基于大数据分析下的气候模型
发布时间：2021-07-09 10:21
为研究全球变暖与极寒天气间的关系,对加拿大13个省代表性测站10年的观测数据进行时空变化趋势分析,采用经验正交函数（EOF）寻找海洋表面温度历史数据的变化规律。另外利用BP神经网络建立了年平均温度、日降水量与地球吸热、散热、海表面温度、当地纬度间的关系,预测未来25年气候的变化,并建立了"极寒天气"与气候变化的关系模型。研究表明:高纬度地区温度、降水量普遍较低,同经度地区的温度差异较小且降水量变化不大;加拿大地区温度呈周期性变化,符合北半球的季节变化特征;北大西洋的东部与其他海洋的温度是反相关的,西太平洋南北回归线附近的海洋表面温度升高;"极寒天气"出现频率与气候变化有一定关系,局地极寒现象与全球变暖的大趋势并不矛盾。本研究为人们认识和理解"全球变暖"提供了一个新的思路。
【文章来源】：海洋科学. 2020,44(10)北大核心
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
全球的海温变化趋势图
式中:T表示年平均温度,℃;P表示日降水量,单位mm;A表示吸热,单位J;D表示散热,单位J;S表示海表面温度,单位℃;L表示当地纬度,单位为度。该网络结构共设有9个隐藏层及2个输出层,输入包含地球吸热、散热、海表面温度、当地纬度这4个特征值,输出包含年平均温度及日降水量这2个特征值,迭代次数设置为1 000次,学习率设为0.01,且当均方根误差小于0.001时停止训练。本研究中的样本为散布在全球范围内的285个地点,并将其中的80%作为训练集,余下的20%作为测试集。
加拿大地区按省份分为13个区域(图1),因为每个区域的纬度跨度不是太大,对温度影响较小,在每个区域内选择1个测站(资料缺失不超过5%)作为该地区的代表性测站,利用这些测站的2009—2018年的10年温度资料(对于测站数据缺失,采用插值处理的方法对资料进行补全)对加拿大地区温度的时空变化问题进行探讨。在保证资料的连续性后,对温度的空间分布进行分析,计算出各地区的年平均最高温、最低温、年平均温度绘制成加拿大地区温度的空间分布表(表1),结合图表可以看出,加拿大地区,最高温位于ON省,最低温位于NT省,高纬度地区温度普遍较低,同经度地区的温度差异较小,北大西洋附近的3个省份受气流影响较大。为了更直观地分析温度与空间位置的关系,我们按照先经度后纬度的排序方式,对13个区域进行排序,绘制出温度与13个省的关系图(图2),从图中可以看出,最高温度从BC省到NB省没有太大差别,符合同一纬度的温度状况,但在NS省开始降温,可能是受北大西洋暖流的影响,后4个省开始升温,在NU省又下降至13个省的年最高温中的最低温(纬度较高)。年平均温度,ON省最高,NU省最低,符合经纬度的变化,但在最低温度13个省的变化幅度较大,受北大西洋暖流的影响,NS省最低温是13个省最大的,我们可以看出同经度地区的温度变化不是太大,但跨纬度地区温度差异大,NS省因为受北大西洋暖流影响,全年最高温,最低温以及平均温度的变化幅度不是太大,适合人们居住,NU省是13个省中温度最低的,与之相反的是ON省是13个省份中温度最高的,他们都与哈德森湾相连,是否受哈德森湾的影响还需进一步讨论。柱状图为13个省的年平均总降水量,可以看出,同一经度的降水量变化不大,受北大西洋暖流的影响,QC、NB、NS、PE省降水量充沛,高纬度地区,降水量较少。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Max-Stable模型的海河流域气候极值变化特征[J]. 李帅,王怀军,潘莹萍. 南水北调与水利科技(中英文). 2020(02)
[2]全球变暖停滞的研究进展回顾[J]. 徐一丹,李建平,汪秋云,林霄沛. 地球科学进展. 2019(02)
[3]基于灰色-BP神经网络的福州市年平均气温预测模型[J]. 林耿,郑紫微. 河南工程学院学报(自然科学版). 2018(04)
[4]基于小波分析的全球变暖趋势预测[J]. 梁晴,宋彦辰. 农家参谋. 2018(15)
[5]面向海洋数据的复杂网络建模及可视化分析[J]. 孙鑫,李振华,董军宇,罗新艳,杨玉婷. 系统仿真学报. 2018(07)
[6]1900～2009年全球海表温度异常的时空变化特征分析[J]. 李刚,李崇银,江晓华,张滢,刘凯,谭言科,白涛. 热带海洋学报. 2015(04)
[7]全球海表温度变化特征分析[J]. 董雷娟,李洪平. 地理空间信息. 2013(05)
[8]基于历史和卫星资料的中国近海海表面温度长期变化趋势的综合分析[J]. 孟庆佳,施建伟,刘娜,王凡. 海洋科学. 2011(12)
[9]对稳定浓度目标下温室气体排放路径的探讨[J]. 刘嘉,陈文颖,刘德顺. 中国人口.资源与环境. 2011(08)
[10]气候灾害预测模型的应用[J]. 谢定升,纪忠萍,曾琮. 自然灾害学报. 2003(04)
博士论文
