Earth Science Frontiers ›› 2021, Vol. 28 ›› Issue (1): 428-437.DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.10.22
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LI Fuxing1(), CHEN Fulong1,*(
), CAI Wenjing1, HE Chaofei1, LONG Aihua1,2
Received:
2020-07-28
Revised:
2020-10-23
Online:
2021-01-25
Published:
2021-01-28
Contact:
CHEN Fulong
CLC Number:
LI Fuxing, CHEN Fulong, CAI Wenjing, HE Chaofei, LONG Aihua. Multiscale runoff prediction based on the EMD combined model[J]. Earth Science Frontiers, 2021, 28(1): 428-437.
指标 | 各大气环流因子的相关系数值 | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
西藏高原 (30°~40°N, 75°~105°E) | 北半球极涡 中心强度 (JQ) | 西藏高原 (25°~35°N, 80°~100°E) | 太平洋 副高北界 (110°E~115°W) | 北美大西洋 副高北界 (110°~20°W) | 大西洋 副高北界 (55°~25°W) | 南海 副高北界 (100°~120°E) | ||
相关系数 | 0.885** | 0.866** | 0.863** | 0.821** | 0.764** | 0.753** | 0.732** |
Table 1 Results of predictor screening by Spearman’s rank correlation test
指标 | 各大气环流因子的相关系数值 | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
西藏高原 (30°~40°N, 75°~105°E) | 北半球极涡 中心强度 (JQ) | 西藏高原 (25°~35°N, 80°~100°E) | 太平洋 副高北界 (110°E~115°W) | 北美大西洋 副高北界 (110°~20°W) | 大西洋 副高北界 (55°~25°W) | 南海 副高北界 (100°~120°E) | ||
相关系数 | 0.885** | 0.866** | 0.863** | 0.821** | 0.764** | 0.753** | 0.732** |
指标 | 各模型相关系数指标值 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
R | 0.820(a) | 0.856(b) | 0.869(c) | 0.906(d) | 0.912(e) | 0.912(f) |
R2 | 0.673 | 0.732 | 0.756 | 0.821 | 0.833 | 0.831 |
调整后R2 | 0.672 | 0.731 | 0.755 | 0.82 | 0.831 | 0.83 |
指标 | 各模型相关系数指标值 | |||||
7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | |
R | 0.914(g) | 0.916(h) | 0.918(i) | 0.918(j) | 0.920(k) | 0.922(l) |
R2 | 0.836 | 0.839 | 0.844 | 0.842 | 0.847 | 0.85 |
调整后R2 | 0.835 | 0.838 | 0.842 | 0.841 | 0.846 | 0.848 |
Table 2 Results of predictor screening by multiple linear regression analysis
指标 | 各模型相关系数指标值 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
R | 0.820(a) | 0.856(b) | 0.869(c) | 0.906(d) | 0.912(e) | 0.912(f) |
R2 | 0.673 | 0.732 | 0.756 | 0.821 | 0.833 | 0.831 |
调整后R2 | 0.672 | 0.731 | 0.755 | 0.82 | 0.831 | 0.83 |
指标 | 各模型相关系数指标值 | |||||
7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | |
R | 0.914(g) | 0.916(h) | 0.918(i) | 0.918(j) | 0.920(k) | 0.922(l) |
R2 | 0.836 | 0.839 | 0.844 | 0.842 | 0.847 | 0.85 |
调整后R2 | 0.835 | 0.838 | 0.842 | 0.841 | 0.846 | 0.848 |
大气环流因子 | MIV值 |
---|---|
北美大西洋副高北界(110°~20°W) | 0.011 |
印缅槽(15°~20°N,80°~100°E) | 0.009 2 |
太平洋副高北界(110°E~115°W) | 0.008 6 |
西藏高原(30°~40°N,75°~105°E | 0.008 5 |
欧亚纬向环流指数(IZ,0°~150°E) | 0.007 7 |
东亚槽强度(CQ) | 0.007 6 |
大西洋欧洲环流型W | 0.006 6 |
北美区极涡面积指数(3区,120°~30°W) | 0.006 3 |
Table 3 Results of predictor screening by the MIV method
大气环流因子 | MIV值 |
---|---|
北美大西洋副高北界(110°~20°W) | 0.011 |
印缅槽(15°~20°N,80°~100°E) | 0.009 2 |
太平洋副高北界(110°E~115°W) | 0.008 6 |
西藏高原(30°~40°N,75°~105°E | 0.008 5 |
欧亚纬向环流指数(IZ,0°~150°E) | 0.007 7 |
东亚槽强度(CQ) | 0.007 6 |
大西洋欧洲环流型W | 0.006 6 |
北美区极涡面积指数(3区,120°~30°W) | 0.006 3 |
