一種臺風強度預報方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于臺風強度預報技術領域，尤其涉及一種臺風強度預報方法及系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 臺風強度突變是國際臺風研宄的前沿，也是臺風業(yè)務預報的三大難題之一。在過 去的三十多年來，由于多種探測手段的應用與動力模式的不斷發(fā)展，臺風路徑的預報穩(wěn)步 發(fā)展。相比之下，對臺風強度及其變化研宄卻進展緩慢，這主要是由于對控制強度變化的物 理過程了解不夠，也無法確定哪些環(huán)境因子對臺風強度大小產生影響。目前，我國尚無有 效的臺風強度預報模型，只有建立起各個環(huán)境預測因子與臺風強度演變的動力統(tǒng)計關系模 型，才能對臺風強度預報業(yè)務以及人民財產安全起到重大意義。
[0003] 國外在臺風的預報研宄中，臺風路徑預報比臺風強度和臺風風雨分布的預報遙遙 領先，在臺風強度預報方面，目前業(yè)務預報中廣泛采用一些氣候持續(xù)性方法和統(tǒng)計動力模 式，目前，國外也越來越多的使用統(tǒng)計方法去研宄臺風強度演變，因此，臺風強度預報無論 在國內還是國外都具有重要的研宄意義。
[0004] 1994年，美國颶風強度統(tǒng)計預報方案（SHIPS)提出一種利用數(shù)值模型預報12h、 24h、36h和48h海盆臺風強度，該方案采用的是1989年-1992年的海盆臺風為數(shù)據(jù)樣本利 用氣候持續(xù)性方法以及十大環(huán)境預測因子，從而來預估未來48h內海盆臺風強度的變化， 12小時臺風強度預報誤差3. 44m/s，24小時臺風強度預報誤差4. 78m/s，24小時臺風強度預 報誤差6. 22m/s，48小時臺風強度預報誤差達到7. 61m/s。上述臺風強度預報方法主要采用 的是海盆內的臺風數(shù)據(jù)樣本分析，對于近海臺風以及陸面臺風強度變化無從參考，且環(huán)境 預測因子選取不夠全面，臺風強度預測準確性不高。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明提供了一種臺風強度預報方法及系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有的臺風強度預報方法 預測范圍單一、環(huán)境預測因子選取不夠全面以及臺風強度預測準確性不高的技術問題。
[0006] 本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種臺風強度預報方法，包括：
[0007] 步驟a:統(tǒng)計分析歷史臺風數(shù)據(jù)；
[0008] 步驟b :選取與臺風強度變化相關的環(huán)境預測因子，并計算和提取環(huán)境預測因子 相關的參數(shù)數(shù)據(jù)；
[0009] 步驟C :建立多元線性回歸模型，將歷史臺風數(shù)據(jù)的環(huán)境預測因子相關的參數(shù)數(shù) 據(jù)帶入多元線性回歸模型進行回歸模型訓練，根據(jù)訓練結果得出臺風強度預測方程，并根 據(jù)臺風強度預測方程計算臺風強度。
[0010] 本發(fā)明實施例采取的技術方案還包括：所述步驟a還包括：將歷史臺風數(shù)據(jù)按照 臺風發(fā)生的起始時間以及臺風名稱和/或臺風種類進行分類，并按照時間順序進行排序。
[0011] 本發(fā)明實施例采取的技術方案還包括：所述步驟a還包括：將已排好序的臺風數(shù) 據(jù)記錄分類，將一部分臺風數(shù)據(jù)作為訓練樣本，并將另一部分臺風數(shù)據(jù)作為檢驗樣本；在所 述步驟C中，所述將歷史臺風數(shù)據(jù)的環(huán)境預測因子相關的參數(shù)數(shù)據(jù)帶入多元線性回歸模型 進行回歸模型訓練具體為：將訓練樣本的環(huán)境預測因子相關的參數(shù)數(shù)據(jù)帶入多元線性回歸 模型進行回歸模型訓練。
[0012] 本發(fā)明實施例采取的技術方案還包括：在所述步驟c中，所述臺風強度預測方程 為：
[0013] y = b〇+b1x1+b2x2+***+bpx p
[0014] 其中，臺風強度變化值為y，xl，x2…xp為p個環(huán)境預測因子，且p = 24, b0, bl… bp為已知常數(shù)系數(shù)。
[0015] 本發(fā)明實施例采取的技術方案還包括：所述步驟c后還包括：將多元線性回歸模 型訓練出的臺風數(shù)據(jù)與檢驗樣本的臺風數(shù)據(jù)進行比對，比較臺風強度預報誤差的大小，判 斷多元線性回歸模型的優(yōu)劣。
