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基于EMA-UNet模型的次季节温度预报校正OA

Subseasonal Temperature Forecast Bias Correction Based on the EMA-UNet Model

中文摘要英文摘要

针对次季节气温预测中传统模型与现有深度学习方法因未能充分挖掘多变量时空依赖性而导致的预测偏差问题,提出一种基于改进U-Net架构的集成神经网络模型(EMA-UNet).该模型通过引入多层级残差结构、时间嵌入模块及跨通道时空注意力机制,克服了传统架构的局限性,实现了对气温动态演变规律的精准建模.实验表明,EMA-UNet相比传统物理模型(EC)及主流深度学习模型展现出更优的预测精度,显著降低了次季节尺度的预测误差,且在夏季高温时段表现出更强的稳定性.消融实验进一步验证了各核心模块在优化多变量建模中的有效性.

To address the prediction bias in subseasonal temperature forecasting resulting from the limited capacity of traditional models and existing deep learning methods to fully capture multiva-riate spatiotemporal dependencies,an ensemble neural network model based on an improved U-Net architecture EMA-UNet)is proposed.By incorporating a multi-level residual structure,a temporal embedding module,and a cross-channel spatiotemporal attention mechanism,the model overcomes the limitations of traditional architectures and achieves an accurate characterization of dynamic tem-perature evolution.Experimental results show that the EMA-UNet consistently outperforms the tradi-tional physical model EC)and mainstream deep learning models,significantly reducing prediction errors at the subseasonal scale and demonstrating enhanced robustness during high-temperature peri-ods in summer.Ablation studies further validate the effectiveness of the core modules in optimizing multivariate modeling.

张鉴;张煜杰;翁彬;饶嘉蔚;叶晓炜;李爽

福建师范大学计算机与网络空间安全学院,福建 福州 350117||数字福建大数据安全技术研究所,福建 福州 350117||福建省公共服务大数据挖掘与应用工程技术研究中心,福建 福州 350117福建师范大学计算机与网络空间安全学院,福建 福州 350117||数字福建大数据安全技术研究所,福建 福州 350117||福建省公共服务大数据挖掘与应用工程技术研究中心,福建 福州 350117福建师范大学计算机与网络空间安全学院,福建 福州 350117||数字福建大数据安全技术研究所,福建 福州 350117||福建省公共服务大数据挖掘与应用工程技术研究中心,福建 福州 350117福建师范大学计算机与网络空间安全学院,福建 福州 350117||数字福建大数据安全技术研究所,福建 福州 350117||福建省公共服务大数据挖掘与应用工程技术研究中心,福建 福州 350117福建师范大学计算机与网络空间安全学院,福建 福州 350117||数字福建大数据安全技术研究所,福建 福州 350117||福建省公共服务大数据挖掘与应用工程技术研究中心,福建 福州 350117福建师范大学计算机与网络空间安全学院,福建 福州 350117||数字福建大数据安全技术研究所,福建 福州 350117||福建省公共服务大数据挖掘与应用工程技术研究中心,福建 福州 350117

信息技术与安全科学

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《福建师范大学学报(自然科学版)》 2026 (2)

11-21,11

福建省科技厅引导性项目(2022Y0008、2021Y0057)

10.12046/j.issn.1000-5277.2025030045

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