[發(fā)明專利]基于東亞副熱帶急流和極鋒急流協(xié)同變化的中國四季氣溫預(yù)測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011403401.3
• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN112330075A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃丹青;肖秀程;彭蔚然;劉雨婷;趙珊
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06F17/18;G06Q50/26
• 代理公司: 北京金蓄專利代理有限公司 11544
• 代理人: 喬賀

本發(fā)明公開了基于東亞副熱帶急流和極鋒急流協(xié)同變化的中國四季氣溫預(yù)測方法，將副熱帶急流活躍區(qū)的區(qū)域平均的全風(fēng)速值、極鋒急流活躍區(qū)的區(qū)域平均的全風(fēng)速值、副熱帶急流活躍區(qū)內(nèi)最大西風(fēng)所在的經(jīng)度平均值以及極鋒急流活躍區(qū)內(nèi)最大西風(fēng)所在的經(jīng)度平均值四個指數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理；求出預(yù)測季度平均氣溫與該預(yù)測季度之前12個月的48組四個指數(shù)的相關(guān)系數(shù)，每個指數(shù)對應(yīng)12組；選取相關(guān)系數(shù)最大值對應(yīng)的月份作為相對應(yīng)指數(shù)的預(yù)測因子；運用逐步線性回歸的方法對預(yù)測因子進(jìn)行處理獲得四季氣溫模型。該方法可以提高國內(nèi)春夏秋冬四季氣溫預(yù)報的準(zhǔn)確度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種中國范圍內(nèi)季度氣溫預(yù)測方法，尤其涉及一種基于東亞副熱帶急流和極鋒急流強度協(xié)同變化的四季氣溫預(yù)測方法，屬于大氣科學(xué)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

高空急流指的是中緯度地區(qū)對流層上層和平流層低層環(huán)繞緯圈的狹窄強風(fēng)速帶，風(fēng)速一般大于30米每秒。高空急流包括兩個分支：副熱帶急流和極鋒急流，其位置和強度具有明顯的季節(jié)內(nèi)差異和季節(jié)變化。針對急流的表征方法，可以選取急流的強度指數(shù)、緯向和經(jīng)向位置指數(shù)。近些年的研究發(fā)現(xiàn)，兩支急流的協(xié)同變化，可以表征冷暖空氣的共同活動，更易于影響下游地區(qū)的氣候狀態(tài)。因此，從兩支急流協(xié)同變化的觀點認(rèn)識和理解高空急流與中高緯度地區(qū)大氣低頻遙相關(guān)之間的聯(lián)系和調(diào)制過程，并進(jìn)一步影響下游地區(qū)氣候效應(yīng)具有重要意義。

我國季節(jié)氣溫預(yù)報一直是大氣科學(xué)領(lǐng)域待解決的重要問題，由于其復(fù)雜性，導(dǎo)致預(yù)報結(jié)果存在一定的不確定性。以往預(yù)報方法的構(gòu)建，大多關(guān)注熱帶海洋的強信號。然而，近些年來，高緯度地區(qū)的海冰正在持續(xù)減少，造成北極放大。熱帶海洋和高緯度海冰的顯著變化，會直接改變?nèi)虻臒崃糠峙洌瑢?dǎo)致經(jīng)向溫度梯度的變化，進(jìn)而同時影響東亞副熱帶急流和極鋒急流。從另外一個角度來說，兩支急流的協(xié)同作用可以說是熱帶海洋和高緯度熱力異常的綜合表現(xiàn)，并且高空急流是存在于全年的穩(wěn)定系統(tǒng)，比熱帶海洋和高緯度海冰更易獲取信號，因此，有必要從兩支急流協(xié)同作用的角度去建立我國四季氣溫的預(yù)報模型。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提高國內(nèi)春夏秋冬四季氣溫預(yù)報的準(zhǔn)確度。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的基于東亞副熱帶急流和極鋒急流協(xié)同變化的中國四季氣溫預(yù)測方法，包括如下步驟，將副熱帶急流活躍區(qū)的區(qū)域平均的全風(fēng)速值、極鋒急流活躍區(qū)的區(qū)域平均的全風(fēng)速值、副熱帶急流活躍區(qū)內(nèi)最大西風(fēng)所在的經(jīng)度平均值以及極鋒急流活躍區(qū)內(nèi)最大西風(fēng)所在的經(jīng)度平均值四個指數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理；求出預(yù)測季度平均氣溫與該預(yù)測季度之前12個月的48組四個指數(shù)的相關(guān)系數(shù)，每個指數(shù)對應(yīng)12組；選取相關(guān)系數(shù)最大值對應(yīng)的某月作為相對應(yīng)指數(shù)的預(yù)測因子；運用逐步線性回歸的方法對預(yù)測因子進(jìn)行處理獲得四季氣溫模型。

上述方法中，所述四個指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化處理為，

其中n為樣本總數(shù)，x_i為任一指數(shù)序列，為任一指數(shù)序列的平均值。

上述方法中，對預(yù)測因子進(jìn)行處理方法為y＝β₀+β₁x₁+β₂x₂+β₃x₃+β₄x₄+ε，

其中y為標(biāo)準(zhǔn)化的中國季度月平均氣溫，β₁，β₂，β₃，β₄為回歸系數(shù)，x₁，x₂，x₃，x₄為四個指數(shù)的預(yù)測因子，ε為遵從正態(tài)分布的隨機誤差。