[發(fā)明專利]月尺度西北太平洋熱帶氣旋生成頻數(shù)的預(yù)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010138325.1
• 申請(qǐng)日: 2020-03-02
• 公開（公告）號(hào): CN111338005B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡軼佳;孫源;鐘中;申藝璇;呂碩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01W1/10
• 分類號(hào): G01W1/10
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種月尺度西北太平洋熱帶氣旋生成頻數(shù)預(yù)測(cè)模型建立方法,其特征是采用海溫?cái)?shù)據(jù)以及熱帶氣旋數(shù)據(jù)，將全球海溫距平的主分量作為預(yù)測(cè)因子，將月尺度西北太平洋的熱帶氣旋生成頻數(shù)作為預(yù)測(cè)量進(jìn)行建模，步驟包括：

1）對(duì)海溫距平做主分量分析：

設(shè)海溫距平為X，有m個(gè)變量，n個(gè)樣本，則海溫表示為矩陣形式為：

（1）

在第t月的海溫用矢量表示為

（2）

對(duì)海溫距平X進(jìn)行主分量分析，即對(duì)海溫距平X進(jìn)行線性變換，使得

（3）

其中：V是m×M矩陣，列向量是X矩陣的特征向量；

是M個(gè)經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)分解的主分量在第t月時(shí)間值構(gòu)成的列向量，是M維數(shù)列:

（4）

2）對(duì)海溫主分量建立線性預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)未來月份的海溫主分量：

假設(shè)海溫滿足線性演變關(guān)系，則做τ步預(yù)報(bào)的線性模型為

（5）

其中是m×m階常數(shù)矩陣，是自然回歸系數(shù),是誤差向量，假設(shè)為正態(tài)白噪聲向量；

將（3）式代入（5）式得到

（6）

把（6）式兩邊左乘，利用特征向量的正交歸一性質(zhì)，則得到

（7）

可見，海溫的主分量也滿足線性演變；

記 ，，帶入（7）式得

（8）

其中是MM階常數(shù)矩陣，是通過下式得到：

（9）

（10）

（11）

（11）式中主分量的方差為特征值，不同主分量之間的方差為0；

的第k行第 列元素的估計(jì)為

（12）

得到后，建立海溫主分量的線性預(yù)測(cè)模型，即海溫的第k個(gè)主分量的預(yù)測(cè)方程為：

（13）

3）建立海溫主分量與熱帶氣旋生成頻數(shù)之間的線性預(yù)測(cè)模型：

提取歷史不同月份的海溫主分量信息和對(duì)應(yīng)月份的熱帶氣旋生成頻數(shù)，截取N個(gè)模態(tài)的海溫主分量,與熱帶氣旋生成頻數(shù)與之間建立線性關(guān)系,則第i個(gè)月熱帶氣旋生成頻數(shù)與海溫主分量之間的線性關(guān)系為：

(14)

其中， i為預(yù)測(cè)月份；系數(shù)A的表達(dá)式為：

（15）

。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的月尺度西北太平洋熱帶氣旋生成頻數(shù)預(yù)測(cè)模型建立方法，其特征是所述步驟1）中，海溫?cái)?shù)據(jù)為全球月平均海溫距平數(shù)據(jù)，分辨率為5o×5o，經(jīng)度方向有72個(gè)格點(diǎn)，緯度方向有36個(gè)格點(diǎn)，時(shí)間長(zhǎng)度是30年；則，m=72×36個(gè)格點(diǎn)，n=30年×12個(gè)月；

熱帶氣旋數(shù)據(jù)為熱帶氣旋最佳路徑數(shù)據(jù)集，時(shí)間長(zhǎng)度是30年，數(shù)據(jù)集包含了每年生成的所有熱帶氣旋的生命史、位置和強(qiáng)度。

3.一種月尺度西北太平洋熱帶氣旋生成頻數(shù)的預(yù)測(cè)方法，其特征是將待預(yù)測(cè)的未來月份海溫主分量代入到權(quán)利要求1～2任一所述月尺度西北太平洋的熱帶氣旋生成頻數(shù)預(yù)測(cè)模型中，得到預(yù)測(cè)的第月的熱帶氣旋生成頻數(shù)為：

(16)

。