中国近30年来气象统计预报进展

近30年来，多元统计分析方法有了长足的进步，涌现出不少新方法、新技术。文章着重介绍了近30年来气象统计预报在中国气象业务科研中的一些应用和发展，主要从多元统计分析和时间序列分析上来选材，将非统计意义的模糊集方法、人工智能(人工神经网络等)、灰色系统、车贝雪夫多项式展开等也归入到统计方法中。另外，近年来气象界用得较多的卡尔曼滤波、分形、分维等也被涉及。     

应用灰色关联分析法研究气象因子对大气降尘的影响程度

1引言气象因子、大气降尘及其作用影响构成了一个信息不完全的灰色系统，在这个系统中，分析各气象因子对大气降尘的影响，也需采用灰色理论。本文应用灰色理论中关联分析方法研究气象因子对营口市大气降尘的影响程度。其基本思想是将大气降尘作为参考数列时，各气象因子作为比较数列，在各不同时刻将两数列形成的曲线进行比较，得出关联系数，然后将其信息做集中处理，得到关联度，以此评判各气象因子对大气降尘的影响程度。2灰色关联分析法的步骤2．1建立参考数列和比较数列设几（K）为参考数列，X（K）为比较数列，则22数据处理一般采…     

用灰色关联分析和主成分分析方法对旱灾等级进行综合评估

应用灰色系统理论关联分析和主成分分析方法对百色市历年２月春旱灾害进行了分析,讨论了灰色关联分析在旱灾综合评估中的应用。结果表明,灰色关联分析方法计算简单,用主成分分析方法确定各指标权重比较准确。依照历史的关联度排序进行的旱灾评估,结果准确,符合实际。该方法还可避免单一指标评估造成的弊病和误差。对于气象灾害的评估,人们还处于探索阶段,目前常用的一些统计方法,不仅要求有大量样本且要求样本具有较好的正态分布,在实际中这是较难以满足的,并常会出现量化结果与定性结果不符的现象。应用灰色关联分析对旱灾进行综…     

河池市2000—2011年主要农业气象灾害灾情特征分析

利用广西河池市2000—2011年旱灾、涝灾、风雹灾三种农业气象灾害受灾面积和农业总产值资料,采用线性分析方法和灰色关联分析方法,对河池市近12a的主要农业气象灾害进行分析。结果表明:从变化趋势来看,旱灾和涝灾呈现增加趋势,风雹灾呈减小趋势。利用灰色关联分析得出:各灾种影响河池农业生产总值的权重:旱灾涝灾风雹灾。合理客观的对各种灾害情况进行综合评价,为农业生产、防灾减灾工作的综合决策提供了参考依据。     

伊犁地区畜牧气象灾害灰色关联分析综合评估

应用灰色系统理论关联分析的原理和方法地新疆犁地区的历年畜牧气象灾害进行了分析，讨论了灰色关联分析在畜牧气象灾害综合评估中的应用，并对未来的年份做了评估，结果表明进行了关联分析，计算简单，依照历年的关联度排序所进行的评估，结果准确，可靠性大，并可避免单一指标评估的弊端和偏差。     

近20a我国农业气象灾害变化趋势及其原因分析

根据《中国统计年鉴(2014)》《中国水旱灾害公报(2014)》《中国气象灾害年鉴》《中国气象年鉴》等资料,利用统计方法和综合分析法,对1995—2014年(近20 a)影响我国农业生产的主要气象灾害的变化趋势及其原因进行了分析。结果表明:我国农业受灾面积和成灾面积总体呈下降趋势,其中暴雨洪涝和干旱造成的农业受灾面积波动较大,重大以上洪涝灾害5 a一遇,重大以上旱灾10 a一遇,风雹灾害和冷冻灾害总体变化不大;大气环流异常造成的年降雨量时空分布不均是导致我国农业暴雨洪涝和干旱灾害变化的主要气象原因;加强气象灾害防御工程建设,不断发挥气象灾害预警作用,科学实施退耕还林工程,调整农业生产布局,既是保证我国农业不断适应气候变化、避免或减轻气象灾害的有效措施,也是近20 a来我国农业气象灾害面积总体呈下降趋势的社会原因。     

