热带气象学报

北大核心,JST,CSCD扩展版,WJCI,

国内刊号:44-1326/P

国际刊号:1004-4965

热带气象学报杂志2024年第4期:基于FLBO-CatBoost算法的上海长江口区强风潜势预报技术研究

发布日期:

作者:陈诗祺, 张吉, 岳彩军, 沙莎, 黄筱灿

单位:1.上海海洋中心气象台,上海2013062.华东区域相控阵天气雷达应用联合实验室,上海200030

关键词:强对流天气, 机器学习, CatBoost, 强风, 潜势预报

基金:国家自然科学基金项目41875059;国家自然科学基金项目41875071;中国气象局青年创新团队CMA2024QN02;上海台风研究基金TFFJJ202319;中国气象局气象能力提升联合研究专项22NLTSQ005;

选取2015—2021年逐小时0.25 ° ×0.25 ° ERA5再分析资料和上海长江口区5个沿江地面自动气象站观测资料,运用FLBO-CatBoost集成学习算法,将6种强对流指数作为输入因子,实现对强对流影响下的长江口区强风的潜势分类及概率预报,并利用SHAP方法进行输入因子分析。结果表明:通过加入Multi-Class Focal Loss与贝叶斯优化模块,提高了FLBO-CatBoost综合性能,模型筛选的输入因子物理意义较明确,判断7级强风时POD、CSI、FAR均达到0.70,0.67、0.12,判断8级以上强风时分别达到0.97、0.91、0.07,优于其他五种集成学习模型。运用SHAP方法进行重要性排序可知,在水汽、能量、动力等条件方面,模型能起到优秀的影响要素诊断与筛选功能。同时,将对流云团影响下,长江口区7级以上强风概率预报的最优阈值选定为0.5,之后进一步结合个例验证模型对长江口区的强风的可预报性。整体而言,建立的强风预报模型具有一定的业务应用前景。

来源:2024年第4期

《热带气象学报》期刊编辑部

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