率。预报系统投入业务应用,检验证明预报效果较好,提供了有效的地市级客观预报指导产品。业务系统与MICAPS对接,实现全自动化,输出的预报产品客观、定量。

朔州市分县分级降水预报实验研究

选取数值预报产品与朔州市6县(区)夏季(6月至8月)降水资料,采用最优子集回归方法,研究了朔州市分县分级降水预报指导产品,用以提高朔州市汛期降水天气的客观预报水平。

最优子集回归模型在低纬高原雨季开始期预报中的应用试验

将所有可能子集回归模型用于云南雨季开始的预报试验 ,选取有实际预报意义的 5 0 0 h Pa、海温头年 1～ 1 2月及同年 1～ 3月网格点资料作为共同影响因子 ,分别与云南各站降雨量建立最优子集回归模型 ,对 1 998年、1 999年的雨季开始期雨量进行独立预报表明 :模型预报准确率优于逐步回归模型。从实况检验来看 ,效果较好 ,前期 1～

最优视频子集与视频时空检索

具有时空信息的视频数据爆发式增长给视频数据检索、可视化及其应用带来了严峻的挑战,从海量视频中检索出全面刻画特定目标对象时空信息的最优集合显得尤为重要.针对视频数据具有空间上的聚集性、信息表达的冗余性、视频与检索对象的时序性等特点,该文提出了一种视频时空检索方法,该方法旨在检索最少数量的视频全面刻画检索对象包括时间、空间和方向在内的时空信息.首先,该文分析了视频与目标对象的感知关系;然后,分析了视频感知特征,并提出了感知强度和感知方向的概念,用于被感知目标对象的时空信息特征;在此基础上,给出了最优视频子集的定义,实现了最优视频子集的时空检索方法;最后,通过实验证明了该文方法的可用性.通过两组聚集的视频集合的实验表明,与普通的检索方法相比,(1)本方法能够度量同一感知方向上视频记录目标对象的信息量,并有效选取同一方向上感知度最大的视频,去除冗余视频,因此,能够有效降低结果视频的数据量;(2)本方法保留从各个方向拍摄目标对象的视频,因此,结果视频记录目标对象的信息量与普通检索方法相当;(3)本方法的检索时间与普通方法的检索时间均远小于1 s,本方法检索时间大于普通方法,二者效率差别大小与检索目标对象相关;(4)本方法的效率在视频数据集合确定的情况下,与方向、检索时间、检索对象采样粒度相关,采样方向数量越多,检索时间采样间隔越多,检索对象数量越多,执行时间越长,结果视频数量越多,并且其粒度取值并非越大越好,过多的采样粒度仅仅会增加执行时间,并未获得更多有效的结果视频;(5)本方法方便从视频角度或检索对象进行定量统计与比较;(6)本方法可方便扩展至三维地形与包含障碍物的情况,具有可扩展性.

西北太平洋海温变化对贵州夏季降水的影响

利用1952～2001年贵州15个测站夏季降水和前期太平洋海温场资料,及3因子最佳子集回归求最大复相关系数的方法,把前期不同时间步长、不同时段的海温场作为预报因子与夏季降水求相关。结果发现:用前期海温场作为预报因子对贵州夏季降水进行预报,其预报因子的最佳时间尺度为单月滑动,并且存在着较好的“隔多季度相关”现象。预报因子具有实际预报意义的最佳时段为上1年的8～11月。影响贵州夏季降水的最佳预报因子主要集中分布在海温场具有重要天气气候意义的关键区域。2002、2003、2004年的回报试验结果与实况进行对比分析发现,根据上述理论和预报思路得到的预测试验,具有一定效果,并且对指导贵州夏季降水预测具有一定的参考价值。

溪洛渡水电站雨水温度骤降分析与预报

对溪洛渡水电站坝址自动气象站进行了改造,在常规遥测雨量筒中加装了雨水温度传感器,得到了2010-2011年雨季地面雨水温度资料。在此基础上,对溪洛渡水电站大坝浇筑时碰到的降雨过程雨水温度骤降进行了分析及预报。结果如下:①2010-2011年溪洛渡水电站雨季降雨天气过程所引发的雨水温度骤降出现概率为37%,雨温骤降高值主要集中在7-8月;过程降雨量的大小并不能直接决定雨水降温的幅度,引起雨水温度骤降的因素较多。②利用90次降雨过程的历史数据建立了溪洛渡坝址站雨水温度变化最优子集回归方程,雨水温度骤降回代准确率为73%。该方程对雨水温度骤降的预报准确率达到75%,预报值与实测值的符号一致率达94.4%,表明该方程对溪洛渡坝址站雨水温度骤降预测效果较好。