郑州市蔬菜大棚气温预报方法

为提高设施农业气象服务水平,减轻气象灾害对大棚蔬菜生产的影响,根据2012年11月-2013年3月和2013年11月-2014年3月两个冬季大棚内外气象数据资料,采用回归分析法、热力计算法、经验公式法、相似个例法等对郑州市大棚气温进行预报研究,分别统计预报质量,分析利弊。结果表明:回归分析法、热力计算法在天气条件比较平稳时预报质量高、效果好,遇到转折性天气时,预报效果差,需采用其他方法进行有效订正;相似个例法、经验公式法在强降温、降雪、大风等极端天气条件具有较高参考价值,对回归分析法、热力计算法是有效的补充订正手段。综合运用多种方法对2014年2-3月大棚最低气温进行预报,误差2.0℃以内的预报准确率为87%,预报质量较高且较稳定。     

农业气象灾害监测预测技术研究进展

农业气象灾害的监测预测是灾害评估和防控的基础和前提, 因此,农业气象灾害的监测预测研究长期以来一直是农业气象研究工作的重点领域。该文系统回顾了我国农业气象灾害的指标、监测技术和预测预警技术等方面的相关进展和成果,提出当前存在的主要问题:农业气象灾害的基础性研究仍然十分薄弱, 农业气象灾害指标对致灾因子的概括性尚不足, 农业气象灾害监测的精细化程度有待进一步提高, 临近预警技术缺乏, 气候变化背景下农业气象灾害的新规律揭示不够。该文同时指出未来应加强农业气象灾害综合指标的研究, 强化农业气象灾害的预测预报研究, 构建农业气象灾害实时预警技术体系, 构建农业气象灾害立体、动态监测体系, 关注气候变化背景下农业气象灾害风险变化评估研究, 加强气象或气候预测信息在农业气象灾害预测中的应用技术研究。     

近年来我国农业气象灾害预报方法研究概述

概述了近年来我国农业气象灾害预报方法研究的进展，介绍了当前正在探讨的一些新技术，并就今后发展的若干关键技术问题提出一些看法。指出①我国农业气象灾害预报方法基本以数理统计模型为主。近年来在多种统计方法的应用、气候模式与农业气象模式结合、信息技术的应用、作物生长模拟模型的应用等方面取得了一些成果。但总体上说，农业气象灾害预报研究还不很成熟。②当前农业气象灾害预报应在指标的针对性，统计模型因子的物理概念和生物物理机理、数学模型和资料处理方法以及基于作物生长模拟模型的农业气象灾害预报方法等方面加强研究。③多学科交叉、多种预报方法结合、长中短期预报相结合、动态预报和补充订正相结合、卫星遥感动态监测信息与预警模式相结合是开展农业气象灾害预报的有效途径。建立预警业务系统，开展预警服务势在必行。     

广西农业气象灾害灾情统计特征与灰色关联分析

利用广西1991～2011年农业受灾面积和农业总产值资料,对广西近21a的主要农业气象灾害进行统计,并采用灰色关联法对影响广西农业生产的主要气象灾害进行定量辨析与评价,得到各灾种对农业生产影响权重：涝灾＞旱灾＞风雹灾＞低温冷害灾.合理客观的对各种灾害情况进行综合评价,对于做好防灾减灾工作具有基础性的指导意义.     

