陳靜

【摘 要】天氣預(yù)報(bào)中數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的運(yùn)用，為天氣預(yù)報(bào)提供了可靠的數(shù)據(jù)支持，極大地提高天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)也會(huì)越來(lái)越完善，將會(huì)在天氣預(yù)報(bào)中發(fā)揮更加重要的作用，進(jìn)而為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民生活的質(zhì)量提高起到重要的智力支撐意義。

【關(guān)鍵詞】天氣預(yù)報(bào) 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù) 準(zhǔn)確率

1天氣預(yù)報(bào)中數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的運(yùn)用

1.1天氣預(yù)報(bào)工作

天氣預(yù)報(bào)是一項(xiàng)以熱力學(xué)和大氣動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)，集判斷推理和計(jì)算的重要工作。天氣預(yù)報(bào)人員根據(jù)初始場(chǎng)的天氣資料，根據(jù)氣象學(xué)的預(yù)報(bào)方法和相關(guān)知識(shí)，再結(jié)合天氣預(yù)報(bào)工作人員的經(jīng)驗(yàn)，從而預(yù)測(cè)和推動(dòng)未來(lái)的天氣情況。但是天氣預(yù)報(bào)工作人員的經(jīng)驗(yàn)具有很多的不確定性，在很大程度上會(huì)影響天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。在天氣預(yù)報(bào)中運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，可以通過(guò)數(shù)理統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)挖掘方法，科學(xué)分析歷史資料，從而挖掘有價(jià)值的信息，提高天氣預(yù)報(bào)的科學(xué)性和合理性。

1.2資料準(zhǔn)備工作

要進(jìn)行天氣預(yù)報(bào)，首先需要有初始場(chǎng)資料，例如根據(jù)今天夜間22點(diǎn)高空、地面大氣層變化等多種初始場(chǎng)資料，科學(xué)預(yù)測(cè)明天的天氣狀況。運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)科學(xué)預(yù)報(bào)天氣，其數(shù)據(jù)源必須是龐大的，如果數(shù)據(jù)資料較少，再進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘基本上沒(méi)有什么意義，并且大氣運(yùn)動(dòng)過(guò)程非常復(fù)雜，不可能根據(jù)一兩個(gè)數(shù)據(jù)資源就來(lái)預(yù)測(cè)。因此，在使用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)之前，要準(zhǔn)備大量的歷史數(shù)據(jù)，從而使天氣預(yù)報(bào)更加可信、更加準(zhǔn)確，有效地適應(yīng)社會(huì)發(fā)展和居民生活的需要。

1.3數(shù)據(jù)清洗工作

氣象信息處理系統(tǒng)中包含的資料非常多，不需要將所有這些資料用于數(shù)據(jù)挖掘，因此要適當(dāng)對(duì)這些數(shù)據(jù)資源進(jìn)行篩選，提高工作效率，減輕工作量。例如，經(jīng)過(guò)篩選，最終選擇出地面部分的天氣預(yù)報(bào)因子：露點(diǎn)、低云狀、10小時(shí)降水、5小時(shí)變壓、風(fēng)向、海平面氣壓、總云量；高壓部分天氣預(yù)報(bào)因子：風(fēng)向、溫度露點(diǎn)差。

1.4數(shù)據(jù)挖掘過(guò)程

1.4.1挖掘總云量知識(shí)

在氣象學(xué)中，云量主要分為0、1、2、、、、、、10這十一個(gè)等級(jí)，在氣象信息處理系統(tǒng)中，0還可以表示數(shù)據(jù)丟失或者沒(méi)有觀測(cè)數(shù)據(jù)。從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取大雨發(fā)生之前10小時(shí)的總云量數(shù)據(jù)。從全省36站點(diǎn)中選擇幾個(gè)。大雨發(fā)生之間的12個(gè)小時(shí)中，天空烏云密布（即總云量為10）的次數(shù)約占50%，在總體云量較少的情況，大雨發(fā)生的概率較低。根據(jù)36個(gè)站點(diǎn)的總云量數(shù)據(jù)，云量大于6的約占63%，進(jìn)一步挖掘，在大雨發(fā)生之前，4個(gè)相鄰站點(diǎn)附件的云量超過(guò)7，云量等級(jí)超過(guò)7，下大雨的概率就比較大，因此天氣預(yù)報(bào)會(huì)顯示陰雨天氣。

1.4.2挖掘云狀知識(shí)

云主要有低云、中云和高云三種，每種云又具有很多不同的類(lèi)型，而這些信息中是否含有有價(jià)值的信息，在氣象信息處理系統(tǒng)中運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。

這些站點(diǎn)在大雨發(fā)生之間的12個(gè)小時(shí)中，低云一共出現(xiàn)1157次，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，大雨發(fā)生之前，低云出現(xiàn)的頻率很高，同樣，卷云類(lèi)型的高云出現(xiàn)1176次，這說(shuō)明，大雨發(fā)生之前經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)卷云。根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)結(jié)果可以推測(cè)，在大雨來(lái)臨之前，通常會(huì)出現(xiàn)卷云和層云。

1.4.3根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘知識(shí)進(jìn)行天氣預(yù)報(bào)