我国地温梯度场特征及在汛期降水预报中的应用

对中国中、东部区域１月１．６～０．８ｍ平均地温垂直梯度距平场进行ＥＯＦ分析显示，地温垂直梯度距平场具有大尺度特征，并有孤立系统结构。在此基础上进一步研究了地温垂直梯度距平场与北半球大气环流之间的相互关系，结果表明，北半球大气环流异常与地温垂直梯度距平场异常是相互联系、相互维持的。通过对中国中、东部１．６～０．８ｍ地温垂直梯度距平场对中国东部汛期降水相关性的研究，并用中国中、东部１．６～０．８ｍ地温垂直梯度距平场对中国东部汛期降水做了预报及拟合和独立预报，初步显示，用地温垂直梯度距平场预测汛期降水是可行的。

长沙地区寒露风气候特征及初日预测模型

根据1959—2015年长沙地区4个气象站的日平均气温资料、湖南省寒露风等级标准和构建的寒露风初日时间序列,利用数理统计分析、均生函数、最优子集回归等方法,分析了长沙地区寒露风气候特征,建立了寒露风初日预测模型。结果表明:长沙地区1959—2015年发生寒露风共97次,宁乡、望城坡、马坡岭和浏阳分别为38、28、19和12次;发生中度以上寒露风次数自西向东分别为15、10、8和5次。寒露风平均初日在9月19—22日。≤20℃的开始日期最早为9月3日(2013年),最迟为10月28日(2014年),极差为56天。9月上、中及下旬发生寒露风的概率分别为6%、32%和62%,下旬发生概率显著增加。西部宁乡约2 a一遇,东部浏阳约5 a一遇,西部宁乡频率及影响程度远高于东部浏阳的。预测模型拟合率均在89%以上,2011—2016年预测结果较好。

前期高度场和海温场变化对贵州冬季冻雨的影响

基于1962~2008年贵州84站冬季冻雨日数、前期北半球500h Pa高度场和西北太平洋海温场资料,利用秩序量三因子最佳子集回归法,开展前期高度场和海温场变化对贵州冬季冻雨的影响分析。结果发现：前期两个场共同作为预报因子比把其中某场单独作为预报因子的相关要好,预报因子最佳时段为同年的4~7月,并存在着较好的＂跨季度相关＂现象。影响贵州冬季冻雨的最佳预报因子主要集中于高度场和海温场具有重要天气气候意义的关键区域,如暖池附近以及北美洲东北部等区域。

长治市分县温度预报系统研究

应用1998—2000年长治县最高、最低气温与其余各县资料进行了统计对比分析,给出了不同县(市)分月气温的分布差异;应用最优子集回归方程建立了长治市11个县(市)分月最高、最低温度预报方程;利用VB6.0编程,建立了微机自动化运算快捷的系统操作平台。

云南5月旱涝的天气气候成因及预测模式

根据影响云南 5月旱涝的大气环流背景、天气气候成因以及外界强迫因子 ,提出了云南 5月雨量的长期天气过程的物理概念模式和用于旱涝预测的秩序统计量最佳子集回归模式 .

经验模态分解与均生函数-最优子集耦合模型在年径流预测中的应用

针对径流时间序列的非平稳特性及中长期预测精度低的问题,本文提出一种新的耦合预测方法:基于EMD分解的均生函数-最优子集回归(Mean Generating Function-Optimum Subset Regression,MGF-OSR)模型。首先利用经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)方法对汾河上游上静游、汾河水库、寨上和兰村4座水文站的年径流序列进行平稳化处理,分别得到若干个固有模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF)。对各阶固有模态函数分别建立MGF-OSR模型并进行预测,趋势项用直线拟合的方法进行预测,然后通过重构各预测值得到汾河上游4座水文站年径流量的预测结果,并与单独运用MGF-OSR模型的预测结果进行比较。结果表明,运用基于EMD分解的MGF-OSR模型对汾河上游4站年径流进行预测,准确率均为100%,确定性系数在0.975以上;而单一模型的预测准确率均为40%,确定性系数在0.732以下,耦合模型预测精度明显提高。