基本信息
- 項目名稱：
- 基于馬爾可夫鏈模型在災害性凝凍天氣預測的應用
- 小類：
- 數(shù)理
- 大類：
- 自然科學類學術(shù)論文
- 簡介：
- 立足災害性，建立考察指標，修正指標，建立馬爾可夫鏈模型，對中長期災害性凝凍天氣進行預測?；诒闅v性，計算各個狀態(tài)重現(xiàn)期，給出長期應對災害性凝凍天氣的建議
- 詳細介紹：
- 本文立足于“災害性”，建立年凝凍最長持續(xù)天數(shù)的考察指標，基于數(shù)理統(tǒng)計“期望”思想，用韋布爾分布修正考察指標;通過計算指標序列的自相關(guān)系數(shù)，知道年凝凍最長持續(xù)天數(shù)序列是一列相依的隨機變量，經(jīng)檢驗，序列滿足“馬氏性”之后，計算各階自相關(guān)系數(shù)（各種步長），各階自相關(guān)系數(shù)刻畫不同滯時期至下年凝凍最長持續(xù)天數(shù)間的相關(guān)關(guān)系及其相關(guān)性的強弱。因而，可考慮分別以該年之前的若干年的年凝凍最長持續(xù)天數(shù)對該年凝凍最長持續(xù)天數(shù)狀況進行預測，再按之前若干年與預測年的相關(guān)關(guān)系強弱加權(quán)求和，即達到充分、合理利用信息進行預測的目的，這就是加權(quán)馬爾可夫鏈預測的基本思想;最后在此基礎(chǔ)上通過考察馬爾可夫的極限分布，計算各個狀態(tài)的重現(xiàn)期，基于此給相關(guān)部門在預防災害性凝凍天氣和減少災害性凝凍天氣帶來的損失提供參考意見。具體步驟，第一步，建立考察指標-年凝凍最長持續(xù)天數(shù)；第二步，建立馬爾可夫鏈進行初步預測；第三步，基于期望的思想，用韋布爾分布修正指標；第四步，對序列進行馬氏性檢驗；第五步，建立加權(quán)馬爾可科夫預測模型，實例檢驗模型的預測狀態(tài)是否符合實測狀態(tài)；第六步，在此基礎(chǔ)上，運用模糊集理論特征值作為指標值的預測值；第七步，對2009~2010年指標值的狀態(tài)及值進行預測；第八步，運用馬爾可夫極限分布，指出今后防凝凍工作的重點。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 撰寫目的：提供一種中長期預測災害性凝凍持續(xù)天數(shù)的方法，基于此，給出應對凝凍天氣的建議。 基本思路：立足于災害性，建立凝凍最長持續(xù)天數(shù)的考察指標，用韋布爾分布修正考察指標，經(jīng)檢驗，序列滿足“馬氏性”之后，計算各階自相關(guān)系數(shù)（各種步長），建立加權(quán)馬爾可夫鏈，最后在此基礎(chǔ)上通過考察馬爾可夫的極限分布，計算各個狀態(tài)的重現(xiàn)期，給出應對長期災害性凝凍天氣建議。
科學性、先進性及獨特之處
- 獨特性：1.提高中長期災害性凝凍天氣預測精度；2.模型中為引進任何變量，避免由隨機擾動帶來的預測精度下降； 3.首次將加權(quán)馬爾可夫鏈應用于災害性凝凍天氣的預報，拓寬了加權(quán)馬爾可夫鏈應用范圍； 4.基于“期望可以有效覆蓋風險”的思想，首次提出用韋布爾分布修正參考指標，更加適用于異常年份災害性凝凍天氣的預測； 5.基于模糊集理論，給出相應區(qū)間的凝凍持續(xù)天數(shù)參考值，使得預測值更加有使用價值。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 1.提高中長期災害性凝凍天氣的預報精度，更有利于指導城市及鄉(xiāng)村基礎(chǔ)項目建設(shè)的防災害性凝凍天氣的工作。 2.指導農(nóng)業(yè)提前做好防凝凍工作，減少農(nóng)業(yè)因災害性凝凍天氣帶來的減產(chǎn)損失 3.為災害性凝凍天氣提供新方法，新思路， 4.經(jīng)適當推廣可運用到其他方面，如某些行業(yè)需保障機器的正常運轉(zhuǎn)，預測機器正常運轉(zhuǎn)時間；風險管理中，需要管理未來最大損失，通過此模型的推廣應用可以達到目的等。