机器学习技术在现代农业气象中的应用

智慧气象和精准农业结合下的现代农业气象工作意味着对包含遥感影像在内的大型农业和气象数据高时效性的分析与处理,机器学习技术是当代自然科学研究和技术发展的主流技术,亦是现代农业气象科研和业务发展的重要工具。该文系统论述了机器学习技术的主要方法及其在现代农业气象中的主要应用方向,比较了不同方法在农业气象不同领域应用的情况,侧重介绍了基于深度学习技术的成果和近年来的最新研究进展。传统浅层机器学习技术中,以支持向量机和人工神经网络应用最为广泛且效果最为理想。近年来,随机森林和梯度提升机等决策树集成方法普遍取得优于核方法的精度,深度学习技术则在某些任务中取得更优于集成学习的精度。未来,有待检验机器学习技术特别是深度学习技术在更多农业气象问题上的适用性和先进性,更好地迎接现代农业气象发展的新挑战与新机遇。     

人工神经网络技术发展及在大气科学领域的应用

20世纪80年代以来，人工神经网络技术在理论和应用研究方面有了快速的发展，并在众多学科领域取得了大量的应用研究成果。文章首先概述了国外有关人工神经网络理论研究发展的主要过程及我国开展神经网络理论和应用研究的状况。重点介绍了国内外大气学科中，关于神经网络方法在中、短期天气预报，短期气候预测，农业气象，空气污染预报，卫星云图识别以及气象观测资料处理等许多方面的应用研究工作。并且也进一步介绍了有关神经网络气象预报建模研究的关键技术一过拟合，网络结构问题的研究工作以及模糊系统理论与神经网络相结合的模糊神经网络，遗传算法与神经网络相结合的气象预报建模的最近研究工作。     

国家级现代农业气象业务技术进展

农业气象业务技术是开展农业气象服务的基础和前提,因此,农业气象业务技术的研发一直是国家级农业气象业务服务的核心工作。近年来,国家级农业气象业务技术已逐步迈向精细化、定量化,涵盖了农业气象监测评价、作物产量预报、农业气象灾害监测评估与影响预报、农用天气预报、农林病虫害发生发展气象等级预报等诸多领域。随着农业气象业务技术的发展,支撑农业气象服务的客观产品更加丰富和多样化,既有站点产品,又有格点产品,涵盖了日、周、月、季、年等不同时间尺度。以农业气象指标、数理统计模型、作物生长模拟、卫星遥感、地理信息系统、大数据等技术为核心的国家级农业气象业务平台（CAgMSS）已成为全国农业气象业务系统的重要品牌。面向现代农业发展对气象服务日益增长的需求,精细化、精准化的农业气象灾害监测与风险评估技术、作物长势评估与产量预报综合集成技术、农业应对气候变化技术以及农业气象大数据挖掘与人工智能技术将是未来国家级农业气象业务技术发展的重点。     

我国农业气象业务引入作物生长模型的前景

国外作物生长模型已广泛应用于农业生产及其相关领域。我国作物生长模型的应用研究也日益成熟。目前，正从研究阶段向业务应用推广阶段转变。为了阐述作物生长模型在农业气象业务中的应用前景，以WOFOST模型为例，简要介绍了国外作物生长模型的核心模块、主要功能和应用现状。在此基础上，分析了我国现行气象业务可为开展作物生长模型应用提供的数据支持，存在的问题以及解决方案。指出作物生长模型在拓展当前我国农业气象业务领域和提升农业气象服务水平等方面前景广阔。     

进入21世纪的中国农业气象研究

文中简要回顾了中国农业气象的发展历程,并将现代农业气象研究划分为3个阶段:20世纪50—60年代初创起步阶段、70—80年代恢复发展阶段及90年代以后的快速发展阶段。从作物资源利用、农业气候资源与区划研究、作物产量预报和遥感估产技术、农业气象灾害研究、气候变化对农业与生态影响研究等方面重点介绍了现代农业气象科研工作的主要研究成果和进展;从未来气候变化带来的问题、农业生产和可持续发展需求、农业气象科研中存在的薄弱环节等方面,提出了气候变化影响下农业气象灾害防灾减灾技术研究、气候资源高效利用技术研究、有关国家粮食安全关键技术研究、农业气象现代化观测技术研究、作物生态系统模拟与定量化评估技术研究、设施与特色农业气象及现代生物技术的环境调控技术研究、农业气象基础理论研究等方面农业气象未来的重点研究领域和发展方向。     

