利用降雨数据集获取不同地方时全球降雨量信息的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了利用降雨数据集获取不同地方时全球降雨量信息的方法及系统，所述方法包括：对全球降雨数据集进行收集和汇总，得到以世界时为基准的全球降雨数据；将以世界时为基准的全球降雨数据，转换为以指定地方时为基准的全球降雨数据；以任意相邻三天的以世界时为基准的全球降雨数据为原始数据集，采用邻近点内插得到其中第二天的一小时间隔的全球降雨数据，由此得到以指定地方时为基准的网格化的一小时间隔的全球降雨数据；根据该地方时的所有天数的全球降雨数据，计算该地方时的年平均小时降雨量。本发明专利技术的方法采用最邻近点内插法，简单方便，运算速度快，可以在短时间内获得全球地方时的降雨量结果。

【技术实现步骤摘要】
利用降雨数据集获取不同地方时全球降雨量信息的方法及系统
本专利技术涉及全球降雨气候研究领域，具体涉及利用降雨数据集获取不同地方时全球降雨量信息的方法及系统。
技术介绍
降雨作为基本的气候变量，其变化对农作物生产、生态环境、人们的日常生活等都有极其重要的影响。研究降雨不仅可以帮助我们指导农业生产，进行农作物产量预报，而且可以为预防水土流失以及洪涝灾害评估提供依据，同时它也是进行水资源分析的重要因素。研究降雨的地方时特征有着重要的意义。在气候研究领域，有助于我们了解区域降雨规律，增强对影响区域气候动力和热力过程的理解，同时也可以提高区域气候模式和参数化方案的检验水平。在工程应用中，卫星上的有效载荷如高度计、散射计等发射出或接收到的无线电波信号容易受到强降雨的影响而发生衰减，如若知晓各地方时的年均小时降雨量数据，就可以在最初任务设计阶段根据具体任务要求有效规避降雨影响。另外还可以在一定程度上帮助补偿由于降雨而产生的信号衰减，为雨衰减值预报模型的建立提供参考数据，从而减少降雨对卫星链路传输的影响，提高卫星通信质量。此外还可以对卫星的前期规划论证尤其是太阳同步轨道卫星的气候监测或者遥感卫星提供参考。目前全球降雨数据集包括TRMM、CMORPH、GPM、PERSIANN等气象卫星观测数据集，雨量计资料集，地基雷达观测数据集，NCEP/NCAR、CFSR、ERA5等再分析资料。然而这些数据集均以世界时为基准时间，不适合对各地区降雨等气候直接进行研究，且部分数据集空间分辨率较低，无法满足小区域降雨研究，雨量计资料集所包含的台站数据分散且分布不均，在部分地形复杂地区甚至缺乏数据。目前国际上对于降水的研究集中于对某特定区域降水的日变化、季节变化和年际变化上，而以地方时为基准时间对于全球范围内降雨日变化研究较少，并且利用再分析资料对降雨进行的研究也较少。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述技术缺陷，提出一种利用降雨数据集获取不同地方时全球降雨量信息的方法，具备运算速度快、操作简便易实施、兼容各种数据集等优点，能够满足小区域降雨地方时变化特征研究的需求。为实现上述目的，本专利技术提出了一种利用降雨数据集获取不同地方时全球降雨量信息的方法，所述方法包括：对全球降雨数据集进行收集和汇总，得到以世界时为基准的全球降雨数据；将以世界时为基准的全球降雨数据，转换为以指定地方时为基准的全球降雨数据；以任意相邻三天的以世界时为基准的全球降雨数据为原始数据集，采用邻近点内插得到其中第二天的一小时间隔的全球降雨数据，由此得到以指定地方时为基准的网格化的一小时间隔的全球降雨数据；根据该地方时的所有天数的全球降雨数据，计算该地方时的年平均小时降雨量。作为上述方法的一种改进，所述方法还包括：对以世界时为基准的全球降雨数据进行空间插值，得到网格化的以世界时为基准的全球降雨数据；具体为：针对未进行格点化处理的全球降雨数据，采用克里金法对全球降雨数据进行空间内插，实现格点化处理；采用克里金法对地形复杂区域的卫星观测数据集进行数据校准。作为上述方法的一种改进，所述将以世界时为基准的全球降雨数据，转换为以指定地方时为基准的全球降雨数据；具体为：LT＝(UTC-12)+Lon/15°其中，LT代表指定地方时，UTC代表世界时，Lon代表格网点所在地理位置的经度。