基于Resnet50的江苏近海海面风场预报订正方法研究
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读书小笔记
作者：郝雨辰1 杨勤胜2 霍雪松1 曹卫青2 戴强晟1
单位：1. 国网江苏省电力有限公司, 江苏 南京 210000;
2. 江苏方天电力技术有限公司, 江苏 南京 210000
分类号：P732.1
出版年·卷·期（页码）：2024·41·第四期（57-65）
摘要：海面风场的精确预报对于海上风能开发具有非常重要的影响。利用 2019—2021 年ERA5再分析数据系统评估了欧洲中期天气预报中心的EC细网格10 m风场预报在江苏近海区域的预报准确性，发现EC细网格对于该区域4级风的预报准确性最高，24 h（48 h）风速预报的均方根误差为2.28 m/s（2.34 m/s），但是随着风级增大，风速预报的准确性大幅降低，5～11级风24 h（48 h）预报的均方根误差（RMSE）由2.39 m/s（2.58 m/s）增加到8.67 m/s（8.51 m/s）。此外，风速预报误差存在显著的空间差异性，误差随着离岸距离的增大而增大。在此基础上，基于 Resnet50模型构建了江苏近海海面风场预报订正模型，并利用2022年的预报数据对其进行独立性检验。结果表明：订正模型可以显著改善 EC 细网格 24 h（48 h）的 10 m 风速预报结果，订正后的 RMSE 为 1.45 m/s（1.66 m/s），较订正前降低了 45%（40%）。对于 3～10级风，订正模型 24 h和 48 h预报的 RMSE 为1.13～6.67 m/s和1.21～5.68 m/s，同样明显低于订正前（2.33～7.65 m/s和2.58～9.97 m/s）。
关键词：深度学习 海面风场 订正 Resnet50
Abstract：Accurate forecasts of surface winds plays an important role in offshore wind energy development. This study uses the ERA5 reanalysis data during 2019 — 2021 to evaluate the EC fine-grid 10 m winds forecasts in Jiangsu offshore area. It is found that the EC fine-grid 10 m wind speed forecasts perform best in accuracy for wind scale 4, with a 24 hour (48 hour) forecasting RMSE of 2.28 m/s (2.34 m/s). As wind scale increases, the wind speed forecasting accuracy decreases significantly, and the 24 hour (48 hour) forecasting RMSE for wind scales 5~ 11 increases from 2.39 m/s (2.58 m/s) to 8.67 m/s (8.51 m/s). In addition, significant spatial differentiation exists in the 10 m wind speed forecast errors, and the errors grow along with the increase of offshore distance. based on the Resnet50 model, a correction method for surface wind forecasts in Jiangsu offshore area is constructed. The independence test using the forecasting data in 2022 shows that the correction method significantly improves the accuracy of the EC 24-hour and 48-hour 10 m wind speed forecasts, with a 24 hour (48 hour) forecasting RMSE of 1.48 m/s (1.65 m/s), which is 45% (40%) lower than the original EC forecasts. For wind scales 3~10, the 24-hour and 48-hour corrected forecasting RMSE are 1.13 m/s to 6.67 m/s and 1.21 m/s to 5.68 m/s, which is also significantly lower than the original EC forecasts (2.33 m/s to 7.65 m/s and 2.58 m/s to 9.97 m/s).
Key words：deep learning; sea surface winds; correction; Resnet50
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未来两天海洋环境预报
预计明天，
渤海有1.8到2.8米的中浪到大浪区；
黄海有0.8到1.5米的轻浪到中浪；
东海有1.5到2.2米的中浪区；
台湾海峡有1.3到1.8米的中浪；
台湾以东洋面有1.7到2.2米的中浪区；
巴士海峡有1.5到2.3米的中浪；
南海北部有1.8到2.5米的中浪到大浪区；
南海中部有1.3到1.8米的中浪；
南海南部有0.8到1.3米的轻浪到中浪；
北部湾有0.7到1.2米的轻浪。
预计后天，
渤海的大浪区维持，浪高2到2.8米；
南海北部的大浪区减弱消失。
10月13~16日西北太平洋海浪数值预报
美丽海岛海域海况
预计明天，
菩提岛、永兴岛附近海域有1.8米的中浪，觉华岛、平潭岛、钓鱼岛、万山群岛、川山群岛、分界洲岛、蜈支洲岛附近海域有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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