ISSN 1004-4965

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一种基于PSO-MEF的地面气温观测资料的质量控制方法

张颖超 姚润进 熊雄

张颖超, 姚润进, 熊雄. 一种基于PSO-MEF的地面气温观测资料的质量控制方法[J]. 热带气象学报, 2017, 33(2): 273-280. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.02.014
引用本文: 张颖超, 姚润进, 熊雄. 一种基于PSO-MEF的地面气温观测资料的质量控制方法[J]. 热带气象学报, 2017, 33(2): 273-280. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.02.014
Ying-chao ZHANG, Run-jin YAO, Xiong XIONG. A Psomef-Based Method for Quality Control of Surface Temperature Observations[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2017, 33(2): 273-280. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.02.014
Citation: Ying-chao ZHANG, Run-jin YAO, Xiong XIONG. A Psomef-Based Method for Quality Control of Surface Temperature Observations[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2017, 33(2): 273-280. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.02.014

一种基于PSO-MEF的地面气温观测资料的质量控制方法

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.02.014
基金项目: 

国家自然科学基金项目 41675156

江苏省六大人才高峰项目 WLW-021

详细信息
    通讯作者:

    姚润进,男,江苏省人,在读硕士研究生,研究方向:气象资料质量控制。E-mail: runjin_1991@163.com

  • 中图分类号: P413

A Psomef-Based Method for Quality Control of Surface Temperature Observations

  • 摘要: 考虑气温在空间上的相关性,提出一种基于粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)改进的多面函数内插算法(Multi-quadric Equations Fitting,MEF)的地面逐时气温观测资料的多站联网质量控制方法。为检验该方法的可行性和适用性,运用该方法对江苏省四站2006—2008年地面气温观测资料进行质量控制,并与反距离加权法(Inverse Distance Weighting,IDW)进行比较。试验结果表明,该方法相对于IDW法可以更有效地标记出人为模拟的随机误差,具有识别精度高,地区和气候适应性强等优点。

     

  • 图  1  MEF拟合误差与平滑因子关系

    图  2  PSO算法优化MEF的拟合预测流程

    图  3  MEF改进前后拟合预测误差对比

    图  4  PSO-MEF与IDW在淮安地区2008年不同预测指标对比

    a. RMSE;b. MAF; c. NSE。

    图  5  PSO-MEF与IDW在不同地区的三种预测指标对比

    a. RMSE;b. MAF; c. NSE。

    图  6  2006—2008年 (a~c) 各年淮安站气温的PSO-MEF与IDW方法检验效果对比

    图  7  2006—2008年 (a~c) 各年四站气温的PSO-MEF和IDW方法在四站的年平均检出率

    图  8  淮安站2008年1、4、7、10月 (a~d) 不同质控参数f值下的两类误差及检错率

    表  1  PSO改进MEF算法参数设置

    参数 参数值或方法
    核函数 高斯旋转面
    核节点 系数判别法
    Fitness MEF的RMSE
    粒子群大小 20
    xmaxvmax [1, 400][-0.5, 0.5]
    Tmax 40
    LDIW wstart=0.9, wend=0.4
    c1c2 c1=c2=1.494 45
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    表  2  四站PSO-MEF质量控制法检错率

    站名 2006年 2007年 2008年
    淮安 0.84 0.82 0.82
    常州 0.83 0.85 0.86
    南通 0.85 0.87 0.84
    泰州 0.81 0.84 0.85
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    表  3  不同年份不同季节四站的最佳f值及对应检错率

    年份 月份 淮安 常州 南通 泰州
    f 检错率 f 检错率 f 检错率 f 检错率
    2006 1 1.2 0.80 1.2 0.76 1.2 0.79 1.2 0.76
    4 1.2 0.80 1.2 0.79 1.2 0.82 1.6 0.82
    7 1.6 0.81 2.0 0.80 1.6 0.88 1.6 0.76
    10 1.6 0.86 1.6 0.88 1.2 0.90 1.6 0.79
    2007 1 1.6 0.76 1.2 0.83 1.2 0.76 1.2 0.84
    4 1.2 0.81 2.0 0.82 1.2 0.84 1.2 0.88
    7 1.2 0.76 2.0 0.76 2.0 0.80 2.0 0.80
    10 1.2 0.88 1.2 0.83 1.6 0.88 2.0 0.76
    2008 1 1.2 0.84 1.2 0.80 1.2 0.78 1.6 0.88
    4 1.2 0.76 1.2 0.81 1.2 0.83 1.2 0.95
    7 1.2 0.79 2.0 0.73 1.6 0.86 1.6 0.76
    10 1.2 0.93 1.2 0.84 1.2 0.92 1.2 0.82
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-10-16
  • 修回日期:  2016-12-08
  • 刊出日期:  2017-04-01

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