非线性气候动力学模型的参数估计方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41475073
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    97.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0502.气候与气候系统
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Nonlinear parameter estimation has been widely applied in the field of meteorology. It is one of the key technologies to build numerical weather prediction models and climate prediction models, as well as statistical prediction models. So, it has a very important scientific significance and application value to study the method of nonlinear parameter estimation. To solve this problem, the linearization techniques have often been used in the traditional parameter estimation methods, which will inevitably result in the loss of parameter estimation precision. Meanwhile, the estimated results of the intelligent approaches mainly depend on the selection of a variety of factors in these algorithms. In view of the deficiencies of the existing nonlinear parameter estimation methods, this project intends to carry out an exploratory study focusing on three key scientific problems in nonlinear parameter estimation. Firstly, on the basis of the vector difference and skewness index difference, a new quantitative approach for evaluating the performance of parameter estimation method will be presented. Meanwhile, in order to improve the convergence rate of the new parameter estimation method, a group search mode with a damping constraint mechanism will be investigated and tested. Secondly, the project will present a novel scheme for the nonlinear parameter estimation with model errors, and investigate quantitative relationships between the samples, used in parameter estimation tests, and the parameter estimation precision, as well as the convergence rate of the new method. Finally, the project will put forward a new theory and methods of nonlinear parameter estimation, which will improve the performance of the evaluation method in parameter estimation and present an optimization parameters search mode. A rapid and accurate identification for unknown parameters in nonlinear dynamical systems can be achieved by implementing this project.
非线性参数估计在气象领域中有着广泛的应用,它既是建立数值天气预报模式和气候动力模式的关键技术之一,又是气象统计预报的关键。因而,研究非线性参数估计方法具有非常重要的科学意义和应用价值。传统的非线性参数估计主要采取线性化方法进行求解,必然会造成参数估计精度的损失,而智能化方法的估计结果对算法中各种因子的选择具有很强的依赖性。针对现有非线性参数估计方法存在的不足,本项目拟围绕非线性参数估计中的三个关键科学问题展开探索性研究,首先,基于向量差和偏态指数差研究定量评估参数估计效果的新方法。同时,发展一种具有阻尼约束机制的群搜索方式来提高新算法的收敛速度,进而探讨存在模型误差时的非线性参数估计方案,并尝试揭示样本量与算法的估计精度及收敛速度之间的定量关系。项目将提出一套非线性参数估计的新理论和新方法,改进参数估计结果的定量评价方法,优化参数的搜索方式,实现快速准确地识别非线性动力系统中的未知参数。

结项摘要

非线性参数估计在气象领域中有着广泛的应用,它既是建立数值天气预报模式和气候动力模式的关键技术之一,又是气象统计预报的关键。因而,研究非线性参数估计方法具有非常重要的科学意义和应用价值。传统的非线性参数估计主要采取线性化方法进行求解,必然会造成参数估计精度的损失,而智能化方法的估计结果对算法中各种因子的选择具有很强的依赖性。参数估计算法的优劣主要取决于三个关键点:一是对参数估计效果的定量评价方法和技术(常被称之为适应值函数)研究;二是参数的搜索方式和方法研究;三是存在模型误差时的非线性参数估计。本项目围绕非线性参数估计中的这三个关键科学问题展开探索性研究,提出了评估参数估计效果的新适应值函数,改进了参数的搜索方式,揭示了样本量与参数估计精度及算法收敛速度之间的定量关系,最终提出一套非线性参数识别新方法。同时,将项目成果应用于短期气候预测模型的参数估计中,建立了基于演化算法的短期气候预测系统,并已经在国家级和省级气候预测业务中推广应用。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A novel method for detecting abrupt dynamic change based on the changing Hurst exponent of spatial images
基于空间图像变化Hurst指数的动态突变检测新方法
  • DOI:
    10.1007/s00382-016-2983-0
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Climate Dynamics
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    He Wen-Ping;Liu Qun-Qun;Gu Bin;Zhao Shan-Shan
  • 通讯作者:
    Zhao Shan-Shan
Long-range correlation in the drought and flood index from 1470 to 2000 in eastern China
1470-2000年中国东部地区旱涝指数的长期相关性
  • DOI:
    10.1002/joc.4450
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    International Journal of Climatology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    He Wenping;Zhao Shanshan;Liu Qunqun;Jiang Yundi;Deng Beisheng
  • 通讯作者:
    Deng Beisheng
基于人工智能技术的热带气旋灾害评估方法研究:以广东省为例
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    气候与环境研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张文;赵珊珊;万仕全
  • 通讯作者:
    万仕全
An improved method for nonlinear parameter estimation: a case study of the Rossler model
非线性参数估计的改进方法:Rossler 模型的案例研究
  • DOI:
    10.1007/s00704-015-1528-5
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Theoretical and Applied Climatology
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    He Wen-Ping;Wang Liu;Jiang Yun-Di;Wan Shi-Quan
  • 通讯作者:
    Wan Shi-Quan
Detecting abrupt dynamic change based on changes in the fractal properties of spatial images
基于空间图像分形特性的变化检测突然的动态变化
  • DOI:
    10.1007/s00704-016-1889-4
  • 发表时间:
    2017-10
  • 期刊:
    Theor. Appl. Climatol.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Qunqun Liu;Wenping he;Bin Gu;Yundi Jiang
  • 通讯作者:
    Yundi Jiang

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其他文献

混沌系统中参数估计的演化建模方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Acta Physica Sinica
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    王柳;何文平;万仕全
  • 通讯作者:
    万仕全
低温胁迫下内源性ROS对磷脂酶D活性影响的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    草地学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    何文平;杨鹏军;张旭强;王新霞;仇奕之;林美贞;杨宁
  • 通讯作者:
    杨宁
不同滤波方法在去趋势波动分析中去噪的应用比较
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴琼;张文;成海英;何文平
  • 通讯作者:
    何文平
指数形式下的对流扩散方程的数值
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    扬州大学学报(自然科学版)2004,7(3):14-18
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    何文平;侯威封国林
  • 通讯作者:
    侯威封国林
长江口刀鲚耳石年轮确证和年龄与生长研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    水生生物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黎雨轩;李钟杰;谢松光;何文平;刘家寿
  • 通讯作者:
    刘家寿

其他文献

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何文平的其他基金

基于空间图像的气候突变检测方法研究
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    41275074
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    面上项目
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  • 项目类别:
    青年科学基金项目

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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