天气与短期气候的多元判据综合相似预测方法

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出版者:气象出版社
作者:钟元
出品人:
页数:277
译者:
出版时间:2003-11
价格:45.00元
装帧:
isbn号码:9787502936778
丛书系列:
图书标签:
  • 气象
  • 在在在
  • 天气预测
  • 短期气候
  • 综合预测
  • 多元判据
  • 相似性分析
  • 气候变化
  • 气象学
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  • 机器学习
  • 数值预报
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具体描述

天气与短期气候的多元判据综合相似预测方法 本书聚焦于提升天气和短期气候预测的精度与可靠性,通过深入研究并整合多种关键判据,构建一套更为全面和精细化的预测模型。 天气和短期气候的准确预测,对于防灾减灾、农业生产、交通运输、能源供应以及日常生活都至关重要。然而,传统的预测方法往往侧重于单一或少数几个气象要素,难以全面捕捉复杂多变的地球大气系统。本书的诞生,正是为了应对这一挑战,致力于探索一种能够综合考量多种影响因素的先进预测范式。 核心内容与创新之处: 本书不对既有天气和短期气候预测方法进行简单罗列,而是深入挖掘并重塑了“多元判据综合相似”这一核心概念。我们将预测过程分解为以下几个关键阶段,并在此基础上阐述其创新性: 第一部分:多元判据的识别与量化 识别核心判据: 本书首先对影响天气和短期气候变化的关键判据进行了系统性梳理和深入分析。这些判据不仅包括了传统的温度、湿度、气压、风速、降水等基本要素,更重要的是,我们将研究的触角延伸至更广泛的、能够反映大气系统内在联系和演变机制的指标。 大气动力学判据: 详细探讨了不同尺度上的大气环流异常,例如副热带高压的位置和强度变化、西太平洋副热带高压与季风的相互作用、高空急流的形态和演变、涡旋的生成与发展等。这些动力学特征是影响天气系统移动和强度变化的重要驱动力。 大气热力学判据: 关注大气能量的分布与转化,包括不同层次的大气温度垂直分布、不稳定能量的累积与释放(如CAPE值)、水汽的含量与分布(如水汽通量)、以及地面和不同高度的辐射收支等。这些热力学条件直接影响着对流活动、云的生成和降水的发生。 海洋与陆地相互作用判据: 深入分析了海洋(如海表温度异常、厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)的演变、太平洋年代际振荡(PDO)、北大西洋涛动(NAO)等)和陆地(如土壤湿度、积雪覆盖、植被指数(NDVI)等)对大气的影响。这些次大陆尺度的影响因素能够通过大气能量和水汽的输送,对区域乃至全球的天气和短期气候产生显著的调制作用。 大气化学与粒子判据: 探索了大气中痕量气体、气溶胶及其光学特性(如气溶胶光学厚度AOD)等对太阳辐射吸收和散射的影响,进而影响大气温度和云的形成。特别关注了这些因素在区域性天气事件(如雾霾)中的作用。 地球系统耦合判据: 进一步拓展至地球系统的耦合作用,例如太阳活动对电离层和中高层大气的潜在影响,以及地磁活动与低层大气的可能联系。 量化与表征: 针对上述判据,本书不满足于定性描述,而是着重于如何将其进行有效的量化和表征。这包括: 数据处理与质量控制: 介绍了一系列先进的数据处理技术,以确保来自卫星、地面观测站、雷达、探空仪以及再分析产品等多元数据的准确性和一致性。 特征提取与降维: 采用主成分分析(PCA)、经验正交函数(EOF)分解等方法,从高维度的观测数据中提取出最具代表性的判据特征,减少信息冗余。 多源数据融合: 探讨如何有效融合不同类型、不同分辨率的数据,形成统一的判据集合,以更全面地反映大气系统的状态。 第二部分:相似性度量的构建与优化 相似性度量的数学基础: 本书详细阐述了用于衡量不同时期天气/气候状态之间相似性的数学方法。 