(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210772265.8 (22)申请日 2022.06.30 (71)申请人 同济大学 地址 200092 上海市杨 浦区四平路1239号 (72)发明人 穆斌　李婧　袁时金　 (74)专利代理 机构 上海科盛知识产权代理有限 公司 312 25 专利代理师 翁惠瑜 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06N 3/00(2006.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 一种免伴随的北大西洋涛动目标观测敏感 区识别方法 (57)摘要 本发明涉及一种免伴随的北大西洋涛动目 标观测敏感区识别方法， 包括： 设置目标函数； 通 过粒子群算法求解目标函数， 获得北大西洋涛动 的最优前期征兆； 设置自然运行实验、 控制运行 实验和目标运行实验； 自然运行实验将模式从起 始时间自然积分若干天得到的输出作为大气真 实运行的状态； 控制运行实验在初始态上叠加最 优前期征兆扰动， 并且将假定敏感区内的最优前 期征兆的值减小一半作为对比； 目标运行实验在 假定敏感区内不叠加初始场类型的扰动， 在假定 敏感区外叠加最优前期征兆； 通过计算模式预报 的收益对假定敏感区进行改进。 与现有技术相 比， 本发明通过针对性的目标观测， 有效改善北 大西洋涛动研究区域的可 预报性。 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 CN 115203925 A 2022.10.18 CN 115203925 A 1.一种免伴随的北 大西洋涛动目标观测敏感区识别方法， 其特 征在于， 包括： 设置北大西洋涛动的最优前期征兆的目标函数； 通过粒子群算法求 解目标函数， 获得 北大西洋涛动的最优前期征兆； 通过观测系统模拟实验识别目标观测敏感区， 具体过程包括： 设置自然运行实验、 控制运行实验和目标运行实验； 所述的自然运行实验将模式从起始时间自然积分若干天得到的输出作为大气真实运 行的状态； 所述的控制运行实验在初始态上叠加最优前期征兆扰动， 并且将假定敏感区内的最优 前期征兆的值减小一半作为对比； 所述的目标运行实验在假定敏感区内不叠加初始场类型的扰动， 在假定敏感区外叠加 最优前期征兆； 通过计算模式预报的收益对假定敏感区进行改进， 最终获得的假定敏感区作为目标观 测敏感区。 2.根据权利要求1所述的一种免伴随的北大西洋涛动目标观测敏感区识别方法， 其特 征在于， 所述的模式预报的收益的计算公式为： O3(serror)＝||F(S0+serror)‑F(S0)||2 O4(serror)＝||PSA[F(S0+δ*serror)]‑F(S0)||2, δ ＝0.5,1 其中， S0为模式起始时间的初始态， serror为叠加到起始时间的初始态上的最优前期扰 动， F(S0)代表自然运行实验输出的海平面气压能量值， F(S0+serror)表示叠加了最优前期扰 动后模式的海平面气压能量值， F(S0+serror)表示控制运行输出的海平面气压能量值， O3 (serror)表示由最优前期扰动实验中的最优扰动引起的预报误差的大小， PSA是投影算子， 假 定敏感区内δ＝0.5， 假定敏感区外δ＝1， O4(serror)表示控制运行实验中预报误差的大小， FI 表示模式预报的收益， FI越大表示模式预报的收益越大。 3.根据权利要求1所述的一种免伴随的北大西洋涛动目标观测敏感区识别方法， 其特 征在于， 所述的目标函数为北 大西洋涛动指数增量。 4.根据权利要求3所述的一种免伴随的北大西洋涛动目标观测敏感区识别方法， 其特 征在于， 所述的目标函数的约束条件 包括： 将最优前期征兆相关的物 理变量限制在大气基态干能量的10％的边界范围内， 如果超 过该边界范围， 将上述扰动投影至半径为约束值的超球表面。 5.根据权利要求4所述的一种免伴随的北大西洋涛动目标观测敏感区识别方法， 其特 征在于， 所述的最优前期征兆相关的物理变量包括纬向风、 经向风、 温度、 比湿度、 表面气 压 和表面位势高度。 6.根据权利要求4所述的一种免伴随的北大西洋涛动目标观测敏感区识别方法， 其特 征在于， 通过 粒子群算法分别搜索北 大西洋涛动指数增量的极大值和极小值。 7.根据权利要求1所述的一种免伴随的北大西洋涛动目标观测敏感区识别方法， 其特 征在于， 使用主成分分析方法将粒子群算法的搜索过程转移到降维空间中， 计算特征值时 调用主成分分析降维的逆变换， 将 扰动还原至原 解空间的大小， 使其与数值模式相匹配， 然权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115203925 A 2后叠加至起报时刻的初始场上， 调用模式积分， 由模式输出 的海平面气压计算出目标函数 值。 8.根据权利要求7所述的一种免伴随的北大西洋涛动目标观测敏感区识别方法， 其特 征在于， 选择累计特 征值占比大于等于90％的主成分作为降维后的特 征空间。 9.一种电子设备， 其特征在于， 包括存储器和 处理器， 所述存储器存储有计算机程序， 所述处理器调用所述 程序指令能够执 行如权利要求1至8任一所述的识别方法。 10.一种计算机可读存储介质， 其特征在于， 包括计算机程序， 所述计算机程序能够被 处理器执行以实现如权利要求1 ‑8任一所述的识别方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115203925 A 3