模型全称 | 模型简称 |
---|---|
ARIMA模型 | Model.A |
EMD-ARIMA模型 | Model.EA |
基于气候因子的GRNN模型 | Model.CG |
基于Spearman法筛选的大气环流因子的GRNN模型 | Model.SG |
基于MIV法筛选的大气环流因子的GRNN模型 | Model.MG |
基于线性回归法筛选的大气环流因子的GRNN模型 | Model.IG |
Model.EA和Model.SG的组合模型 | Model.EA-SG |
Model.EA和Model.MG的组合模型 | Model.EA-MG |
Model.EA和Model.IG的组合模型 | Model.EA-IG |
Table 4 List of constructed models and abbreviations used in the paper
模型全称 | 模型简称 |
---|---|
ARIMA模型 | Model.A |
EMD-ARIMA模型 | Model.EA |
基于气候因子的GRNN模型 | Model.CG |
基于Spearman法筛选的大气环流因子的GRNN模型 | Model.SG |
基于MIV法筛选的大气环流因子的GRNN模型 | Model.MG |
基于线性回归法筛选的大气环流因子的GRNN模型 | Model.IG |
Model.EA和Model.SG的组合模型 | Model.EA-SG |
Model.EA和Model.MG的组合模型 | Model.EA-MG |
Model.EA和Model.IG的组合模型 | Model.EA-IG |
分量与趋势项 | RMSE | MARE | R | NSEC |
---|---|---|---|---|
IMF1 | 0.62 | 78.19% | 0.79 | -0.16 |
IMF2 | 0.63 | 97.29% | 0.93 | 0.12 |
IMF3 | 0.05 | 116.93% | 0.96 | 0.13 |
IMF4 | 0.02 | 24.04% | 0.96 | -0.01 |
RES | 0.00 | 0.21% | 0.89 | 0.24 |
总体 | 0.42 | 19.36% | 0.96 | 0.07 |
Table 5 Evaluation of IMF and RES prediction results
分量与趋势项 | RMSE | MARE | R | NSEC |
---|---|---|---|---|
IMF1 | 0.62 | 78.19% | 0.79 | -0.16 |
IMF2 | 0.63 | 97.29% | 0.93 | 0.12 |
IMF3 | 0.05 | 116.93% | 0.96 | 0.13 |
IMF4 | 0.02 | 24.04% | 0.96 | -0.01 |
RES | 0.00 | 0.21% | 0.89 | 0.24 |
总体 | 0.42 | 19.36% | 0.96 | 0.07 |
模型简称 | RMSE | MARE | R | NSEC | QR |
---|---|---|---|---|---|
Model.EA-MG | 0.027 | 20.13% | 0.983 | -0.014 | 89% |
Model.EA-IG | 0.060 | 30.87% | 0.968 | 0.931 | 86% |
Model.EA-SG | 0.069 | 13.57% | 0.940 | 0.921 | 89% |
Model.CG | 0.043 | 19.16% | 0.976 | 0.024 | 64% |
Model.SG | 0.083 | 37.16% | 0.908 | -0.186 | 69% |
Model.IG | 0.084 | 36.05% | 0.907 | -0.173 | 74% |
Model.MG | 0.102 | 33.68% | 0.891 | -0.414 | 71% |
Model.A | 0.730 | 33.49% | 0.911 | -0.701 | 47% |
Model.EA | 0.421 | 19.36% | 0.961 | 0.868 | 72% |
Table 6 Model evaluation results
模型简称 | RMSE | MARE | R | NSEC | QR |
---|---|---|---|---|---|
Model.EA-MG | 0.027 | 20.13% | 0.983 | -0.014 | 89% |
Model.EA-IG | 0.060 | 30.87% | 0.968 | 0.931 | 86% |
Model.EA-SG | 0.069 | 13.57% | 0.940 | 0.921 | 89% |
Model.CG | 0.043 | 19.16% | 0.976 | 0.024 | 64% |
Model.SG | 0.083 | 37.16% | 0.908 | -0.186 | 69% |
Model.IG | 0.084 | 36.05% | 0.907 | -0.173 | 74% |
Model.MG | 0.102 | 33.68% | 0.891 | -0.414 | 71% |
Model.A | 0.730 | 33.49% | 0.911 | -0.701 | 47% |
Model.EA | 0.421 | 19.36% | 0.961 | 0.868 | 72% |
模型 | 分数 | 模型 | 分数 |
---|---|---|---|
Model.EA-MG | 0.163 | Model.EA-IG | 0.099 |
Model.MG | 0.152 | Model.SG | 0.098 |
Model.EA-SG | 0.14 | Model.CG | 0.093 |
Model.EA | 0.109 | Model.A | 0.045 |
Model.IG | 0.103 |
Table 7 TOPSIS score of each model
模型 | 分数 | 模型 | 分数 |
---|---|---|---|
Model.EA-MG | 0.163 | Model.EA-IG | 0.099 |
Model.MG | 0.152 | Model.SG | 0.098 |
Model.EA-SG | 0.14 | Model.CG | 0.093 |
Model.EA | 0.109 | Model.A | 0.045 |
Model.IG | 0.103 |
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