预测厄尔尼诺-南方涛动 (ENSO)

厄尔尼诺-南方涛动 (ENSO) 是一种大气现象,位于热带太平洋,极大地影响着全球大部分地区的生态系统和人类福祉。我们使用之前文章中介绍的 convLSTM 从空间有序的海面温度序列预测 Niño 3.4 指数。

来源:RStudio AI博客

今天,我们使用上一篇文章中介绍的 convLSTM 来预测厄尔尼诺-南方涛动 (ENSO)。

上一个 厄尔尼诺-南方涛动 (ENSO)。

厄尔尼诺、拉尼娜

ENSO 是指赤道太平洋海面温度和海平面气压的变化模式。从它的三种总体状态来看,最著名的可能是厄尔尼诺。当东太平洋地表水温高于正常水平时,就会发生厄尔尼诺现象,通常从东向西吹的强风异常弱。相反的情况称为拉尼娜。介于两者之间的一切都被归类为正常。

ENSO 对全球天气有很大影响,并经常通过风暴、干旱和洪水危害生态系统和社会,可能导致饥荒和经济危机。社会所能做的最好的事情就是努力适应并减轻严重后果。准确的预测有助于此类努力,越早越好。

在这里,深度学习 (DL) 可能会有所帮助:海面温度和压力等变量是在空间网格(地球的空间网格)上给出的,众所周知,DL 擅长提取空间(例如图像)特征。对于 ENSO 预测,习惯性使用卷积神经网络(Ham、Kim 和 Luo (2019a))或卷积-循环混合等架构。我们的 convLSTM 就是这样一种混合体;它对空间网格上给出的特征序列进行操作。因此,今天,我们将训练一个用于 ENSO 预测的模型。该模型将以 convLSTM 为核心成分。

Ham, Kim, and Luo (2019a) Ham, Kim, and Luo 2019a

因此,从一开始,我们就不期望它有出色的表现。尽管如此,这应该是一个有趣的案例研究,也是一个有用的代码模板,供我们的读者应用于他们自己的数据。

数据

厄尔尼诺 拉尼娜 中性

在输入方面,可以从东京气候中心下载公开且随时可用的数据;至于预测目标,我们在这里获得索引和分类。

东京气候中心 这里 这里