统计相似性度量: 引入了如相关系数、欧氏距离、马氏距离、余弦相似度等经典的统计学度量方法,并分析了它们在不同判据上的适用性。 机器学习驱动的相似性度量: 重点介绍了基于机器学习的相似性度量方法,例如利用深度学习模型(如卷积神经网络CNN、循环神经网络RNN、Transformer等)学习判据之间的复杂非线性关系,从而构建更具表征能力的相似性度量。通过训练模型学习“相似”的定义,使得模型能够自动识别相似的天气/气候情景。 时空相似性度量: 考虑到天气和短期气候的空间连续性和时间演变性,本书还探讨了如何构建能够同时考虑空间位置和时间演变的相似性度量,例如基于图神经网络(GNN)的建模方法,将大气系统视为一个相互连接的网络。 优化相似性度量的关键: 判据权重分配: 针对不同的预测目标和区域,如何为不同的判据分配最优的权重,以凸显其在相似性判断中的重要性。这可以通过遗传算法、粒子群优化等启发式算法,或者基于模型训练的自动权重学习来实现。 时间窗口的设定: 相似性判断需要考虑时间上的匹配,如何科学地设定用于比较的“目标事件”和“历史参考事件”的时间窗口,是影响预测效果的关键。本书将探讨如何根据天气系统的演变特征来动态调整时间窗口。 异常性与典型性的平衡: 在相似性度量中,既要考虑与历史典型天气过程的相似性,也要关注与历史上极端或异常天气过程的相似性,因为后者往往更能预示未来可能发生的极端天气。 第三部分:综合相似预测模型的构建与应用 基于相似性检索的预测: 历史相似情景的回溯: 利用构建的多元判据和优化的相似性度量,在海量的历史气象数据中检索与当前大气状态最相似的“历史相似情景”。 情景演变规律的学习: 对检索到的相似情景及其后续的天气/气候演变过程进行学习和分析,提取其普遍的演变规律。 未来情景的预测: 将学习到的演变规律应用于当前大气状态,生成对未来天气和短期气候的预测。 模型集成与融合: 多模型集成: 将基于相似性预测的模型与其他不同物理过程或统计方法驱动的预测模型进行集成,通过“模型平均”或“模型加权”等技术,进一步提高预测的鲁棒性和准确性。 贝叶斯框架下的融合: 运用贝叶斯统计方法,将基于相似性预测的结果与其他预测信息进行融合,提供概率性的预测结论。 模型评估与验证: 多维度评估指标: 采用诸如准确率(Accuracy)、预报技巧得分(如Brier Score, Heidke Skill Score)、连续命中率(CSI)、概率失配率(POF)等多种评估指标,对预测模型的性能进行全面、客观的评价。 跨区域与跨季节验证: 在不同地理区域和不同季节的独立数据集上进行模型验证,确保其普适性和可靠性。 案例分析: 通过对具体的历史天气事件(如台风登陆、极端降水、寒潮爆发等)进行回溯性预测分析,直观展示本方法在实际应用中的优势。 本书的应用价值: 本书提出的“天气与短期气候的多元判据综合相似预测方法”,旨在为气象科研人员、天气预报员和相关行业用户提供一套更为先进和有效的预测工具。其研究成果将有助于: 提升中短期天气预报的精准度: 特别是在对流性天气、短时强降水、局地强对风等难以准确预报的天气现象上,通过综合考量多源信息,有望取得突破。 改善短期气候预测的可靠性: 例如对未来数周至数月的降水、温度趋势的预测,以及对可能出现的暖冬、旱涝等气候异常的预警。 为决策提供更精细化的支撑: 在农业生产(如作物生长适宜期判断、病虫害预警)、水资源管理(如洪水与干旱的预警)、交通调度(如恶劣天气下的通行保障)等领域,提供更准确、更及时的信息,减少灾害损失,提高经济效益。 推动地球系统科学的发展: 促进对大气、海洋、陆地之间复杂相互作用的理解,为构建更精确的地球系统模型提供理论和方法支持。 总之,本书通过对“多元判据综合相似”这一核心理念的深入挖掘和实践,构建了一套能够更全面、更精细地刻画和预测天气与短期气候演变的全新方法论。它不仅是对现有预测技术的补充和发展,更代表着一种面向未来、整合多源信息、追求更高精度和可靠性的预测新方向。