[1]基于热收支分析的海气热通量物理约束机制研究[D]. 宋翔洲.中国海洋大学 2012
硕士论文
[1]遗传算法优化的BP神经网络在多模式集成预报的应用研究[D]. 雷彦森.南京信息工程大学 2018
[2]渭河流域宝鸡段径流变化趋势及预测研究[D]. 周俊杰.浙江工业大学 2017
本文编号：3273566
【文章来源】：海洋科学. 2020,44(10)北大核心
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
全球的海温变化趋势图
式中:T表示年平均温度,℃;P表示日降水量,单位mm;A表示吸热,单位J;D表示散热,单位J;S表示海表面温度,单位℃;L表示当地纬度,单位为度。该网络结构共设有9个隐藏层及2个输出层,输入包含地球吸热、散热、海表面温度、当地纬度这4个特征值,输出包含年平均温度及日降水量这2个特征值,迭代次数设置为1 000次,学习率设为0.01,且当均方根误差小于0.001时停止训练。本研究中的样本为散布在全球范围内的285个地点,并将其中的80%作为训练集,余下的20%作为测试集。
加拿大地区按省份分为13个区域(图1),因为每个区域的纬度跨度不是太大,对温度影响较小,在每个区域内选择1个测站(资料缺失不超过5%)作为该地区的代表性测站,利用这些测站的2009—2018年的10年温度资料(对于测站数据缺失,采用插值处理的方法对资料进行补全)对加拿大地区温度的时空变化问题进行探讨。在保证资料的连续性后,对温度的空间分布进行分析,计算出各地区的年平均最高温、最低温、年平均温度绘制成加拿大地区温度的空间分布表(表1),结合图表可以看出,加拿大地区,最高温位于ON省,最低温位于NT省,高纬度地区温度普遍较低,同经度地区的温度差异较小,北大西洋附近的3个省份受气流影响较大。为了更直观地分析温度与空间位置的关系,我们按照先经度后纬度的排序方式,对13个区域进行排序,绘制出温度与13个省的关系图(图2),从图中可以看出,最高温度从BC省到NB省没有太大差别,符合同一纬度的温度状况,但在NS省开始降温,可能是受北大西洋暖流的影响,后4个省开始升温,在NU省又下降至13个省的年最高温中的最低温(纬度较高)。年平均温度,ON省最高,NU省最低,符合经纬度的变化,但在最低温度13个省的变化幅度较大,受北大西洋暖流的影响,NS省最低温是13个省最大的,我们可以看出同经度地区的温度变化不是太大,但跨纬度地区温度差异大,NS省因为受北大西洋暖流影响,全年最高温,最低温以及平均温度的变化幅度不是太大,适合人们居住,NU省是13个省中温度最低的,与之相反的是ON省是13个省份中温度最高的,他们都与哈德森湾相连,是否受哈德森湾的影响还需进一步讨论。柱状图为13个省的年平均总降水量,可以看出,同一经度的降水量变化不大,受北大西洋暖流的影响,QC、NB、NS、PE省降水量充沛,高纬度地区,降水量较少。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Max-Stable模型的海河流域气候极值变化特征[J]. 李帅,王怀军,潘莹萍. 南水北调与水利科技(中英文). 2020(02)
[2]全球变暖停滞的研究进展回顾[J]. 徐一丹,李建平,汪秋云,林霄沛. 地球科学进展. 2019(02)
[3]基于灰色-BP神经网络的福州市年平均气温预测模型[J]. 林耿,郑紫微. 河南工程学院学报(自然科学版). 2018(04)
[4]基于小波分析的全球变暖趋势预测[J]. 梁晴,宋彦辰. 农家参谋. 2018(15)
[5]面向海洋数据的复杂网络建模及可视化分析[J]. 孙鑫,李振华,董军宇,罗新艳,杨玉婷. 系统仿真学报. 2018(07)
[6]1900～2009年全球海表温度异常的时空变化特征分析[J]. 李刚,李崇银,江晓华,张滢,刘凯,谭言科,白涛. 热带海洋学报. 2015(04)
[7]全球海表温度变化特征分析[J]. 董雷娟,李洪平. 地理空间信息. 2013(05)
[8]基于历史和卫星资料的中国近海海表面温度长期变化趋势的综合分析[J]. 孟庆佳,施建伟,刘娜,王凡. 海洋科学. 2011(12)
[9]对稳定浓度目标下温室气体排放路径的探讨[J]. 刘嘉,陈文颖,刘德顺. 中国人口.资源与环境. 2011(08)
[10]气候灾害预测模型的应用[J]. 谢定升,纪忠萍,曾琮. 自然灾害学报. 2003(04)
博士论文
[1]基于热收支分析的海气热通量物理约束机制研究[D]. 宋翔洲.中国海洋大学 2012
硕士论文
[1]遗传算法优化的BP神经网络在多模式集成预报的应用研究[D]. 雷彦森.南京信息工程大学 2018
[2]渭河流域宝鸡段径流变化趋势及预测研究[D]. 周俊杰.浙江工业大学 2017
本文编号：3273566
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/qxxlw/3273566.html
