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基于BP神经网络的锡林郭勒地区沙尘暴预测模型研究

作者: 勾芒芒
专业: 水土保持与荒漠化防治
导师: 李钢铁;左合君
授予学位: 硕士
授予学位单位: 内蒙古农业大学
关键词: 神经网络;沙尘暴;预测模型;气象因子
摘要: 本文利用1971~2000年锡林郭勒地区15个台站的气象资料,分析近30年内蒙古锡林郭勒地区沙尘暴发生日数及其规律。首先应用SPSS软件对影响沙尘暴的主要气象因子进行相关分析和主成分分析:其次应用Surfer软件对锡林郭勒地区沙尘暴发生规律和时空分布进行研究;最后,在了解锡林郭勒地区沙尘暴成因及分布的基础上,建立锡林郭勒地区沙尘暴BP神经网络模型,并对2001~2010年沙尘暴发生日数进行预测分析。获得的结论主要有以下几个方面: (1)锡林郭勒地区沙尘暴受多种气象因子共同影响,是一个多维的复杂问题,年大风日数、年平均地温、年蒸发量、相对湿度与年沙尘暴日数有较好的相关性,其中沙尘暴的发生与年大风日数相关系数达90%以上。 (2)在近30年里锡林郭勒地区沙尘暴日数呈下降趋势,90年代达到最低水平;沙尘暴的发生季节主要处于风力大,热力不稳的春季,发生频率占全年的70%以上;锡林郭勒地区沙尘暴发生日数西部地区明显多于东部地区,其中年平均沙尘暴日数最大值出现在苏尼特右旗为10天。 (3)通过输入因子、网络层激活函数和输出因子的确定以及网络层数、节点的选择,锡林郭勒地区沙尘暴模型可采用三层网络结构(4—6-1)。比较和试算显示,快速BP算法比普通BP算法的训练速度快,收敛精度高64.47%;并与传统多元线性回归数学模型相比较,结果表明:快速BP神经网络沙尘暴模型的检验精度可达到98%。 (4)通过模型预测2001~2010年沙尘暴发生日数,结果表明:21世纪初锡林郭勒地区沙尘暴发生日数在波动中呈上升趋势。
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