灰色马尔可夫预测模型在台风诱发灾害研究中的应用

论文摘要

我国每年均遭受台风灾害的影响。近些年来,登陆我国的台风强度和诱发的灾害有逐渐增强的趋势。目前,我国对台风的监测主要是依赖于气象卫星进行台风位置、强度的确定以及大风和降水强度的估测,在预报中因为种种原因可能会出现一定的失误,从而对台风诱发灾害预报不准确。因此,能够较为准确的预测台风强度及其诱发灾害,对于国家政府的防灾减灾工作具有重要意义。本文将台风及其诱发灾害视为时间序列,在此基础上,采用灰色模型、马尔可夫链以及两种模型相结合的方法来对台风及其诱发的三种灾害模式进行预测。首先对灰色模型加以改进,提出了基于灰色模型的灰色灾变预测模型,用于预测初台(全年第一个登陆的台风)出现较早的年份和终台(全年最后一个登陆的台风)出现较晚的年份,所得结果与实际情况相吻合。同时采用马尔可夫链对每年的日最大降水量进行预测,考虑到每年的日最大降水量由台风造成,所以可以对台风诱发降雨灾害进行评估。最后采用灰色马尔可夫预测模型对杭州湾乍浦、澉浦两水文站的年极端潮位进行预测,预测结果较好,可以用于台风诱发暴潮的预测。针对灰色预测模型及马尔可夫链预测模型预测趋势较好,但极值情况预报精度较差的情况,本文采用复合极值分布理论,对预测趋势为成灾的年份,计算给定重现期的数值,用于相关部门做防灾减灾参考。本文提出了基于灰色模型、马尔可夫链以及复合极值分布的台风灾害预报系统,同时对于台风防范工作提出了相关建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 概论
• 1.1 引言
• 1.1.1 问题的引出
• 1.1.2 灾害分析方法简介
• 1.2 本文使用方法简介和国内外研究现状
• 1.2.1 灰色系统简介与国内外研究现状
• 1.2.2 马尔可夫链简介与国内外研究现状
• 1.2.3 灰色马尔可夫预测模型的提出与应用
• 1.3 本文研究的内容，创新点和技术路线
• 1.3.1 本文研究的主要内容
• 1.3.2 技术路线
• 2 我国的台风及其诱发灾害论
• 2.1 台风基本知识
• 2.1.1 台风定义及分级标准
• 2.1.2 台风的形成机制
• 2.1.3 台风的范围与强度
• 2.1.4 台风的生命史
• 2.1.5 台风的移动速度
• 2.2 影响我国的台风
• 2.2.1 广东省台风特征
• 2.2.2 福建省台风特征
• 2.2.3 浙江省台风特征
• 2.2.4 上海市台风特征
• 2.3 台风诱发的灾害
• 2.3.1 台风诱发的降水
• 2.3.2 台风引起的大风
• 2.3.3 台风诱发的风暴潮
• 2.4 全球变暖、海平面升高对台风的影响
• 3 灰色系统预测模型
• 3.1 灰色系统的基本概念
• 3.2 灰色序列生成
• 3.3 灰色模型的建立
• 3.3 灰色模型的建立
• 3.4 灰色模型的检验
• 3.4.1 相对误差检验法
• 3.4.2 后验差检验法
• 3.5 灰色模型的改进
• 3.5.1 初始条件的改进
• 3.5.2 残差的修正
• 3.6 基于灰色模型的灰色灾变预测模型
• 4 马尔可夫链预测模型
• 4.1 马尔可夫链的定义
• 4.2 马尔可夫链预测方法
• 4.2.1 基于绝对分布的马尔可夫链预测方法
• 4.2.2 叠加马尔可夫链预测方法
• 4.2.3 加权马尔可夫链法预测方法
• 4.2.4 马尔可夫链法预测方法的改进
• 4.3 马尔可夫链预测方法的实例应用
• 4.3.1 基于绝对分布的马尔可夫链预测方法
• 4.3.2 叠加马尔可夫链预测方法
• 4.3.3 加权马尔可夫链法预测方法
• 5 灰色马尔可夫预测模型
• 5.1 灰色马尔可夫预测模型的建立依据
• 5.2 灰色马尔可夫预测模型的类型
• 5.2.1 灰色预测值的马尔可夫模型
• 5.2.2 灰色残差值的马尔可夫模型
• 5.3 灰色马尔可夫预测模型在台风诱发风暴潮预报中的应用
• 6 复合极值分布在台风诱发灾害概率预测中的应用
• 7 台风灾害的防范
• 7.1 台风灾害的科学预报以及政府功能
• 7.2 台风灾害防范中人的因素
• 8 结论与展望
• 8.1 结论
• 8.2 创新点
• 8.3 存在的问题和未来的展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 攻读硕士期间发表论文