人工神经网络在盛夏高温预报中的应用.pdf

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1、安徽农业科学，JournalofAnhuiAgri．Sei．2013，41(34)：13286—13289责任编辑范世群责任校对况玲玲人工神经网络在盛夏高温预报中的应用魏邦宪，高付军，刘莉丽(1．陇南市气象局，甘肃陇南746o00；2．文县气象局，甘肃文县746400)摘要采用动态学习率BP算法的人工神经网络，利用ECMWF模式的数值预报产品，建立了陇南市各县站点的中、短期(24～168h时效)日最高温度的预报模型，并对该模型在2012年6月～2012年8月的试用结果进行了检验评估。关键词神经网络；BP；最高温度；预报模型中图分类号S163文献标识

2、码A文章编号0517—6611(2013)34—13286—04OnTemperatureMid-termForecastingMethodWEIBang-xianetal(MeteorologicalBureauofLongnanCity，Longnan，Gansu746000)AbstractBasedonECWMFnumericalproducts，usingBPAlgorithminArtificialNeuralNetworks，theforecastmodelisestablishedforfore—eastshort—term(24一

3、t68h)highesttemperatureinWudou，andthemodelistestedandevaluatedduringJunetoAugustin2008．KeywordsNeuralnetworks；BP；Highesttemperature；Forecastingmodel持续的高温天气，会导致农业抗旱及防暑降温用电需求1预报因子的选取剧增；高温天气是空调机的促销动力，商场、家用等空调机的以甘肃省陇南市武都地区2009年5月～2013年5月的激增，加剧了供电的紧张。高温天气对人体健康也极为不逐日最高气温作为预报量，选用国家局下

4、发的ECMWF格点利，会严重阻碍人体热平衡调节功能的正常进行，当气温持数据，调选出各站点周边10×10的格点数据。续高于皮肤温度时，容易引起中暑甚至死亡。高温天气可影收集ECMWF模式数值预报中的2009年5月一2013年响农作物的开花授粉，造成空壳猛增，加速植株蒸腾，破坏水5月的部分资料，分别对预报量与500hPa高度场、散度场、分代谢活动而发生萎谢；在农作物生长后期使作物逼热而粒相对湿度、850hPa温度场、垂直速度和涡度场，以及海平面重减轻等。持续的高温天气还会给交通安全带来隐患，对气压等168h预报场作相关格点的普查，并利用统计中相关畜、禽

5、、水产等养殖行业造成一定的损害等。因此，在盛夏预系数的运算公式对所有要素的168h预报与其预报当天的真报高温天气也就成了夏季天气预报中的一个重要环节。实值作相关分析，选取相关系数最高格点的数据作为初选因人工神经网络的意义在于试图让计算机模仿人脑的形子，公式为：象思维功能。它是由简单元件广泛相互链接而成的复杂网∑(一)(Y一Y)络系统，反映了人脑功能的若干基本特征，但并非神经系统r=—_=二i=二l二=二二==二二二=二=(1)，n的逼真描写，而只是一种抽象的数学模型。其实质是一门非√(一)(Y一Y)线性科学，它具有并行处理、容错性、自学习功能，有别

6、于传式中，n为样本量，为当天最高温度的真实值，Y为某一因子统的统计方法。BP神经网络是一种误差反传向前网络，的预报量。从中选取相关系数r>0．8的9个因子作为预报是目前气象预报研究中应用较为普遍的一种，由于气象要素因子。之间也存在着很大的非线性，天气预报业务中已有人开始进2神经网络预报模型的建立行人工神经网络预报方法的研究。神经网络系统是由大量的、同时也是很简单的神经元在所有建立神经网络的程序中，Matlab神经网络工具箱广泛地互相链接而形成的复杂网络系统。它反映了人脑功(NeuralNetworkToolbox)以神经网络理论为基础，用Matla

7、b能的许多特性，但它并不是人脑神经网络系统的真实写照，的语言构造出各种神经网络激活函数、训练函数及各种网络而只是对其作某种简化、抽象和模拟；神经网络系统是一个集成块等。其设计者通过对激活函数、网络函数等的调用，高度复杂的非线性动力学系统。虽然每个神经元的结构和仅需写很少的源代码，即可完成必须的科学计算。根据各种功能十分简单，但由大量神经元构成的网络系统的行为却是典型的修正网络权值的规则，配合网络的训练过程，用Mat—丰富多彩和十分复杂的。笔者将利用神经网络中的BP算lab编写出各种网络设计与训练的子程序，网络的设计者可法对已选取的预报因子进行计算，

8、得出预报模型。以根据自己的需要去调用工具箱中有关神经网络的设计训最初由Werbos开发的反向传播训练算法是一种迭代梯练程序