[發明專利]一種基于均值聚類與線性判別的熱帶氣旋等級劃分方法

在審

• 申請號: 202111125728.3
• 申請日: 2021-09-26
• 公開（公告）號: CN113837283A
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 林夏婧;黃國和;宋唐女;張重;王絲雨;田初引;魯晨
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

1.一種基于均值聚類與線性判別的熱帶氣旋等級劃分方法，包括如下步驟：

步驟1、選取多套CMIP6 HighResMIP氣候數據集，并依據tracking algorithm追蹤法則在氣候格點數據集中追蹤所有TC軌跡，提取每一時間尺度下每個追蹤點所攜帶的氣候信息；

步驟2、利用暖核探測方法識別出非TC類別與TC類別；

步驟3、利用Kmeans聚類方法，并依據所有TC類別追蹤點所攜帶的氣候信息，劃分出7類TC事件；

步驟4、將非TC類別與已劃分出的7類TC事件共8個類別作為預測的初始判據，并通過Fisher線性判別法建立熱帶氣旋強度和所述氣候信息之間的關系。

2.根據權利要求1所述的一種基于均值聚類與線性判別的熱帶氣旋等級劃分方法，其特征在于，所述時間尺度為6小時。

3.根據權利要求1所述的一種基于均值聚類與線性判別的熱帶氣旋等級劃分方法，其特征在于，所述氣候信息包括近地表風速、850hPa氣壓、250hpa與850hpa的垂直渦度差。

4.根據權利要求1所述的一種基于均值聚類與線性判別的熱帶氣旋等級劃分方法，其特征在于，所述步驟2中，地表風速低于10.8m/s且未探測到暖核的追蹤點將被定義為非TC事件；地表風速高于10.8m/s且探測到暖核的追蹤點將被定義為TC事件。

5.根據權利要求1所述的一種基于均值聚類與線性判別的熱帶氣旋等級劃分方法，其特征在于，所述步驟3中，利用Kmeans聚類方法對獲取的每一時間尺寸下的TC追蹤點的強度進行重新分類，并依據Saffir-Simpson分類法的類別名稱對劃分的7個類別進行命名，即由小到大分別為熱帶低壓(TD)、熱帶風暴(TS)、颶風(H1～H5)。

6.根據權利要求5所述的一種基于均值聚類與線性判別的熱帶氣旋等級劃分方法，其特征在于，聚類時，對于每個樣本點，計算它們與k個中心之間的距離，并將其分組到距離最小的中心所在的簇中；在對所有樣本點進行排序后，重新計算k簇的中心；重復上述過程，直到放置到樣本點的簇保持不變。

7.根據權利要求5所述的一種基于均值聚類與線性判別的熱帶氣旋等級劃分方法，其特征在于，所述步驟4中，利用Fisher線性判別法建立TC類型與其對應的氣候變量之間的線性判別方程式，使每個類型對應一個特定的判別方程式，通過對歷史時期錯誤率的交叉驗證，利用判別器對未知類型的TC事件進行預測和分類，錯誤率控制在10％以下。

8.根據權利要求7所述的一種基于均值聚類與線性判別的熱帶氣旋等級劃分方法，其特征在于，根據類內方差盡可能小，類間方差盡可能大的聚類結果來計算判別函數。