Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu ứng dụng mô hình ARIMA để dự báo lượng mưa vụ đông xuân ở một số tỉnh vùng đồng bằng Bắc Bộ

Mô hình ARIMA là mô hình phân tích chuỗi thời gian, nó không chỉ xem xét các chu kỳ tự vận động của chuỗi dữ liệu dự báo, các mối tương tác trong quá trình tự vận động của các nhân tố ảnh hưởng khác mà nó còn đánh giá được các quy luật sai số trong quá trình mô phỏng để nâng cao độ chính xác của dự báo. Mặc dù mô hình này đã được áp dụng ở nhiều nước trên thế giới nhưng ở Việt Nam cho đến nay vẫn còn rất ít các nghiên cứu áp dụng trong dự báo khí hậu mùa. Luận văn sau đây đi nghiên cứu ứng dụng mô hình ARIMA để dự báo lượng mưa vụ đông xuân ở một số tỉnh vùng đồng bằng Bắc Bộ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu ứng dụng mô hình ARIMA để dự báo lượng mưa vụ đông xuân ở một số tỉnh vùng đồng bằng Bắc Bộ ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Nguyễn Hữu Quyền NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH ARIMA ĐỂ DỰ BÁO LƢỢNG MƢA VỤ ĐÔNG XUÂN Ở MỘT SỐ TỈNH VÙNG ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2013 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Nguyễn Hữu Quyền NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH ARIMA ĐỂ DỰ BÁO LƢỢNG MƢA VỤ ĐÔNG XUÂN Ở MỘT SỐ TỈNH VÙNG ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ Chuyên ngành: Khí tƣợng và khí hậu học Mã số: 60.44.87 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. Dương Văn Khảm Hà Nội – 2013 LỜI CẢM ƠN Trước tiên học viên xin trân trọng cảm ơn các thầy cô trong Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học đã hướng dẫn và giúp đỡ tận tình học viên trong suốt thời gian tham gia lớp cao học. Đặc biệt, học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS. TS. Dương Văn Khảm, người đã trực tiếp định hướng và hướng dẫn học viên trong suốt quá trình hoàn thành luận văn. Sự hiểu biết sâu sắc về khoa học cũng như những kinh nghiệm của thầy là tiền đề để giúp học viên mở rộng kiến thức và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp. Xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường, các bạn đồng nghiệp trong cơ quan, đã tạo điều kiện về thời gian và quan tâm động viên tinh thần trong thời gian học viên đi học và hoàn thành luận văn. Cuối cùng xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn bên tôi, cỗ vũ và động viên tôi trong suốt quá trình hoàn thành luận văn này. Hà Nội, ngày 14 tháng 6 năm 2013 Nguyễn Hữu Quyền ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1 Chƣơng 1. TỔNG QUAN .........................................................................................3 1.1. Cơ sở khoa học của dự báo khí hậu mùa ......................................................3 1.2. Các nghiên cứu trên thế giới .........................................................................8 1.3. Các nghiên cứu ở trong nước ......................................................................13 Chƣơng 2. MÔ HÌNH ARIMA VÀ SỐ LIỆU SỬ DỤNG ...................................21 2.1. Giới thiệu cấu trúc của mô hình ARIMA ...................................................21 2.1.1. Mô hình tự hồi quy trung bình trượt ARIMA ...................................22 2.1.2. Mô hình động thái ARIMAX .............................................................23 2.2. Phương pháp áp dụng mô hình ARIMA và ARIMAX đối với bài toán dự báo mưa mùa ......................................................................................................24 2.2.1. Xác định tính ổn định ngẫu nhiên của chuỗi thời gian ....................25 2.2.2. Nhận dạng cấu trúc của mô hình .....................................................28 2.2.3. Xác định các tham số của mô hình ...................................................32 2.2.4. Kiểm định mô hình ...........................................................................35 2.2.5. Phần mềm thống kê SAS đối với mô hình ARIMA và ARIMAX .......36 2.3. Các nguồn số liệu được sử dụng .................................................................36 2.3.1. Số liệu quan trắc mưa từ các trạm khí tượng ...................................37 2.3.2. Số liệu về các chỉ số khí hậu ............................................................37 2.3.3. Số liệu về số vết đen mặt trời (Sunspot Number) .............................38 2.3.4. Xử lý số liệu ......................................................................................38 Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT .................................................................41 3.1. Xây dựng mô hình dự báo mưa vụ đông xuân bằng mô hình ARIMA ......41 3.1.1. Xác định tính ổn định của chuỗi lượng mưa vụ Đông xuân.............41 3.1.2. Nhận dạng mô hình ARIMA .............................................................43 3.1.3. Xác định các thông và kiểm định mô hình ARIMA ..........................44 3.2. Xây dựng mô hình dự báo lượng mưa vụ đông xuân bằng mô hình động thái ARIMAX ....................................................................................................46 3.2.1. Xác định tính ổn định của chuỗi nhân tố dự báo .............................46 iii 3.2.2. Khảo sát mối quan hệ giữa chỉ số lượng mưa và các biến tham ra dự tuyển ...........................................................................................................49 3.2.3. Nhận dạng cấu trúc của mô hình động thái ARIMAX .....................53 3.2.4. Kiểm định các thông số trong mô hình động thái ARIMAX .............55 3.3. Đánh giá khả năng mô phỏng của các mô hình ARIMA ............................60 KẾT LUẬN ..............................................................................................................67 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................68 ...