聚焦全球大气海洋研究前沿方向,将人工智能技术应用到天气气候预测领域中,提高极端灾害性天气的预报水平,已成为整个行业研究的热点方向。发生在热带太平洋上的厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)现象是地球上最强、最显著的年际气候信号,经常会引发洪涝、干旱、高温、雪灾等极端事件,2020年底我国冬季极寒也与ENSO息息相关。对于ENSO的预测,气候动力模式消耗计算资源大且存在春季预测障碍。基于历史气候观测和模拟数据,利用T时刻过去12个月(包含T时刻)的时空序列(气象因子),可以构建预测ENSO的深度学习模型,预测未来1-24个月的Nino3.4指数,这对极端天气与气候事件的预测具有重要意义。
本数据集由气候与应用前沿研究院ICAR提供。数据包括CMIP5/6模式的历史模拟数据和美国SODA模式重建的近100多年历史观测同化数据。每个样本包含以下气象及时空变量:海表温度异常(SST),热含量异常(T300),纬向风异常(Ua),经向风异常(Va),数据维度为(year,month,lat,lon)。训练数据提供对应月份的Nino3.4 index标签数据。测试用的初始场数据为国际多个海洋资料同化结果提供的随机抽取的n段12个时间序列,数据格式采用NPY格式保存。
训练数据
每个数据样本第一维度(year)表征数据所对应起始年份,对于CMIP数据共4645年,其中1-2265为CMIP6中15个模式提供的151年的历史模拟数据(总共:151年 *15 个模式=2265);2266-4645为CMIP5中17个模式提供的140年的历史模拟数据(总共:140年 *17 个模式=2380)。对于历史观测同化数据为美国提供的SODA数据。
SODA_train.nc中[0,0:36,:,:]为第1-第3年逐月的历史观测数据;
SODA_train.nc中[1,0:36,:,:]为第2-第4年逐月的历史观测数据;
…,
SODA_train.nc中[99,0:36,:,:]为第100-102年逐月的历史观测数据。
和
CMIP_train.nc中[0,0:36,:,:]为CMIP6第一个模式提供的第1-第3年逐月的历史模拟数据;
…,
CMIP_train.nc中[150,0:36,:,:]为CMIP6第一个模式提供的第151-第153年逐月的历史模拟数据;
CMIP_train.nc中[151,0:36,:,:]为CMIP6第二个模式提供的第1-第3年逐月的历史模拟数据;
…,
CMIP_train.nc中[2265,0:36,:,:]为CMIP5第一个模式提供的第1-第3年逐月的历史模拟数据;
…,
CMIP_train.nc中[2405,0:36,:,:]为CMIP5第二个模式提供的第1-第3年逐月的历史模拟数据;
…,
CMIP_train.nc中[4644,0:36,:,:]为CMIP5第17个模式提供的第140-第142年逐月的历史模拟数据。
其中每个样本第三、第四维度分别代表经纬度(南纬55度北纬60度,东经0360度),所有数据的经纬度范围相同。
训练数据标签
标签数据为Nino3.4 SST异常指数,数据维度为(year,month)。
CMIP(SODA)_train.nc对应的标签数据当前时刻Nino3.4 SST异常指数的三个月滑动平均值,因此数据维度与维度介绍同训练数据一致
注:三个月滑动平均值为当前月与未来两个月的平均值。
测试数据
测试用的初始场(输入)数据为国际多个海洋资料同化结果提供的随机抽取的n段12个时间序列,数据格式采用NPY格式保存,维度为(12,lat,lon, 4),12为t时刻及过去11个时刻,4为预测因子,并按照SST,T300,Ua,Va的顺序存放。
测试集文件序列的命名规则:test编号起始月份终止月份.npy,如test_00001_01_12.npy。
数据(Netcdf文件)读取方法
(1) https://www.giss.nasa.gov/tools/panoply/ panoply可视化文件
(2) Python中xarray/netCDF4 库
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