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1、人工智能技术在热带气旋预报中的应用—台风预报专家系统的设计与实现第19卷第2期2002年5月海洋预报MARINEFORECASTSVoI】9.No2M.2002人工智能技术在热带气旋预报中的应用台风预报专家系统的设计与实现方翔季良达马毓倩(国家卫星气象中心北京)(渤海石油设计公司塘沽)摘要随着人工智能技术的发展使得利用计算机的高速度,高教率,高准确度等优点,结台人工预报天气的思维过程进行智能化天气预报成为可能.台风预撤专家系统就是一个成功的应用本文对我们进行台风预报的方法进行了阐述,并详细介绍了该专家系统的设计和实现方法.实践表明,台风专家系统预报准确,具有报高的应用价值
2、.关键词:人工智能专家系统i热带气旋:台风预报中图分类号:P456文献标识码:A文章编号:1003—0239(2002)一02—0054一101引言人工智能研究自1956年起以来,取得了长足的进步.特别是6O年代中期专家系统作为人工智能一个应用领域的出现,使得人工智能研究从实验室走向了现实世界.目前,人工智能技术己在许多领域(特别是气象领域)得到了广泛应用.热带气旋是影响我国的主要自然灾害之一,每年都造成数十亿元的经济损失和大量的人员伤亡.如何掌握它的未来发展趋势及早作好防台抗台准各,己成为一个迫在眉睫的问题但预报热带气旋的发展趋势十分复杂需要有丰富经验的专家经过大量综合
3、分析才能实现而大部分受台风影响的部门(如石油,水利,渔业等)和沿海气象台站并不具备这样的专家因此.建立一套智能化的自动预报系统已成为必须为了满足这种需求我们开发了这套台风预报专家系统.2专家系统的定义及系统的总体结构本文于2001年9月21日收到.作者倚介方翔(1972一),男,硕士,主要从事卫星资料的应用和处理■2期方翔等:人工智能技术在热带气旋预报中的应用5521专家系统的基本结构专家系统是目前人工智能中最活跃,最有成效的一个研究领域,它是一种基于知识的系统,它从人类专家那里获得知识,并用来解决只有专家才能解决的困难问题.2.2热带气旋预报专家系统的总体结构热带气旋预
4、报专家系统是一个基于知识的推理系统.主要由两部分构成:知识库和推理机,其中知识库包括:气象因子库,预报规则库,历史个例库,预报个例库等.下图给出了台风预报系统的简要框图.图1台风预报专家系统简要框图3热带气旋预报知识气象预报专家系统是以气象专家知识为基础建立起来的预报系统,知识的多寡优劣决定着系统的成败,因此如何总结经验,寻找规律成为了专家系统的先决条件.经过分析,我们选择了以下一些要素作为热带气旋预报的主要影响因子,同时也是构成我们预报规则的基础.3.1引导气流热带气旋的移动方向,一般都受大范围气流(引导气流)所控制.在北太平洋西部生成的热带气旋.主要受太平洋副热带高气
5、压环流所引导随副高北抬而北抬,西伸而西伸.因此我们把副高作为主要影响因素来考虑.副高北抬,西伸的标志是副高脊线和西脊点(脊线:是副高内偏东风与偏西风的分海洋预报9卷界线.西脊点是588hPa等压线上(500hPa图)偏东风与偏西风的分界处,即588线与副高脊线的交点).同时,台风中心距离588线的距离,也是一个重要因素,一般来说,距离越近.影响越强.我们在预报中所考虑的副高相关因子主要有:?副高脊线位置(脊线中段的纬度和脊线的方位角)的变化情况这是副高南撤或北抬的标志.?副高西脊点位置(西脊点经度)及变化情况这是副高东退或西进的标志.同时当热带气旋移过西脊点时也会受到一定
6、的影响.具体表现为:(1)副高头部为方形时,台风北上,也就是说,台风在副高西侧南风气流的引导下北上.(2)副高头部为尖头时,根据气旋进入的位置分为以下三种情况:A.转向:热带气旋进入槽前西风急流区,迅速向偏东方向移动.B.进入槽区,随系统移动而移动.C.进入槽底.随槽移动.?热带气旋中心距副高边缘的距离一般来说,距离越近,影响越强.?副高周期性变化(包括7d变化,lOd变化,15d变化等.以副高东退或西进,南撤或北抬各5个经纬度为起始单位)3.2西风槽和铸面热带气旋的发展上空对流层上部必须具有反气旋式的多方向外流(即热带云团北侧应为西风),在西北太平洋上,云团北侧的对流层
7、上部的西风经常是由深入到热带的中纬度西风槽提供的.图2为1997年5～7月6个热带风暴在达到热带风暴强度时的对流层上部云导风合成图.图中清楚地显示.在发展的热带气旋的西北侧,存在一个西风槽.因此,西风槽是预测台风未来强度变化的重要因子.同样,锋面云带也是影响热带气旋未来移动方向的重要因子.?如果热带气旋正面与锋面云带中段和北段相遇,气旋将转向东北方向移动.?如果和锋面尾部相遇,气旋将和锋面相向而行,锋面向东.热带气旋向西移动.3.3台风倒槽台风倒槽对台风的移向移遽影响较大,台风往往沿东风引导气流方向移动.3.4海温热带气旋一般