中国农业气象业务系统(CAgMSS)设计与实现

中国农业气象业务系统(CAgMSS)是基于C/S架构,研发的面向国家级和省级农业气象服务的业务工作平台,主要包括农业气象监测评价、作物产量预报、灾害监测评估、农用天气预报等子系统,是农业气象业务的基础性软件。系统融合现代信息技术和农业气象业务技术,实现了全部子系统数据管理、模型运算、产品制作等业务流程的一体化。系统采用大型关系型数据库规范了农业气象各类业务数据,基于插件技术集成各项业务功能,实现多元数据、多指标、多模型在农业气象监测、评价、预报等领域的综合应用,提高了农业气象产品的定量化、精细化、客观化水平。系统于2012年投入业务应用,基于该系统制作的农业气象情报、作物产量气象预报、农业气象灾害影响评估、关键农时农事气象保障等服务产品,在指导全国农业生产和防灾减灾中发挥了重要作用,明显提高了农业气象业务能力和业务工作效率。     

湖北省粮食生产中主要农业气象灾害变化分析

使用1960年12月至2005年2月湖北省71个县(市)气象站常规气象资料,根据农业气象学原理和农业气象指标,统计、整合出对该省双季早稻、双季晚稻、一季中稻、小麦这四种主要粮食作物生产有影响的主要农业气象灾害。通过计算气候倾向率,对9类13种农业气象灾害进行了分析研究。结果表明:有6种农业气象灾害呈增加趋势,有7种呈减少趋势;冬季冻害、小麦赤霉病和盛夏冷害等三种农业气象灾害变化较为明显;任何一种农业气象灾害的气候倾向率呈减少趋势,并不意味着这种趋势变化对粮食生产就绝对有利,反之亦然。     

人工神经网络方法在降水量级中期预报中的应用

将人工神经网络方法与统计方法相结合，采用分步预报的方法，首先用经验统计方法进行晴雨预测，再用BP人工经网络建立降水量级预报模型，探讨神经网络方法在中期降水预报的应用，试验表明，神经网络方法能提高中到大雨降水量级的中期预报能力，但对暴雨的预报不理想。     

统计方法在数值模式中应用的若干新进展

目前,数值模式的准确性不断提高,天气预报和气候预测越来越依靠数值模式。数值模式不仅仅是求解描述大气运动和热力过程的方程组,其中也大量使用了统计方法,统计方法是数值模式的重要组成部分。本文对统计方法在数值模式中应用的最新进展进行了综述。首先,分析了统计方法在数值模式的资料同化、集合预报、次网格尺度物理过程参数化方案、数值产品统计释用、延伸期预报、模式检验等方面的应用。然后阐述了贝叶斯统计在数值模式中应用的新进展。最后,对统计方法在数值模式中应用的未来发展趋势进行了展望。     

台风大风预报研究回顾

大风是台风引发的三大灾害之一,考虑到现有的台风大风研究相对较少、预报经验也比较不足,因此对其预报方法进行回顾总结具有十分重要的意义。从经验预报、统计预报、数值模式预报及数值预报产品释用等4个方向梳理了台风大风预报技术的研究与应用现状:天气图、卫星云图和雷达图是经验预报中非常重要的工具;统计预报根据方法的不同可细分为回归预报、客观相似预报和气候持续性预报;数值模式预报方面,国内外多家机构都研发了相应的台风大风预报产品;数值预报产品的释用目前则包含了动力释用、统计释用和人工智能释用。同时总结了上述4类预报方法各自的优势和不足。最后,讨论了未来研究与实际业务中进一步提高台风大风预报能力的可能发展方向。