[發(fā)明專利]一種基于統(tǒng)計降尺度技術的短期氣候預測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011061566.7
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN113219555B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發(fā)明（設計）人: 劉穎;任宏利;吳捷;武于潔
• 申請（專利權）人: 國家氣候中心
• 主分類號: G01W1/10
• 分類號: G01W1/10;G06F30/20;G06Q10/04
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務所 11337
• 代理人: 于國強

1.一種基于統(tǒng)計降尺度技術的短期氣候預測方法，其特征在于：包括如下步驟，

S1、在建模的擬合時段內(nèi)，對我國月平均降水和大尺度預測因子進行奇異值分解，通過這種奇異值分解計算，分別提取我國月平均降水和大尺度預測因子這兩個變量的主模態(tài)典型耦合空間異性相關分布空間型和相應的主成分時間序列對；

S2、對月平均降水和大尺度預測因子進行連續(xù)月滾動建模；利用逐步回歸分析的方法，獲取適用于預測時間段的月平均降水和大尺度預測因子的自適應主模態(tài)典型耦合空間異性相關分布型以及主成分時間序列對；

S3、利用一元線性回歸分析的方法，根據(jù)建模的擬合時段內(nèi)的月平均降水和大尺度預測因子的自適應主成分時間序列對，得到預測時間段的月平均降水的線性回歸后的自適應主成分時間序列對；之后，利用預測時間段的大尺度預測因子原始場以及建模時段的自適應主模態(tài)典型耦合空間異性相關分布型，投影得到預測時間段的預測因子的自適應主成分時間序列對；最后，利用預測時間段的月平均降水的自適應主成分時間序列對和建模時間段的月平均降水的自適應主模態(tài)典型耦合空間異性相關分布型，得到目標預報年的月平均降水結果。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于統(tǒng)計降尺度技術的短期氣候預測方法，其特征在于：步驟S1具體為，在建模的擬合時段t內(nèi)，將使用經(jīng)驗正交分解方法濾波之后的月平均降水和大尺度預測因子利用奇異值分解方法進行分解，分別提取兩變量的主模態(tài)典型耦合空間異性相關分布型和相應的主成分時間序列對，計算公式如下，

其中，m為所有的奇異值向量分解模態(tài)總數(shù)；x為空間點，t為時間；A(t,x)和B(t,x)分別表示月平均降水和大尺度預測因子；R_i(x)和U_i(x)分別表示月平均降水和大尺度預測因子的第i個模態(tài)的典型耦合空間異性相關分布型；K_i(t)和S_i(t)分別表示月平均降水和大尺度預測因子第i個奇異值向量分解模態(tài)的主成分時間序列對。

3.根據(jù)權利要求2所述的基于統(tǒng)計降尺度技術的短期氣候預測方法，其特征在于：步驟S2具體為，結合步驟S1中獲取的月平均降水和大尺度預測因子的主模態(tài)典型耦合空間異性相關分布型以及主成分時間序列對，進行連續(xù)月滾動建模，利用逐步回歸分析的方法，獲取適用于目標預報年的月平均降水和大尺度預測因子的自適應主模態(tài)典型耦合空間異性相關分布型以及主成分時間序列對，計算公式如下，

R_i(t+Δt,x)＝α×R_i(t,x)

U_i(t+Δt,x)＝β×U_i(t,x)

K_i(t+Δt)＝A(t,x)×R_i(t+Δt,x)

S_i(t+Δt)＝B(t,x)×U_i(t+Δt,x)

其中，α和β分別為月平均降水和大尺度預測因子耦合變化空間型的逐步回歸自適應系數(shù)；R_i(t+Δt,x)和U_i(t+Δt,x)分別表示月平均降水和大尺度預測因子的第i個模態(tài)的自適應主模態(tài)典型耦合空間異性相關分布型；K_i(t+Δt)和S_i(t+Δt)分別表示月平均降水和大尺度預測因子第i個自適應的主成分時間序列對；t+Δt為當前預報時間，t為擬合時間。

4.根據(jù)權利要求3所述的基于統(tǒng)計降尺度技術的短期氣候預測方法，其特征在于：步驟S3具體為，根據(jù)步驟S2中獲取的適用于預測目標月平均降水的月平均降水和大尺度預測因子的自適應主模態(tài)典型耦合空間異性相關分布型以及主成分時間序列對，利用一元線性回歸關系，獲取得到預測時間段的月平均降水的自適應主成分時間序列對；計算公式如下，

其中，S_i(t)為月平均降水的主成分時間序列對；為利用S_i(t)線性回歸得到的月平均降水的自適應主成分時間序列對；β_i為一元線性回歸系數(shù)；ε_i為殘差；i＝1,2,…,n，n為保留的奇異值向量分解模態(tài)數(shù)；

利用預測時間段的月平均降水的自適應主成分時間序列對和建模時間段的月平均降水的自適應主模態(tài)典型耦合空間異性相關分布型，得到目標預報年的月平均降水結果；計算公式為，

其中，A(t+Δt,x)為目標預報年的月平均降水；為預測時間段的月平均降水的自適應主成分時間序列對。