[0016] 本發(fā)明實施例采取的技術方案還包括：所述環(huán)境預測因子包括：風暴潛勢P0T、 P0T 2、200-850hpa垂直風切變SHR、500-850hpa垂直風切變SHR、12小時臺風強度變化、儒略 日、200hpa溫度、200hpaU風、850hpa垂直渦度、500hpa垂直渦度、垂直風切變與初始風暴煒 度乘積SHR*sin、200hpa水平散度、初始臺風強度、臺風中心氣壓、煒度、經度、風暴移動速 度SPD、海陸比、海水溫度、850-700hpa相對濕度、500-300hpa相對濕度、500-850hpa煒向風 切變、200-850hpa煒向風切變及水汽通量。
[0017] 本發(fā)明實施例采取的另一技術方案為：一種臺風強度預報系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)統(tǒng)計模 塊、數(shù)據(jù)提取模塊和數(shù)據(jù)計算模塊，所述數(shù)據(jù)統(tǒng)計模塊用于統(tǒng)計歷史臺風數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)提 取模塊用于選取與臺風強度變化相關的環(huán)境預測因子，并計算和提取環(huán)境預測因子相關的 參數(shù)數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)計算模塊用于建立多元線性回歸模型，將歷史臺風數(shù)據(jù)的環(huán)境預測因 子相關的參數(shù)數(shù)據(jù)帶入多元線性回歸模型進行回歸模型訓練，根據(jù)訓練結果得出臺風強度 預測方程，并根據(jù)臺風強度預測方程計算臺風強度。
[0018] 本發(fā)明實施例采取的技術方案還包括：還包括數(shù)據(jù)分類模塊和模型判斷模塊，所 述數(shù)據(jù)分類模塊用于將歷史臺風數(shù)據(jù)按照臺風發(fā)生的起始時間以及臺風名稱和/或臺風 種類進行分類，按照時間順序進行排序，將已排好序的臺風數(shù)據(jù)記錄分類，將一部分臺風數(shù) 據(jù)作為訓練樣本，并將另一部分臺風數(shù)據(jù)作為檢驗樣本；所述模型判斷模塊用于將多元線 性回歸模型訓練出的臺風數(shù)據(jù)與檢驗樣本的臺風數(shù)據(jù)進行比對，比較臺風強度預報誤差的 大小，判斷多元線性回歸模型的優(yōu)劣。
[0019] 本發(fā)明實施例采取的技術方案還包括：所述臺風強度預測方程為：
[0020] y = b〇+b1x1+b2x2+***+bpx p
[0021] 其中，臺風強度變化值為y，xl，x2…xp為p個環(huán)境預測因子，且p = 24, b0, bl… bp為已知常數(shù)系數(shù)。
[0022] 本發(fā)明實施例采取的技術方案還包括：所述環(huán)境預測因子包括：風暴潛勢P0T、 P0T 2、200-850hpa垂直風切變SHR、500-850hpa垂直風切變SHR、12小時臺風強度變化、儒略 日、200hpa溫度、200hpaU風、850hpa垂直渦度、500hpa垂直渦度、垂直風切變與初始風暴煒 度乘積SHR*sin、200hpa水平散度、初始臺風強度、臺風中心氣壓、煒度、經度、風暴移動速 度SPD、海陸比、海水溫度、850-700hpa相對濕度、500-300hpa相對濕度、500-850hpa煒向風 切變、200-850hpa煒向風切變及水汽通量。
[0023] 本發(fā)明實施例的臺風強度預報方法及系統(tǒng)基于多元線性回歸模型，利用歷年的歷 史臺風數(shù)據(jù)和多個環(huán)境預測因子來預測估計未來一定時間內的臺風強度變化情況，本發(fā)明 可預測所有類型的臺風而不僅僅預測海盆臺風，預測范圍更為廣闊，環(huán)境預測因子的選取 更為全面，提高臺風強度預報的準確性，對臺風強度預報業(yè)務以及人民財產安全起到重大 意義。
【附圖說明】
[0024] 圖1是本發(fā)明實施例的臺風強度預報方法的流程圖；
[0025] 圖2是本發(fā)明實施例的臺風強度預報系統(tǒng)的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0026] 為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0027] 請參閱圖1，是本發(fā)明實施例的臺風強度預報方法的流程圖。本發(fā)明實施例的臺風 強度預報方法包括以下步驟：
[0028] 步驟100:統(tǒng)計歷史臺風數(shù)據(jù)，將歷史臺風數(shù)據(jù)按照臺風發(fā)生的起始時間、臺風名 稱和/或臺風種類進行分類，并按照時間順序進行排序；
[0029] 在步驟100中，本發(fā)明實施例以統(tǒng)計2000年-2014年的歷史臺風數(shù)據(jù)為例，在實 際應用中，本發(fā)明并不限定歷史臺風數(shù)據(jù)的年限；按照時間順序進行排序具體包括：按照 時間順序由近及遠或由遠及近進行排序。
[0030] 步驟200 :將已排好序的臺風數(shù)據(jù)記錄分類，將一部分臺風數(shù)據(jù)作為訓練樣本，并 將另一部分臺風數(shù)據(jù)作為檢驗