作者简介

目录信息

第一章 多元判据综合相似预测方法的基本原理第二章 短期天气的多元判据综合相似预测模式第三章 大-暴雨天气的多元判据综合相似预测模式第四章 中期天气的多元判据综合相似预测模式第五章 热带气旋路径的多元判据综合相似预测模式第六章 热带气旋风雨影响的多元判据综合相似预测模式第七章 短期气候的多元判据综合相似预测模式第八章 多元判据综合相似预测
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读后感

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用户评价

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仅仅是《天气与短期气候的多元判据综合相似预测方法》这个书名,就足以让我预感到其内容的深刻与前沿。在日益严峻的气候变化和频繁的天气灾害面前,提高天气和短期气候的预测精度,已成为一项紧迫的任务。而传统上,预测方法的局限性往往在于其单一性,难以全面反映地球系统内在的复杂相互作用。因此,“多元判据综合”的思路,在我看来,是突破现有预测瓶颈的关键。它意味着一种汇聚多方智慧、整合多源信息的研究范式。我非常期待书中能够详细介绍作者如何从海量的观测数据、复杂的数值模型、以及先进的统计方法中,挑选出最具有代表性的“判据”,并将其有效地融合。而“相似预测”这个概念,则更是充满了想象空间。它是否是一种基于历史模式识别的学习方法?例如,通过找到与当前天气或气候状况高度相似的历史时期,来推断未来的演变趋势?我迫切希望了解作者是如何定义和量化这种“相似性”,以及如何通过这种方法来提高预测的鲁棒性和准确性,尤其是在一些中小尺度、短时程的强天气事件预测,或者次季节到季节尺度的气候变率预测方面,这种方法是否能带来革命性的进步?

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《天气与短期气候的多元判据综合相似预测方法》——仅仅是这个书名,就足以让我联想到当前气象科学研究的前沿和未来的发展方向。在复杂多变的地球系统中,单一的预测模型往往难以捕捉到所有重要的影响因素,也难以处理不同尺度、不同层面的相互作用。因此,“多元判据综合”的理念,在我看来,是应对这一挑战的关键。它暗示了一种超越传统单一视角的预测框架,鼓励我们将来自不同领域的知识和数据融为一体。我非常好奇,书中将如何界定和选取这些“多元判据”。它们是仅仅局限于气象学范畴内的各种观测数据和模型输出,还是会涵盖更广泛的地球系统科学,例如海洋学、陆地水文学、甚至生物圈的变化?更令我激动的是“相似预测”这一概念。这听起来像是一种基于模式识别和类比推理的预测方法。是否意味着作者提出了一种新的算法,能够从海量的历史数据中,搜索与当前天气或气候状态高度“相似”的模式,并基于这些历史相似模式的演变轨迹来预测未来?我希望书中能深入探讨如何量化这种“相似性”,以及如何有效地利用这些相似信息来构建具有更高精度的预测模型。这种方法是否能够弥补现有模型在某些特定预测场景下的不足,例如对突发性强降水、干旱、或是热浪等极端事件的提前预警?

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这本书的书名,直观地勾勒出了一幅利用多角度信息解决复杂预测难题的蓝图。在天气和短期气候预测这个领域,数据的多样性和模型的复杂性是其天然的属性。任何单一的预测方法,无论其理论基础多么坚实,都可能存在其固有的盲点和适用范围的限制。因此,“多元判据综合”的提法,立刻引起了我极大的兴趣。它预示着作者将要探讨如何将不同性质的预测依据——可能是来自物理模型、统计模型、遥感观测、历史数据、甚至是人工智能的深度学习——有效地整合起来,形成一个更为全面和 robust 的预测体系。我很好奇,在“综合”的过程中,作者将如何处理不同判据之间的相互关系,如何评估它们的权重,以及如何处理它们之间可能存在的矛盾和不确定性。而“相似预测”这个概念,则更加引人遐想。这是否意味着一种从海量历史数据中挖掘“类比”模式的预测方式?例如,通过识别与当前大气环流、海温、地表条件等高度相似的历史时期,来推断未来的天气和气候走向。我期待书中能够详细阐述构建这种“相似性”度量的具体算法,以及如何通过这种方法来提高预测的准确性,尤其是在应对中小尺度、短时程的强对流天气,或者次季节到季节尺度的气候变率预测方面,这种方法是否能带来突破性的进展。

