长短期记忆神经网络（LSTM）对风暴潮数值模拟的优化应用

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读书小笔记

作者：陈鸿生1 2 林小刚1 2 林晓珍3

单位：1. 自然资源部海洋环境探测技术与应用重点实验室, 广东 广州 510301;2. 国家海洋局汕尾海洋环境监测中心站, 广东 汕尾 516600;3. 国家海洋局深圳海洋环境监测中心站, 广东 深圳 518000

分类号：P731.23

出版年·卷·期（页码）：2024·41·第四期（1-10）

摘要：利用长短期记忆神经网络和数值模式相结合的方法，设计了两套针对粤东遮浪海洋站点台风风暴潮增水的预报优化方案。与实测资料对比结果显示，长短期记忆神经网络方法可以显著改善数值模式模拟结果的准确性，最大增水和主振过程中增水后报结果的平均绝对误差、平均相对误差和平均改善幅度分别为 7.1 cm、8.2%、74% 和 16.1 cm、34.7%、33%。进一步分析表明，利用台风信息预测数值模拟结果的订正值可以有效改善神经网络方法的不稳定性，比直接预测风暴潮增水值更加准确、可靠。

关键词：长短期记忆 神经网络 台风风暴潮 数值模拟

Abstract：Using a combination of Long Short-Term Memory (LSTM) neural network and numerical model, two sets of prediction schemes for typhoon storm surge at the Zhelang marine station in eastern Guangdong have been designed. Compared with the measured data, the LSTM neural network can significantly improve the accuracy of the numerical model results. The average absolute error, average relative error and average improvement amplitude of the prediction results for the maximum surge and the main oscillation process are 7.1 cm, 8.2%, 74% and 16.1 cm, 34.7%, 33%, respectively. Further analysis shows that predicting the corrected value of numerical results using typhoon information can effectively limit the instability of neural network, which is more accurate and reliable in comparison with predicting the storm surge level directly.

Key words：Long Short-Term Memory; neural network; typhoon storm surge; numerical simulation

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未来两天海洋环境预报

预计明天，

渤海、黄海北部有1到1.6米的轻浪到中浪；

黄海南部、东海、钓鱼岛附近海域有1.6到2.2米的中浪区；

台湾海峡有0.8到1.3米的轻浪到中浪；

台湾以东洋面有1.5到2.3米的中浪区；

巴士海峡有1.3到1.8米的中浪；

南海北部、中部有0.9到1.3米的轻浪到中浪；

南海南部有2到2.5米的中浪到大浪区；

北部湾有0.4到0.7米的轻浪。

预计后天，

南海南部的大浪区维持，浪高2到3米。

9月12~16日西北太平洋海浪数值预报

美丽海岛海域海况

预计明天，

永暑礁附近海域有2.7米的大浪，不适宜乘船出行和海岛游玩；

钓鱼岛附近海域有2米的中浪，崇明岛、嵊泗列岛、岱山岛、东极岛、普陀山、大陈岛、洞头岛、南麂岛、嵛山岛、平潭岛、湄洲岛、东山岛附近海域有1.3~1.7米的中浪，这些海岛较适宜乘船出行和海岛游玩；

我国其他美丽海岛附近海域都是轻浪，海况不错，非常适宜乘船出行和海岛游玩。

美丽海岛是指以下的35个海岛：

觉华岛、长山群岛、菩提岛、长岛、刘公岛、灵山岛、秦山岛、连岛、崇明岛、嵊泗列岛、岱山岛、东极岛、普陀山、大陈岛、玉环岛、洞头岛、南麂岛、嵛山岛、三都岛、平潭岛、湄洲岛、东山岛、钓鱼岛、南澳岛、万山群岛、川山群岛、海陵岛、南三岛、东海岛、涠洲岛、分界洲岛、蜈支洲岛、永兴岛、黄岩岛、永暑礁。

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