云量和云狀是最主要的兩個(gè)氣象因素，根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘的云量和云狀的知識(shí)，可以對(duì)大雨的發(fā)生情況進(jìn)行預(yù)報(bào)。在進(jìn)行天氣預(yù)報(bào)時(shí)，選擇08和20時(shí)的氣象信息處理系統(tǒng)的地面資料作為氣象預(yù)報(bào)的初始場(chǎng)，從系統(tǒng)中挖掘10小時(shí)降水、云狀和云量資料。首先，在氣象信息處理系統(tǒng)中檢索各個(gè)站點(diǎn)的云狀和云量資料，查看低云的類(lèi)型是否是層云，查看云量等級(jí)是否超過(guò)6，如果兩者都滿足，可以預(yù)測(cè)該站點(diǎn)附近發(fā)生大雨的可能性比較大，然后再查看這些站點(diǎn)是否相鄰或者連接成片，再預(yù)測(cè)是否會(huì)發(fā)生降水。

2提高天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率的建議

2.1做好天氣圖的基礎(chǔ)分析

依據(jù)數(shù)據(jù)信息的預(yù)測(cè)方式在天氣預(yù)報(bào)工作中的地位愈發(fā)重要，預(yù)報(bào)員也越來(lái)越依賴計(jì)算機(jī)做出的預(yù)報(bào)結(jié)果，這種工作方式已成為當(dāng)前主要的天氣預(yù)報(bào)模式。但是現(xiàn)代天氣預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)仍舊是依靠人工做出的天氣預(yù)報(bào)圖，這體現(xiàn)了人們思維的重要性。在天氣學(xué)尚處于發(fā)展初期的1826年，我國(guó)的氣象工作者就已經(jīng)開(kāi)始手工繪制天氣圖并利用外推法嘗試進(jìn)行天氣的預(yù)報(bào)工作；1920年，挪威氣象學(xué)家威爾海姆·皮葉克涅斯通過(guò)分析天氣圖發(fā)現(xiàn)的鋒面理論，至今仍是常規(guī)天氣預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)理論之一。在日常的天氣預(yù)報(bào)中，要以天氣圖為基礎(chǔ)，重視地面、邊界層和高層氣象資料的整合與處理，從而提高天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。此外，在進(jìn)行極端災(zāi)害天氣預(yù)警時(shí)，還要充分考慮動(dòng)力氣象分子和熱力氣象條件，從而達(dá)到對(duì)產(chǎn)生災(zāi)害性天氣條件的全面分析。

2.2充分利用MICAPS系統(tǒng)

MICAPS系統(tǒng)是現(xiàn)代化人機(jī)交互信息處理和預(yù)報(bào)分析系統(tǒng)，也是預(yù)報(bào)人員經(jīng)常使用的預(yù)報(bào)系統(tǒng)，匯集了許多氣象分析要素，包括地面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、高空監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、衛(wèi)星云圖、各地天氣圖和計(jì)算機(jī)分析結(jié)果等。這些數(shù)據(jù)和信息的集成，為全方面做好天氣預(yù)報(bào)和提高預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率有著重要的參考作用。通過(guò)長(zhǎng)期的使用發(fā)現(xiàn)，MICAPS系統(tǒng)中的短期降水預(yù)報(bào)和晴雨預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率特別高，尤其是預(yù)報(bào)某地區(qū)的降水量達(dá)到中雨及以上時(shí)，地區(qū)有很大的可能出現(xiàn)降水。近期MICAPS4.0正式啟動(dòng)開(kāi)發(fā)工作，預(yù)計(jì)明年汛期能正式投入使用，是當(dāng)前我國(guó)氣象現(xiàn)代化建設(shè)的重點(diǎn)，MICAPS4.0版本不僅能大幅度提升系統(tǒng)的性能，還能提高工作效率和預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率。

2.3加強(qiáng)數(shù)值預(yù)報(bào)和基礎(chǔ)理論研究

應(yīng)加強(qiáng)檢驗(yàn)和評(píng)估主要數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)模式，通過(guò)分析同一模式對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)預(yù)報(bào)的穩(wěn)定性和不同模式的差別、傾向性等問(wèn)題，逐漸形成模式評(píng)估業(yè)務(wù)指導(dǎo)產(chǎn)品；組織開(kāi)發(fā)數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品解釋方法，建立不同類(lèi)型天氣的動(dòng)力預(yù)報(bào)模式，加強(qiáng)數(shù)值預(yù)報(bào)訂正研究，建立與上級(jí)指導(dǎo)預(yù)報(bào)產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的訂正方法，預(yù)報(bào)員將日常經(jīng)驗(yàn)固化和完善后應(yīng)用于具有本地特色的各類(lèi)數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品，并減少或消除訂正預(yù)報(bào)的主觀隨意性，逐步擺脫半主觀、半經(jīng)驗(yàn)的定性描述為主的天氣預(yù)報(bào)制作方，突破基礎(chǔ)理論研究，提高預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率。

3結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，當(dāng)前人們對(duì)于天氣預(yù)報(bào)和天氣原理的認(rèn)識(shí)還處于初級(jí)階段，目前的天氣預(yù)報(bào)技術(shù)正處于發(fā)展階段，各種新資料、新方法層出不窮。只要我們潛心研究天氣學(xué)基礎(chǔ)原理，努力開(kāi)發(fā)各種天氣模型，并逐漸應(yīng)用到天氣預(yù)報(bào)實(shí)踐當(dāng)中，我們就一定能夠攻克天氣預(yù)報(bào)的難關(guān)，大幅度地提高天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率。

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