一种基于迁移学习和长短期记忆神经网络的降水预报方法

黄天文, 焦飞, 伍志方

暴雨灾害 ›› 2024, Vol. 43 ›› Issue (01) : 45-53.

一种基于迁移学习和长短期记忆神经网络的降水预报方法

  • 黄天文, 焦飞, 伍志方
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摘要

为给智能网格强降水预报提供客观参考,提出了一种基于迁移学习和长短期记忆神经网络(LSTM)的降水预报方法。迁移学习是一种机器学习方法,可将源域学习到的知识迁移到目标域中以应用;LSTM是一种可以处理序列数据中的长期依赖关系的深度学习模型。基于2009—2022年广东省肇庆市6个国家气象观测站逐小时雨量、气温、气压、相对湿度、风向和风速的观测资料,以肇庆高要国家气象观测站作为目标域,其它5个国家气象观测站作为源域,利用迁移学习方法对目标域有缺失值的观测资料进行订正,使目标域形成完整的训练样本;然后,利用深度学习方法,对目标域分别建立单变量LSTM日雨量预报模型和多变量LSTM小时雨量预报模型;最后,对目标域2022年日雨量与小时雨量进行预报,与对应实况对比。结果表明:(1)单变量LSTM预报方法在1—2月、6月、10—12月的24 h晴雨预报准确率在80%以上,多变量LSTM预报方法在3月、6月、8月、12月的1 h晴雨预报准确率在80%以上。(2)单变量LSTM预报方法仅6月能预报出24 h雨量在50 mm以上的强降水,多变量LSTM预报方法在3月、5月、6—8月能预报出1 h雨量在20 mm以上的强降水,其中3月和6月的小时雨量预报TS评分高于25%。

关键词

降水预报 / 时间序列 / 迁移学习 / LSTM / 深度学习

中图分类号

P457.6 / TP18

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黄天文, 焦飞, 伍志方. 一种基于迁移学习和长短期记忆神经网络的降水预报方法. 暴雨灾害. 2024, 43(01): 45-53

基金

国家重点研发计划项目(2019YFC1510400);; 广东省气象局科学技术研究项目(GRMC2020M21);广东省气象局科技创新团队(GRMCTD202004);; 广东省肇庆市气象局科技创新团队(C202202)

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