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仅仅从书名《天气与短期气候的多元判据综合相似预测方法》来推断,我便能够想象其内容之丰富与理论之精妙。在当前这个大数据时代,如何有效地从海量、多源、异构的数据中提取有价值的信息,并将其转化为可靠的预测能力,是科研工作者面临的巨大挑战。特别是天气和短期气候这种本身就具有高度非线性和混沌特性的系统,其预测难度更是呈指数级增长。这本书的核心在于“多元判据综合”,这暗示了作者并没有止步于单一的气象模型,而是采取了一种更为宏观和全面的视角。我猜测,书中会详细阐述如何选取、构建以及融合来自不同领域、不同层面的“判据”。这些判据可能包括但不限于:经典的动力学模型参数,例如大尺度环流指数(如ENSO、AO、NAO等)的演变趋势;统计学方法中常用的历史相似年份分析;以及近年来蓬勃发展的机器学习和深度学习模型所揭示的隐藏模式。而“相似预测”这个概念,则更加引发我的兴趣。它究竟是指基于历史数据中与当前情景相似的案例进行推断,还是指通过对不同预测模型输出结果的相似性分析来增强预测的可信度?抑或是将多种预测方法的结果进行加权平均,以期达到“1+1>2”的效果?无论哪种方式,都要求作者在理论层面有深刻的理解,在实践层面有扎实的算法和数据处理能力。我非常期待能够学习到作者在构建这些“相似度”度量以及进行“综合”决策时的具体算法设计和技术细节。

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这本书的书名《天气与短期气候的多元判据综合相似预测方法》听起来就极具深度和前瞻性。作为一名长期关注气候变化和天气预报领域的研究者,我对此类综合性方法论的出现充满了期待。在现代社会,精准的天气预报和可靠的短期气候预测,对于农业生产、水资源管理、城市规划、灾害预警乃至日常生活都至关重要。然而,我们都知道,传统的预测方法往往侧重于单一的物理模型或统计模型,虽然在某些场景下表现出色,但难以应对日益复杂的地球系统动力学以及多源异构数据的融合挑战。这本书的“多元判据综合”和“相似预测”的提法,立刻抓住了我的注意力。它暗示了一种超越单一视角、拥抱多维度信息、并寻求从历史经验中学习的预测范式。我尤其好奇作者将如何整合不同类型的判据,例如,是气象观测数据(温度、湿度、气压、风速等)、遥感数据(卫星云图、地表温度、植被指数等)、海洋学数据(海温、洋流)、甚至是太阳活动数据,还是会引入一些更具创新性的非传统数据源?“相似预测”的思路也令人遐想,它是否借鉴了机器学习中的模式识别、聚类分析,或者是一种基于“类比”推理的预测机制?我迫切想知道作者如何构建这些“相似”的判断标准,以及如何量化和评估相似度,从而实现更鲁棒、更精准的预测结果。这不仅是对现有预测技术的一次挑战,更可能是一次颠覆性的创新,我非常期待在书中找到答案,学习作者的独到见解和实践经验。

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《天气与短期气候的多元判据综合相似预测方法》这个书名,在我看来,精准地指向了当前气象科学研究的一个重要发展方向。在复杂而动态的地球系统中,单一的预测模型往往显得力不从心。天气和短期气候的预测,尤其需要一种能够整合多方面信息的综合性方法。“多元判据综合”的提法,立刻抓住了我的眼球。它暗示了作者将跳出传统思维的束缚,把目光投向更广阔的数据源和信息维度。我非常好奇,这些“多元判据”将包含哪些内容?是经典的动力学参数,还是现代的遥感数据?是统计学的模式,还是机器学习的洞察?是海洋、陆地、甚至冰雪圈的反馈,还是太阳活动的周期性影响?更让我着迷的是“相似预测”这一理念。这究竟是一种基于历史案例的学习,还是一种对模式演化的归纳?是否意味着通过找到当前大气状态的“历史孪生兄弟”,来推断未来的发展?我期待书中能够详细阐述这种“相似性”是如何被度量的,以及如何利用这种度量来指导预测模型的构建。这种方法是否能够有效提升对一些难以预测的现象的预测能力,例如中小尺度的强对流天气,或是一些短期气候异常事件的出现?

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我被《天气与短期气候的多元判据综合相似预测方法》这个书名深深吸引。在当今科学研究日益精细化的背景下,跨学科、多维度的综合性研究方法,往往能够带来意想不到的突破。《天气与短期气候的多元判据综合相似预测方法》恰恰体现了这样的研究思路。特别是“多元判据综合”这一表述,立即引起了我的共鸣。我们知道,无论是天气系统还是短期气候变化,都受到多种复杂因素的影响,包括大气的动力过程、海洋的热量交换、陆地的地表特征、太阳辐射的变化等等。仅仅依靠单一的物理模型,或者局限于某个尺度的统计分析,都可能无法全面地反映这些相互作用。因此,如何有效地整合来自不同来源、不同类型的“判据”,以期获得更全面、更准确的预测结果,是当前研究的重点。而“相似预测”这一概念,更是引发了我强烈的求知欲。这是否意味着一种新的预测范式,通过挖掘历史数据中的“相似”情景,来推断未来的演变?我期待书中能够详细介绍作者如何定义和量化“相似性”,如何从海量数据中高效地检索出具有代表性的相似案例,以及如何将这些相似案例的信息有效地转化为预测结果。这种方法是否能够克服传统预测方法在处理某些非线性、混沌特性显著的现象时遇到的困难,例如预测某些突发性、局地性的强天气事件?

