一种气候预测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种气候预测系统，其特征在于，包括：观测资料；资料同化系统；气候模式运行子系统；预测子系统；产品子系统；以及高性能计算机；所述资料同化系统包括有资料同化与支持子系统；所述气候模式运行子系统包括有全球大气环流模式，全球海洋环流模式，高分辨率东亚区域气候模式，以及简化的ENSO预测模式；所述预测子系统包括有预报订正与检测子系统；所述产品子系统包括有产品生成与分发子系统；其中，全球大气环流模式与全球海洋环流模式耦合构成海气耦合模式，通过采用将统计学方法与动力学方法相结合，多初值与多模式相结合，使得气候预测系统预测时间长，准确性高，计算速度快，并且地区针对性强。

A Climate Prediction System

The invention discloses a climate prediction system, which is characterized by: observation data; data assimilation system; climate model operation subsystem; prediction subsystem; product subsystem; and high performance computer; the data assimilation system includes data assimilation and support subsystem; the climate model operation subsystem includes global atmospheric circulation model and global ocean. General circulation model, high resolution regional climate model for East Asia, and simplified ENSO prediction model; the prediction subsystem includes prediction correction and detection subsystem; the product subsystem includes product generation and distribution subsystem; in which the global atmospheric circulation model is coupled with the global ocean circulation model to form a coupled ocean-atmosphere model by using statistical methods and dynamics. The combination of multi-initial value and multi-model makes the climate prediction system have the advantages of long prediction time, high accuracy, fast calculation speed and strong regional pertinence.

