基于大气环流特征量的白背飞虱发生程度短期预报模型

利用1979-2011年NCEP逐日气象再分析资料及长江中下游稻区白背飞虱逐候灯诱数据,通过对白背飞虱迁入量与主要大气环流特征量进行相关分析,建立了长江中下游稻区13个植保站的白背飞虱迁入始见期、北迁高峰期、南迁高峰期和终见期4个时段白背飞虱候发生程度的BP神经网络短期预报模型。结果表明:(1)白背飞虱候迁入量与上一候500hPa高度的西太平洋副高面积指数(IA)、副高西伸指数(IW)、东亚大槽指数(H500)呈极显著正相关,与西风指数(IEARW)呈极显著负相关,与IW的相关系数较低,为0.397,与IA、IEARW、H500的相关系数均高达0.78以上。(2)白背飞虱候迁入量与上一候850hPa位势高度(hgt)、垂直速度(omega)、纬向风速(uwnd)、经向风速(vwnd)呈极显著正相关,其中与hgt的相关系数较低,为0.354,与omega、uwnd、vwnd的相关系数均达0.8以上。(3)选取与白背飞虱迁入量相关显著的大气环流特征量为预报因子,按5级发生程度对白背飞虱迁入量进行分级处理,建立了迁入始见期、北迁高峰期、南迁高峰期和终见期白背飞虱候发生程度共4个BP神经网络预报模型,模型的预检准确率稳定在80%以上,可应用于该区白背飞虱短期预测预报。研究结果对揭示气象因子对白背飞虱迁入和发生的影响规律,作好其发生程度的预测预报,适时、有效防控白背飞虱为害具有积极意义。

太阳质子事件中短期预报模型研究

太阳质子事件通量的预测对航天器抗辐射加固设计和航天员出舱活动具有非常重要的意义。针对一年以下的航天任务,利用经验统计方法,确认太阳活跃年和太阳平静年期间,1—365天不同时间段内>10 MeV,>30 MeV和>60 MeV的太阳质子事件积分通量符合对数正态分布,且通量对数的标准偏差σ和期望值μ随任务期时间的变化满足对数函数形式.以此为基础,构建太阳质子通量的中短期预报模型.该模型能够针对太阳活跃年和太阳平静年,给出一定置信度下1—365天不同时间内>10 MeV,>30 MeV和>60 MeV的质子事件通量分布,从而为执行中短期航天任务提供太阳质子事件通量的预测,以规避不必要的风险.

结合光球磁场特征物理量的质子事件短期预报

利用描述太阳活动区光球磁场复杂性和非势性特征的三个物理量(纵向磁场最大水平梯度|▽_hB_z|_m,强梯度中性线长度L,孤立奇点数目η)建立了质子事件短期预报模型,验证了磁场特征物理量对质子事件短期预报的有效性.目前已建立或使用的太阳质子事件短期预报模型中仍然没有正式将磁场特征物理量作为预报因子.由于太阳质子事件是小概率事件,其物理产生机制尚不完全清楚,这些预报模型往往存在虚报率偏高或报准率偏低的问题.本文试图将原有质子事件模型所用的传统因子与磁场特征物理量结合起来,利用神经网络方法建立一个更为有效的质子事件短期预报模型.利用1997-2001年的训练数据集1871个样本建立了输入层为传统预报因子的模型A以及输入层为传统预报因子和磁场特征物理量的模型B.通过对2002 2003年973个样本的测试数据集进行模拟预报发现,模型A与B在具有相同质子事件报准率的情况下,模型B的虚报率明显降低.这进一步验证了磁场特征物理量在质子事件短期预报中的作用,进而可以加强对太阳质子事件的实际预报能力.