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《天气与短期气候的多元判据综合相似预测方法》这个书名,在我看来,准确地抓住了当前天气和气候预测领域面临的核心挑战,并提供了一个极具潜力的解决方案。我们都知道,天气和短期气候的形成,是极其复杂的非线性过程,受到海量影响因子的驱动。传统的预测方法,往往侧重于单一的模型或数据源,难以完全捕捉到这种复杂性。因此,“多元判据综合”的理念,对我而言,具有非常大的吸引力。它暗示了一种将来自不同学科、不同维度、不同尺度的信息融为一体的预测框架。我非常好奇,作者将如何界定和选择这些“多元判据”,它们可能包括哪些方面?是动力学模型输出的各个场,还是统计学的回归系数,或者是遥感数据揭示的物理量,甚至是某些非传统的指标?而“相似预测”这个概念,则更加令人遐想。这是否意味着一种基于历史数据的类比推理方法?例如,通过识别与当前大气环流、海温、地表状态等最相似的历史情景,来预测未来的天气和气候演变?我期待书中能详细阐述作者如何构建和运用这种“相似度”度量,以及如何通过整合相似预测的结果,来提高预测的准确性和可靠性,特别是在一些传统模型表现不佳的极端天气事件预测方面。

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这本书的书名,《天气与短期气候的多元判据综合相似预测方法》,在我看来,直接切中了现代气象预测领域的一个关键难题:如何从纷繁复杂、多尺度、多过程的地球系统中,提取有效信息以进行准确预测。传统的预测方法,无论多么精妙,往往在处理地球系统内在的复杂相互作用时存在固有局限。“多元判据综合”的提法,立刻引起了我的高度关注。它预示着作者将采取一种更加宏观和全面的视角,融合来自不同领域、不同类型的信息。我非常期待书中能够详细阐述,这些“多元判据”将如何被界定、选取和整合。它们是否包括大气动力学、海洋学、陆地水文学、太阳活动,甚至可能是更具前瞻性的非传统数据?而“相似预测”这一概念,则更是引发了我极大的好奇心。这是否意味着一种全新的预测范式,通过在海量历史数据中寻找与当前情况“相似”的模式,来推断未来的演变?我非常想知道作者是如何定义和量化这种“相似性”,以及如何有效地利用这些相似信息来构建出超越现有水平的预测模型。这种方法是否能够有效提升对那些预测难度较大的现象,例如突发性强降水、干旱、热浪等极端事件的提前预警能力?

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《天气与短期气候的多元判据综合相似预测方法》这个书名,在我看来,点出了当前气象预测领域一个非常关键且亟待解决的问题。我们都知道,传统的数值天气预报模型虽然取得了长足的进步,但在极端天气事件的预测、次季节到季节尺度的气候预测等方面,仍然存在不少挑战。这些挑战往往源于地球系统本身的复杂性,以及我们对其中某些相互作用过程认识的不足。这本书的“多元判据综合”理念,恰恰提供了一个解决上述问题的思路。它意味着预测并非依赖于单一的物理定律或经验公式,而是通过融合来自不同来源、不同尺度、不同性质的“判据”来共同指向最终的预测结果。这些判据可能包括:物理模型模拟的结果、历史观测数据的统计特征、大尺度气候背景(如海温异常、土壤湿度等)的影响、甚至可能是人造的社会经济活动数据对局部气候的影响。而“相似预测”则可能是一种全新的预测范式,它鼓励我们从海量的历史数据中寻找与当前情况“相似”的模式,并基于这些相似模式的后续演变来推测未来的天气和气候。这是否意味着一种基于案例推理(case-based reasoning)的预测方法?或者是一种非线性动力学系统中的吸引子识别?我非常期待书中能详细解释“相似”是如何被定义和量化的,以及如何有效地检索和利用这些“相似”的信息,来克服当前预测模型在长周期预测和突发性事件预测上的固有局限。

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