學術(shù)論文摘要
- 摘要：根據(jù)1969~2007年1~2月份的歷史各年凝凍記錄資料，建立年凝凍最長持續(xù)天數(shù)作為災害性凝凍的考察指標，在此基礎(chǔ)上利用韋布爾分布修正考察指標，采用均值—標準差分級法劃分了馬爾可夫狀態(tài)空間，規(guī)范各階自相關(guān)系數(shù)為權(quán)，建立加權(quán)的馬爾可夫預測模型，并對貴陽市2006~2007年凝凍最長持續(xù)天數(shù)進行了預測，實例驗證結(jié)果令人滿意，結(jié)果表明，2006~2007年改進馬爾可夫模型對年災害性天氣凝凍所處狀態(tài)預測效果較好，在此基礎(chǔ)上結(jié)合模糊集理論級別特征值，預報2006~2007年災害性凝凍天氣持續(xù)最長天數(shù)誤差在一天到兩天之間，最后利用了馬爾可夫平穩(wěn)分布，給出今后災害性凝凍天氣所處狀態(tài)給出趨勢性預報。基于此，給有關(guān)部門指出凝凍工作重點。 關(guān)鍵詞：預測；災害性；年凝凍最長持續(xù)天數(shù)；修正；加權(quán)馬爾可夫鏈；平穩(wěn)分布
獲獎情況
- 迄今為止并未在任何機構(gòu)舉行的會議上或報刊上發(fā)表及獲得獎勵
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻
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同類課題研究水平概述
- 1.國內(nèi)外馬爾可夫鏈在天氣預報研究水平 隨著學術(shù)水平的不斷深入研究，馬爾可夫鏈模型應用深入各方各面，特別近年來國內(nèi)外有很多學者推崇使用馬爾可夫鏈模型對進行過預測，等首次提出了加權(quán)馬爾可夫鏈在降雨量的預報的應用，接著學者、等分別用加權(quán)馬爾可夫鏈模型對降雨量進行了預測，并采取了有序聚類的劃分方法對降雨量的狀態(tài)進行劃分，避免了對降雨量劃分時受到的主觀影響， 但是在降雨量狀態(tài)的模糊性沒有做充足考慮，利用馬爾可夫鏈在這方面做的功夫比較深，利用模糊集原理，對降雨量狀況進行模糊劃分，可以說馬爾可夫在降雨量的應用已經(jīng)日趨成熟，但這些都是在降雨量預測的應用，本文由于本人接受的信息有限再無找到馬爾可夫鏈在預測災害性凝凍天氣預報的應用，故參考前人研究降雨量的方法的基礎(chǔ)上，基于災害性，建立考察指標—年凝凍最長持續(xù)天數(shù)，采用期望思想，首次用韋布爾分布修正指標值，建立加權(quán)馬爾可夫預測模型，實例驗證結(jié)果令人滿意。 2.國內(nèi)外在災害性凝凍天氣預報的研究水平 國內(nèi)在2008年以前，關(guān)于災害性凝凍天氣預報研究只處于利用數(shù)值預測天氣狀況的階段，：通過分析12~2月850hpa冷舌的氣象圖，得出低溫可作為凝凍預報指標；則得出數(shù)值預報時在不同的氣象條件下，預報時因結(jié)合不同指標；則利用數(shù)值方法進行凝凍天氣的預報，其預報結(jié)果精度并不太理想；采用新的方法計算凝凍等級數(shù)，在基礎(chǔ)上考慮氣象條件進行預測。綜上，上述采用的方法基于氣象條件來預報凝凍天氣持續(xù)天數(shù)，其方法復雜，離不開氣象條件約束條件，關(guān)鍵一點擺脫不了數(shù)值方法在中長期天氣預測中精度不夠高的缺點。在2008年后，陸續(xù)出現(xiàn)了新的方法，如將支持向量機運用到凝凍天氣的預測上，雖然文章擺脫氣象圖，可以通過考察歷史氣象資料，尋找統(tǒng)計規(guī)律預測將來值，但考察的指標涉及到的因素過多，難以區(qū)分每一個因素在模型中所起到的作用，亦即有的因素引入時，雖然模型在某些段時間修正了模型的預測值達到預測精度要求，但同時伴隨著隨機擾動，給模型帶來了不容忽略的不確定性。
