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研究生:劉敏香
研究生(外文):Ming-Shang Liu
論文名稱:定量降水之研究---利用雷達及衛星資料與類神經網路之結合
論文名稱(外文):A study of typhoon QPF estimation using radar,satellite data
指導教授:劉清煌
指導教授(外文):Ching-Hang Liu
學位類別:碩士
校院名稱:中國文化大學
系所名稱:大氣科學研究所
學門:自然科學學門
學類:大氣科學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2001
畢業學年度:89
語文別:中文
論文頁數:69
中文關鍵詞:颱風降雨雷達衛星模式倒傳遞類神經網路估計預報
外文關鍵詞:typhoonrainfallradarsatellitemodelbackpropagationestimateforecast
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近年來台灣地區深受土石流之害,而土石流的成因中,降雨量多寡扮演重要的角色,所以「定量降水」在國家型防災計劃中是個很重要的研究課題,它提供防災的依據及有助於水資源的應用與管理。
在過去「定量降水」的研究中,共同的特徵是只使用單獨一種資料,如雷達資料或衛星資料各別的使用,使得降水估計有其限制,為解決這個問題,我們採用倒傳遞類神經網路(Backpropagation neural network)做定量降水估計。「倒傳遞類神經網路」的可貴之處在於有隱藏層之設計,主要功能為總合參數與隱藏層神經元之交互作用,再對外輸出,有別於以往之迴歸分析。
本研究利用啟德、象神兩個颱風個案分別建立「降水估計模式」,估計結果:相關係數高達0.9以上,令人相當振奮。進一步以此模式當作控制實驗,測試各項影響降雨之參數,如:雷達資料(最低三層回波:0.5km、1.5km、2.5km)、衛星資料(IR1、IR2及水氣頻道的雲頂溫度、緯向及經向雲頂溫度梯度)、雨量站高度、颱風中心位置與雨量站之距離等,測試顯示雷達回波最與降雨相關;衛星資料之雲頂溫度則次之,此結果具有合理性,所以進一步輸入網格點的資料,估計北部地區在個案期間內逐時之平均降雨量情形,估計結果與實際降雨分布比較甚為一致,依此可確認模式的可靠性。
本研究是個先驅性之研究,僅選取兩個案作為以類神經網路為工具之嘗試,今有不錯的雨量估計結果,未來的方向是朝天氣類型分類並增加個案做發展,使得「定量降水估計模式」有更廣泛的代表性,並於此基礎上嘗試建立「定量降水預報模式」。
目錄
摘要
誌謝
目錄
表目錄 ………………………………………………………………..v
圖目錄 ……..………………………………………………………..vi
第一章、前言
1.1文獻回顧 ….……..…………………………………………..1
1.2研究動機 …...………………………………………………..2
1.3論文結構 ……….…..………………………………………..3
第二章、研究方法的理論基礎 .....…………………………………4
2.1類神經網路簡介 …...………………………………………..4
2.1.1何謂類神經網路 ………………………………………4
2.1.2類神經網路的種類 ……………………………………5
2.1.3類神經網路發展史 ……………………………………6
2.2倒傳遞類神經網路 ...………………………………………..8
2.2.1倒傳遞類神經網路原理 …….………………………..8
2.2.2倒傳遞類神經網路演算法 ……...……………………8
第三章、個案與資料處理 …………..……………………………..10
3.1個案之天氣型態 …………………………………………...10
3.1.1 2000年10月31日至11月1日之象神颱風個案……10
3.1.2 2000年7月9日之啟德颱風個案 …………………10
3.2資料處理方法 ………………………………………………11
3.2.1五分山(RCWF)都卜勒雷達資料 ………………..11
3.2.2衛星資料 ……….…………………………………….12
3.2.3雨量站資料 …………………………………………..13
3.2.4其他使用之資料 ……………………………………..13
第四章、定量降水估計模式之建立 ………...……………………14
4.1參數選擇及訓練方式 …..………….………………………14
4.2雷達回波及衛星資料之定量降水分析 …….……………...16
4.2.1僅用雷達回波資料 . .………………………………..17
4.2.2僅用衛星資料 .. .…………………………………….18
4.2.3合用雷達回波及衛星資料 ..………………………….18
4.3個案於北部地區之雨量估計結果 .……………………….20
4.4小結 .……...…………………………………………………..22
第五章、總結 ……. ...……..………………………………………23
參考文獻 .….……………………………………………………….25
附表………….………………………………………………………29
附圖………….………………………………………………………37
參考文獻
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