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利用LSTM对赤道太平洋海表面温度短期预报

张桃 林鹏飞

张桃, 林鹏飞. 利用LSTM对赤道太平洋海表面温度短期预报[J]. 大气科学. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2302.22128
引用本文: 张桃, 林鹏飞. 利用LSTM对赤道太平洋海表面温度短期预报[J]. 大气科学. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2302.22128
Short-term sea surface temperature forecasts in the equatorial Pacific based on LSTM[J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2302.22128
Citation: Short-term sea surface temperature forecasts in the equatorial Pacific based on LSTM[J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2302.22128

利用LSTM对赤道太平洋海表面温度短期预报

doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2302.22128
基金项目: 国家重点基础研究发展计划,,国家自然科学基金,其它

Short-term sea surface temperature forecasts in the equatorial Pacific based on LSTM

  • 摘要: 海表面温度作为海洋中一个最重要的变量,对全球气候、海洋生态等有很大的影响,因此十分有必要对海表面温度(SST)预报。深度学习具备高效的数据处理能力,但目前利用深度学习对整个赤道太平洋的SST短期预报及预报技巧的研究仍较少。本文基于最优插值海表面温度(OISST)的日平均SST数据,利用Long Short-term Memory(LSTM)网络构建了未来10天赤道太平洋(10°S-10°N,120.0°E-280°E)SST的逐日预报模型。LSTM预报模型利用1982-2010年的观测数据进行训练,2011-2020年的观测数据作为初值进行预报和评估。结果表明:赤道太平洋东部地区预报均方根误差(RMSE)大于中、西部,预报第1天东部RMSE为0.6℃左右,中、西部均小于0.3℃。在不同的年际变化位相,拉尼娜时期RMSE最大,正常年份次之,厄尔尼诺时期最小,拉尼娜时期比厄尔尼诺时期的RMSE在一些区域超过20%。预报偏差整体表现为东正西负。相关预报技巧上,中部最好,可预报天数基本为10天以上,赤道冷舌附近可预报天数为4-7天,赤道西边部分地区可预报天数为3天。预报模型在赤道太平洋东部地区各月份预报技巧普遍低于西部地区,相比较而言各区域10、11月份表现最差。总的来说,基于LSTM构建的SST预报模型能很好地捕捉到SST在时序上的演变特征,在不同案例中预报表现良好。同时该预报模型依靠数据驱动,能迅速且较好预报未来10天以内的日平均SST的短期变化。
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-07-26
  • 录用日期:  2023-02-21
  • 修回日期:  2023-02-12
  • 网络出版日期:  2023-02-22

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