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文摘   2024-11-19 10:53   中国香港  


近日,《APPLIED OCEAN RESEARCH》相关研究,提出了一种改进的潮汐预测方法TidalMet-HR,通过结合气象参数和历史残余水位数据,利用双向长短期记忆网络实现高精度的水位预测。

相关成果以“An improved tidal prediction method using meteorological parameters and historical residual water levels”为题发表在《APPLIED OCEAN RESEARCH》。

1. 研究背景

潮汐预测在海洋和沿海管理中具有重要意义,尤其是在浅水航行、海岸工程、生态环境保护等领域。水位由天文潮汐残余水位组成。天文潮汐由太阳和月亮等天体引起,而残余水位则受到气象因素、降水和气候的影响。准确的水位建模和预测在许多应用中至关重要。

图源:美篇

传统的潮汐预测方法主要依赖于调和分析。然而,由于水位形成的复杂物理机制,传统方法在预测残余水位时面临挑战。

2. 研究方法

本文提出了一种改进的潮汐预测方法,称为TidalMet-HR,通过结合气象参数和历史残余水位数据,利用双向长短期记忆网络(Bi-LSTM)实现高精度的水位预测。TidalMet-HR方法结合了传统的调和分析和人工智能技术。
  • 通过调和分析分解观测到的水位,获得每个潮汐分量的调和常数,利用这些常数准确预测天文潮汐。
  • 将历史残余水位、风速、风向和气压输入Bi-LSTM模型,建立残余水位预测模型。
  • 利用预测的残余水位信息修正天文潮汐,实现精确的潮汐预测。

图源:APPLIED OCEAN RESEARCH

3. 研究贡献

  • TidalMet-HR方法准确预测了未来36小时内的水位变化,表现出优越的精度和稳定性。

  • 成功融合了气象参数和历史水位数据,以提高水位预测的精确性。

  • 通过加入更多的影响因素和使用大气预报数据,有希望进一步提高预测的准确性和预测时长。


图源:APPLIED OCEAN RESEARCH

4. 展望与思考

本次研究所采用的方法展现了一种跨学科的研究方法,将数学建模、神经网络分析和气象学研究相结合,以提高预测海平面水位的准确性和可靠性。此外,还可从以下几方面考虑,以提升潮汐预测效果:

  • 多步预测方法:发展能够进行连续多步预测的模型,以改进对潮汐变化的长期预测能力。
  • 极端天气条件下的性能: 探究模型在极端天气,如风暴潮等条件下的预测性能,以便更好地应对气候变化带来的挑战。

  • 实时监测与预警系统: 构建实时潮汐监测和预警系统,能够为相关领域提供及时的信息支持,降低自然灾害风险。


引文格式:

Sun Y, Wang R, Qi C, et al. An improved tidal prediction method using meteorological parameters and historical residual water levels[J]. Applied Ocean Research, 2024, 153: 104289.

https://doi.org/10.1016/j.apor.2024.104289

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