基于EEMD-LSTM模型的天山北坡经济带年降水量预测

作     者：杨倩 秦莉 高培 张瑞波 YANG Qian;QIN Li;GAO Pei;ZHANG Ruibo

作者机构：中国气象局气象干部培训学院新疆分院新疆乌鲁木齐830013 中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所新疆乌鲁木齐830002 

出 版 物：《干旱区研究》 (Arid Zone Research)

年 卷 期：2021年第38卷第5期

页      面：1235-1243页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070601[理学-气象学] 0706[理学-大气科学] 0816[工学-测绘科学与技术] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：中国沙漠气象科学研究基金(Sqj2013005) 国家自然科学基金(41805130,41975110) 新疆维吾尔自治区重点实验室开放课题(2019D04002) 新疆维吾尔自治区天山青年计划(2020Q026) 新疆维吾尔自治区天山雪松计划(2019XS12) 

主　　题：集合经验模态分解 长短期记忆网络 年降水量 预测 

摘      要：降水量预测是现代气候预测业务的核心和难点。耦合模型在新疆降水量预测的研究应用屈指可数,因此,通过尝试建立集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)和长短期记忆神经网络(Long Short-Term Memory Network,LSTM)的耦合模型对天山北坡经济带降水量进行预测研究。将1965-2019年天山北坡经济带共55 a的年降水量数据进行EEMD分解,转换成4个平稳分量和趋势项,通过谱分析得出各个分量的准周期,为后续训练LSTM模型提供基础。根据EEMD分解后的各分量训练得出LSTM网络模型并利用该模型进行研究区降水量预测。结果表明:EEMD-LSTM耦合模型预测2010-2019年天山北坡经济带降水量的平均相对误差为13.38%,均方根误差为38.03 mm,认为EEMD-LSTM耦合模型对天山北坡经济带降水量预测精度较好。利用EEMD-LSTM耦合模型预测2020-2029年天山北坡经济带年降水量,其中有6 a降水偏多,4 a降水偏少,2025年可能为极端湿润年,降水偏多超过20%;而2021年为极端干旱年,降水量预计低于200 mm。本文探索了干旱区降水量预测的新方法,并为气象防灾减灾工作提供参考依据。