【技术实现步骤摘要】
一种气候预测系统
本专利技术涉及气候
，更具体的说是涉及一种气候预测系统。
技术介绍
近年来，国内外对气候预测研究空前重视，气候预测研究不仅具有重要的社会和经济意义，而且有重要的科学价值，它是目前国际上科学研究的大热点，已成为本世纪末和下纪初各国优先发展的科技领域之一。短期气候预测有其坚实的科学基础，目前建立在这种科学基础之上的短期气候预测系统都已显示出一定的预测技巧，但是，短期气候预测系统存在预测时间短，准确性低，计算速度慢，并且地区针对性不强等问题。因此，如何提供一种可实现对年、月、日的预测，并且准确率比现有技术可高出10％左右，其在运算数据量很大的同时也能在很短时间得出结果，并可通过采用多种预测方法，针对不同的地区进行不同预测的气候预测系统是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种预测时间长，准确性高，计算速度快，并且地区针对性强的气候预测系统。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种气候预测系统，其特征在于，包括：观测资料；将观测资料进行同化的资料同化系统；气候模式运行子系统；预测子系统；产品子系统；以及高性能计算机；所述资料同化系统包括有资料同化与支持子系统；所述气候模式运行子系统包括有用于月尺度动力延伸预报集合预测的全球大气环流模式，全球海洋环流模式，高分辨率东亚区域气候模式，以及简化的ENSO预测模式；所述预测子系统包括有预报订正与检测子系统；所述产品子系统包括有产品生成与分发子系统；其中，全球大气环流模式与全球海洋环流模式耦合构成用于单个季节或者多个季节全球气候趋势预测的海气耦合模式，所述海气耦合模式与区域气候模式嵌套可用于提供高分辨率的东亚季节气候趋势预测。优选的，在上述一种气候预测系统中，观测资料可以是全球大气观测资料，可以是全球海洋观测资料，可以是卫星观测资料，可以是雷达观测资料，还可以是其他观测资料。优选的，在上述一种气候预测系统中，该系统是通过将动力数值模式和统计经验预报相结合，利用历史相似信息对动力模式的预报误差进行预报。优选的，在上述一种气候预测系统中，该系统采用的是多初值与多模式的集合。优选的，在上述一种气候预测系统中，该系统收集到的观测资料依次经由资料同化系统，模式初始场，模式运行子系统，预测子系统，以及产品子系统，并且所述所有系统包括观测资料都需实时与高性能计算机进行信息交互。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开采用的是将统计学方法与动力学方法相结合，多初值与多模式相结合，通过将全球大气环流模式与全球海洋环流模式耦合，构成海气耦合模式，其也可以将模式运行子系统中的四个模式根据需要进行相应的耦合，构成多个耦合模式，以便对不同的地区，不同的状况进行相应的预测，并通过高性能计算机进行数值求解，可获得对未来月、季节、年的气候系统状况的预测，使得气候预测时间更长，准确性更高，计算速度更快，地区针对性更强。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1附图为本专利技术的系统原理图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例公开了一种预测时间长，准确性高，计算速度快，并且地区针对性强的气候预测系统。请参阅附图1，为本专利技术公开的一种气候预测系统，具体包括：观测资料；将观测资料进行同化的资料同化系统；气候模式运行子系统；预测子系统；产品子系统；以及高性能计算机；所述资料同化系统包括有资料同化与支持子系统；所述气候模式运行子系统包括有用于月尺度动力延伸预报集合预测的全球大气环流模式，全球海洋环流模式，高分辨率东亚区域气候模式，以及简化的ENSO预测模式；所述预测子系统包括有预报订正与检测子系统；所述产品子系统包括有产品生成与分发子系统；其中，全球大气环流模式与全球海洋环流模式耦合构成用于单个季节或者多个季节全球气候趋势预测的海气耦合模式，所述海气耦合模式与区域气候模式嵌套可用于提供高分辨率的东亚季节气候趋势预测。本专利技术通过将统计学方法与动力学方法相结合，多初值与多模式相结合，通过将全球大气环流模式与全球海洋环流模式耦合，构成海气耦合模式，其也可以将模式运行子系统中的四个模式根据需要进行相应的耦合，构成多个耦合模式，以便对不同的地区，不同的状况进行相应的预测，并通过高性能计算机进行数值求解。该系统采用的是经验正交函数(EOF)方法，EOF方法不但用于观测资料的分析，还用于GCM资料的分析和数值模式的设计，EOF分析方法的具体原理与算法为：一、对资料进行标准化处理，用EOF方法提取前N个模态。(1)、首先选定要分析的数据，进行数据预处理，将其处理成距平的形式，得到一个数据矩阵。(2)、计算矩阵与其转置矩阵的交叉积，得到方阵如果已经处理成为距平，则称为协方差阵；如果已经标准化(即中每行数据的平均值为0，标准差为1)，则称为相关系数阵。(3)、计算方阵的特征根(λ1，，，，，m)和特征向量Vm×m，二者满足Cm×m×Vm×m＝Vm×m×∧m×m其中是维对角阵，即将特征根λ按从小到大的顺序排列，即λ1＞λ2＞…＞λm，由于数据X是真实的观测值，所以λ应该大于或者等于0，每个非0的特征根对应一列特征向量值。如λ1对应的特征向量值称为第一个EOF模态，也就是V的第一列，即EOF＝V(：，1)；λk对应的特征向量值称为第k个EOF模态，也就是第λk对应的特征向量是的第列，即EOF＝V(：，k)。由于计算得到的EOF维数是m×m，而通过时空转换得到的EOF维数有m×n，故可得到前n个特征向量，也就是可提取出前n个模态。二、对提取出的N个模态进行协方差处理和逆处理。三、求出相关系数。四、建立回归方程。五、得到预测结果。为了进一步优化上述技术方案，观测资料可以是全球大气观测资料，可以是全球海洋观测资料，可以是卫星观测资料，可以是雷达观测资料，还可以是其他观测资料。为了进一步优化上述技术方案，该系统是通过将动力数值模式和统计经验预报相结合，利用历史相似信息对动力模式的预报误差进行预报。为了进一步优化上述技术方案，该系统采用的是多初值与多模式的集合。为了进一步优化上述技术方案，该系统收集到的观测资料依次经由资料同化系统，模式初始场，模式运行子系统，预测子系统，以及产品子系统，并且所述所有系统包括观测资料都需实时与高性能计算机进行信息交互。为了进一步优化上述技术方案，具体实施方式为：第一步，将全球大气观测资料，全球海洋观测资料，卫星观测资料，雷达观测资料，以及其他观测资料，经由大气资料同化系统与海洋资料同化系统将观测资料同化后，交由模式初始场对同化资料进行选取。第二步，进入模式运行子系统，其包括有全球大气环流模式，全球海洋环流模式，高分辨率东亚区域气候模式，简化的ENSO预测模式，以及全球大气环流模式与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气候预测系统，其特征在于，包括：观测资料；将观测资料进行同化的资料同化系统；气候模式运行子系统；预测子系统；产品子系统；以及高性能计算机；所述资料同化系统包括有资料同化与支持子系统；所述气候模式运行子系统包括有用于月尺度动力延伸预报集合预测的全球大气环流模式，全球海洋环流模式，高分辨率东亚区域气候模式，以及简化的ENSO预测模式；所述预测子系统包括有预报订正与检测子系统；所述产品子系统包括有产品生成与分发子系统；其中，全球大气环流模式与全球海洋环流模式耦合构成用于单个季节或者多个季节全球气候趋势预测的海气耦合模式，所述海气耦合模式与区域气候模式嵌套可用于提供高分辨率的东亚季节气候趋势预测。

【技术特征摘要】
1.一种气候预测系统，其特征在于，包括：观测资料；将观测资料进行同化的资料同化系统；气候模式运行子系统；预测子系统；产品子系统；以及高性能计算机；所述资料同化系统包括有资料同化与支持子系统；所述气候模式运行子系统包括有用于月尺度动力延伸预报集合预测的全球大气环流模式，全球海洋环流模式，高分辨率东亚区域气候模式，以及简化的ENSO预测模式；所述预测子系统包括有预报订正与检测子系统；所述产品子系统包括有产品生成与分发子系统；其中，全球大气环流模式与全球海洋环流模式耦合构成用于单个季节或者多个季节全球气候趋势预测的海气耦合模式，所述海气耦合模式与区域气候模式嵌套可用于提供高分辨率的东亚季节气候趋势预测。2.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：方亚华，
申请(专利权)人：北京思湃德信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11