基于深度学习的强对流高分辨率临近预报试验

摘要:强对流天气临近预报、预警在气象灾害防御中具有极为重要的地位。在气象业务中,因对强对流天气临近预报、预警准确率和时、空分辨率的极高要求,使其成为业务难点和研究热点之一。对于高时、空分辨率强对流临近预报问题,尝试用深度学习方法来解决。首先将强对流临近预报抽象成同时包含时间和空间的序列预测问题;然后基于改进的循环神经网络算法形成的自编码模型,使用京津冀地区长序列、高时空分辨率天气雷达组网拼图数据进行模型训练;最后利用基于历史0.5 h雷达回波拼图数据训练得到的端到端神经网络,预报未来1 h内的逐6 min回波演变特征。通过基于传统外推算法的临近预报方法与深度学习算法的临近预报方法进行对比,发现使用的深度学习方法可以有效"学习"到高时、空分辨率序列雷达数据特征的内在关联,通过多层神经网络构造出抽象的深层特征,能够有效捕捉到雷达回波的演变规律和运动状态。通过计算雷达回波预报的命中率(POD)、虚警率(FAR)、临界成功指数(CSI)等检验表明,相较传统外推临近预报方法,在强对流回波临近预报准确率上有较明显提高。

关键词:
  • 深度学习  
  • 临近预报  
  • 序列预测  
  • 雷达回波  
作者:
郭瀚阳; 陈明轩; 韩雷; 张巍; 秦睿; 宋林烨
单位:
中国海洋大学; 青岛266100; 北京城市气象研究院; 北京100089
刊名:
气象学报

注:因版权方要求,不能公开全文,如需全文,请咨询杂志社

期刊名称:气象学报

气象学报紧跟学术前沿,紧贴读者,国内刊号为:11-2006/P。坚持指导性与实用性相结合的原则,创办于1925年,杂志在全国同类期刊中发行数量名列前茅。