查看原文>>>基于Python机器学习、深度学习技术提升气象、海洋、水文领域实践应用能力
目录
专题一、Python软件的安装及入门
专题二、气象常用科学计算库
专题三、气象海洋常用可视化库
专题四、爬虫和气象海洋数据
专题五、气象海洋常用插值方法
专题六、机器学习基础理论和实操
专题七、机器学习的应用实例
专题八、深度学习基础理论和实操
专题九、深度学习的应用实例
专题十、EOF统计分析
专题十一、模式后处理
其它大气领域相关推荐
Python是功能强大、免费、开源，实现面向对象的编程语言，能够在不同操作系统和平台使用，简洁的语法和解释性语言使其成为理想的脚本语言。除了标准库，还有丰富的第三方库，Python在数据处理、科学计算、数学建模、数据挖掘和数据可视化方面具备优异的性能。上述优势使得Python在气象、海洋、地理、气候、水文和生态等地学领域的科研和工程项目中得到广泛应用。可以预见未来Python将成为气象、海洋和水文等地学领域的主流编程语言之一。
人工智能和大数据技术在许多行业都取得了颠覆式的成果，气象和海洋领域拥有海量的模式和观测数据，是大数据和人工智能应用的天然场景。Python也是当前进行机器学习和深度学习应用的最热门语言。对于的气象海洋领域的专业人员，Python是进行机器学习和深度学习工作的首选。
专题一、Python软件的安装及入门
1.1 Python背景及其在气象中的应用
1.2 Anaconda解释和安装以及Jupyter配置
1.3 Python基础语法
专题二、气象常用科学计算库
2.1 Numpy库
2.2 Pandas库
2.4 Xarray库
专题六、机器学习基础理论和实操
6.1 机器学习基础原理
（1）机器学习概论
（2）集成学习（Bagging和Boosting）
（3）常用模型原理（随机森林、Adaboost、GBDT、Xgboost、lightGBM）
6.2 机器学习库scikit-learn
（1）sklearn的简介
（2）sklearn完成分类任务
（3）sklearn完成回归任务
专题七、机器学习的应用实例
本专题，在详细讲解机器学习常用的两类集成学习算法，Bagging和Boosting，对两类算法及其常用代表模型深入讲解的基础上，结合三个学习个例，并串讲一些机器学习常用技巧，将理论与实践结合。
7.1机器学习与深度学习在气象中的应用
AI在气象模式订正、短临预报、气候预测等场景的应用
7.2 GFS数值模式的风速预报订正
（1）随机森林挑选重要特征
（2）K近邻和决策树模型订正风速
（3）梯度提升决策树GBDT订正风速
（4）模型评估与对比
7.3 台风预报数据智能订正
（1）CMA台风预报数据集介绍以及预处理
（2）随机森林模型订正台风预报
（3）XGBoost模型订正台风预报
（4）台风“烟花”预报效果检验
7.4 机器学习预测风电场的风功率
（1）lightGBM模型预测风功率
（2）调参利器—网格搜索GridSearch于K折验证
专题九、深度学习的应用实例
本专题，在学习使用ANN预测浅水方程的基础上，进一步掌握如何使用PINN方法，将动力方程加入模型中，缓解深度学习的物理解释性差的问题。此外，气象数据是典型的时空数据，学习经典的时序预测方法LSTM，以及空间卷积算法UNET。
9.1深度学习预测浅水方程模式
（1）浅水模型介绍和数据获取
（2） 传统神经网络ANN学习浅水方程
（3）物理约束网络PINN学习浅水方程
9.2 LSTM方法预测ENSO
（1）ENSO简介及数据介绍
（2）LSTM方法原理介绍
（3）LSTM方法预测气象序列数据
9.3深度学习—卷积网络
（1）卷积神经网络介绍
（2）Unet进行雷达回波的预测
专题十、EOF统计分析
10.1 EOF基础和eofs库的介绍
10.2 EOF分析海表面温度数据
（1）SST数据计算距平，去趋势
（2）SST进行EOF分析，可视化
专题十一、模式后处理
11.1 WRF模式后处理
（1）wrf-python库介绍
（2）提取站点数据
（3）500hPa形式场绘制
（4）垂直剖面图——雷达反射率为例
11.2 ROMS模式后处理
（1）xarray为例操作ROMS输出数据
（2）垂直坐标转换，S坐标转深度坐标
（3）垂直剖面绘制
（4）水平填色图绘制
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