天氣預報中數(shù)據(jù)挖掘技術的運用分析

陳靜

(攀枝花市米易縣氣象局,四川攀枝花 617200)

天氣預報中數(shù)據(jù)挖掘技術的運用分析

陳靜

(攀枝花市米易縣氣象局,四川攀枝花 617200)

天氣預報中數(shù)據(jù)挖掘技術的運用,為天氣預報提供了可靠的數(shù)據(jù)支持,極大地提高天氣預報的準確性,隨著現(xiàn)代化科學技術的快速發(fā)展,數(shù)據(jù)挖掘技術也會越來越完善,將會在天氣預報中發(fā)揮更加重要的作用,進而為經濟發(fā)展和居民生活的質量提高起到重要的智力支撐意義。

天氣預報 數(shù)據(jù)挖掘技術 準確率

1 天氣預報中數(shù)據(jù)挖掘技術的運用

1.1 天氣預報工作

天氣預報是一項以熱力學和大氣動力學為基礎，集判斷推理和計算的重要工作。天氣預報人員根據(jù)初始場的天氣資料，根據(jù)氣象學的預報方法和相關知識，再結合天氣預報工作人員的經驗，從而預測和推動未來的天氣情況。但是天氣預報工作人員的經驗具有很多的不確定性，在很大程度上會影響天氣預報的準確性。在天氣預報中運用數(shù)據(jù)挖掘技術，可以通過數(shù)理統(tǒng)計的數(shù)據(jù)挖掘方法，科學分析歷史資料，從而挖掘有價值的信息，提高天氣預報的科學性和合理性。

1.2 資料準備工作

要進行天氣預報，首先需要有初始場資料，例如根據(jù)今天夜間22點高空、地面大氣層變化等多種初始場資料，科學預測明天的天氣狀況。運用數(shù)據(jù)挖掘技術科學預報天氣，其數(shù)據(jù)源必須是龐大的，如果數(shù)據(jù)資料較少，再進行數(shù)據(jù)挖掘基本上沒有什么意義，并且大氣運動過程非常復雜，不可能根據(jù)一兩個數(shù)據(jù)資源就來預測。因此，在使用數(shù)據(jù)挖掘技術之前，要準備大量的歷史數(shù)據(jù)，從而使天氣預報更加可信、更加準確，有效地適應社會發(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，因此要適當對這些數(shù)據(jù)資源進行篩選，提高工作效率，減輕工作量。例如，經過篩選，最終選擇出地面部分的天氣預報因子：露點、低云狀、10小時降水、5小時變壓、風向、海平面氣壓、總云量；高壓部分天氣預報因子：風向、溫度露點差。

1.4 數(shù)據(jù)挖掘過程

1.4.1 挖掘總云量知識

在氣象學中，云量主要分為0、1、2、、、、、、10這十一個等級，在氣象信息處理系統(tǒng)中，0還可以表示數(shù)據(jù)丟失或者沒有觀測數(shù)據(jù)。從數(shù)據(jù)庫中提取大雨發(fā)生之前10小時的總云量數(shù)據(jù)。從全省36站點中選擇幾個。大雨發(fā)生之間的12個小時中，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個站點的總云量數(shù)據(jù)，云量大于6的約占63%，進一步挖掘，在大雨發(fā)生之前，4個相鄰站點附件的云量超過7，云量等級超過7，下大雨的概率就比較大，因此天氣預報會顯示陰雨天氣。

1.4.2 挖掘云狀知識

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型，而這些信息中是否含有有價值的信息，在氣象信息處理系統(tǒng)中運用數(shù)據(jù)挖掘技術。

這些站點在大雨發(fā)生之間的12個小時中，低云一共出現(xiàn)1157次，簡單來說，大雨發(fā)生之前，低云出現(xiàn)的頻率很高，同樣，卷云類型的高云出現(xiàn)1176次，這說明，大雨發(fā)生之前經常會出現(xiàn)卷云。根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘技術結果可以推測，在大雨來臨之前，通常會出現(xiàn)卷云和層云。

1.4.3 根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘知識進行天氣預報

云量和云狀是最主要的兩個氣象因素，根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘的云量和云狀的知識，可以對大雨的發(fā)生情況進行預報。在進行天氣預報時，選擇08和20時的氣象信息處理系統(tǒng)的地面資料作為氣象預報的初始場，從系統(tǒng)中挖掘10小時降水、云狀和云量資料。首先，在氣象信息處理系統(tǒng)中檢索各個站點的云狀和云量資料，查看低云的類型是否是層云，查看云量等級是否超過6，如果兩者都滿足，可以預測該站點附近發(fā)生大雨的可能性比較大，然后再查看這些站點是否相鄰或者連接成片，再預測是否會發(fā)生降水。

2 提高天氣預報準確率的建議

2.1 做好天氣圖的基礎分析

依據(jù)數(shù)據(jù)信息的預測方式在天氣預報工作中的地位愈發(fā)重要，預報員也越來越依賴計算機做出的預報結果，這種工作方式已成為當前主要的天氣預報模式。但是現(xiàn)代天氣預報的基礎仍舊是依靠人工做出的天氣預報圖，這體現(xiàn)了人們思維的重要性。在天氣學尚處于發(fā)展初期的1826年，我國的氣象工作者就已經開始手工繪制天氣圖并利用外推法嘗試進行天氣的預報工作；1920年，挪威氣象學家威爾海姆·皮葉克涅斯通過分析天氣圖發(fā)現(xiàn)的鋒面理論，至今仍是常規(guī)天氣預報的基礎理論之一。在日常的天氣預報中，要以天氣圖為基礎，重視地面、邊界層和高層氣象資料的整合與處理，從而提高天氣預報的準確性。此外，在進行極端災害天氣預警時，還要充分考慮動力氣象分子和熱力氣象條件，從而達到對產生災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)代化人機交互信息處理和預報分析系統(tǒng)，也是預報人員經常使用的預報系統(tǒng)，匯集了許多氣象分析要素，包括地面監(jiān)測數(shù)據(jù)、高空監(jiān)測數(shù)據(jù)、衛(wèi)星云圖、各地天氣圖和計算機分析結果等。這些數(shù)據(jù)和信息的集成，為全方面做好天氣預報和提高預報的準確率有著重要的參考作用。通過長期的使用發(fā)現(xiàn)，MICAPS系統(tǒng)中的短期降水預報和晴雨預報的準確率特別高，尤其是預報某地區(qū)的降水量達到中雨及以上時，地區(qū)有很大的可能出現(xiàn)降水。近期MICAPS4.0正式啟動開發(fā)工作，預計明年汛期能正式投入使用，是當前我國氣象現(xiàn)代化建設的重點，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報的準確率。

2.3 加強數(shù)值預報和基礎理論研究

應加強檢驗和評估主要數(shù)值預報業(yè)務模式，通過分析同一模式對目標系統(tǒng)預報的穩(wěn)定性和不同模式的差別、傾向性等問題，逐漸形成模式評估業(yè)務指導產品；組織開發(fā)數(shù)值預報產品解釋方法，建立不同類型天氣的動力預報模式，加強數(shù)值預報訂正研究，建立與上級指導預報產品對應的訂正方法，預報員將日常經驗固化和完善后應用于具有本地特色的各類數(shù)值預報產品，并減少或消除訂正預報的主觀隨意性，逐步擺脫半主觀、半經驗的定性描述為主的天氣預報制作方，突破基礎理論研究，提高預報準確率。

3 結語

總的來說，當前人們對于天氣預報和天氣原理的認識還處于初級階段，目前的天氣預報技術正處于發(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基礎原理，努力開發(fā)各種天氣模型，并逐漸應用到天氣預報實踐當中，我們就一定能夠攻克天氣預報的難關，大幅度地提高天氣預報的準確率。

[1]劉雅琳,易洛鋒.關于提高天氣預報準確率的思考分析[J].農業(yè)與技術,2012(05).

[2]楊云鵬.提高天氣預報準確率的幾點建議[J].新疆農墾科技,2012 (06).

[3]陳寶學.數(shù)據(jù)挖掘技術應用于天氣預報的研究[D].哈爾濱工程大學,2012.