作为上述方法的一种改进，所述根据该地方时的所有天数的全球降雨数据，计算该地方时的年平均小时降雨量，具体包括：其中，j＝1,2,…,N代表时间序列，i＝1,2,…,M代表格网点数序列，N为总天数，M为格网点总数；为第i个格网点的指定地方时的年平均小时降雨量；Pj为第j天的指定地方时的降雨量值。作为上述方法的一种改进，所述方法还包括：对多年平均处理后的某地方时的全球或某地区的降雨强弱情况进行可视化处理。本专利技术还提供了一种利用降雨数据集获取不同地方时全球降雨量信息的系统，所述系统包括：世界时全球降雨数据获取模块，用于对全球降雨数据集进行收集和汇总，得到以世界时为基准的全球降雨数据；时区转换模块，用于将以世界时为基准的全球降雨数据，转换为以指定地方时为基准的全球降雨数据；时间插值模块，用于以任意相邻三天的以世界时为基准的全球降雨数据为原始数据集，采用邻近点内插得到其中第二天的一小时间隔的全球降雨数据，由此得到以世界时为基准的一小时间隔的全球降雨数据；年平均小时降雨量计算模块，用于根据该地方时的所有天数的全球降雨数据，计算该地方时的年平均小时降雨量。作为上述系统的一种改进，所述系统还包括：空间插值模块，用于对以世界时为基准的全球降雨数据进行空间插值，得到网格化的以世界时为基准的全球降雨数据；具体为：针对未进行格点化处理的全球降雨数据，采用克里金法对全球降雨数据进行空间内插，实现格点化处理；采用克里金法对地形复杂区域的卫星观测数据集进行数据校准。作为上述系统的一种改进，所述时区转换模块的具体实现过程为：LT＝(UTC-12)+Lon/15°其中，LT代表指定地方时，UTC代表世界时，Lon代表格网点所在地理位置的经度。作为上述系统的一种改进，所述年平均小时降雨量计算模块的具体实现过程为：其中，j＝1,2,…,N代表时间序列，i＝1,2,…,M代表格网点数序列，N为总天数，M为格网点总数；为第i个格网点的指定地方时的年平均小时降雨量；Pj为第j天的指定地方时的降雨量值。作为上述系统的一种改进，所述系统还包括：可视化模块，用于对多年平均处理后的某地方时的全球或某地区的降雨强弱情况进行可视化处理。本专利技术的优势在于：1、本专利技术的方法具有全球化和区域模块化的优点，可以兼容各种降雨数据集；2、本专利技术的方法由于采用克里金插值法进行空间内插，不仅可以对未格点化的数据集进行格点化处理，还可以结合实测数据对复杂地形地区的降雨数据进行校正，实现对未知格网点降雨量值的最优无偏估计，使得估计值与实测值之间的方差达到最小，从而提高降雨信息的准确性；3、本专利技术的方法采用最邻近点内插法，简单方便，运算速度快，可以在短时间内获得全球地方时的降雨量结果；4、本专利技术提出结合实测数据用克里金法进行空间内插来解决部分数据集在地形复杂的地区数据空白或错误估计的问题，或者采用克里金法对非格网降雨产品进行格点化处理，并通过将地方时转换公式和最邻近点内插相结合的方式来获得以地方时为基准时间的全球降雨分布结果，以解决目前地方时降雨研究只局限于小区域的现状；5、利用本专利技术的方法，可以利用现有的各种长期的基于UTC时间的降雨数据集，在不增加任何成本和观测的条件下，获取到全球降雨的地方时变化特征，对降雨气候研究领域有重要贡献。附图说明图1为本专利技术的实施例1的利用降雨数据集获取不同地方时全球降雨量信息的方法的流程图；图2为采用2009-2018年的ERA5再分析资料计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用降雨数据集获取不同地方时全球降雨量信息的方法，所述方法包括：/n对全球降雨数据集进行收集和汇总，得到以世界时为基准的全球降雨数据；/n将以世界时为基准的全球降雨数据，转换为以指定地方时为基准的全球降雨数据；/n以任意相邻三天的以世界时为基准的全球降雨数据为原始数据集，采用邻近点内插得到其中第二天的一小时间隔的全球降雨数据，由此得到以指定地方时为基准的网格化的一小时间隔的全球降雨数据；/n根据该地方时的所有天数的全球降雨数据，计算该地方时的年平均小时降雨量。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用降雨数据集获取不同地方时全球降雨量信息的方法，所述方法包括：
对全球降雨数据集进行收集和汇总，得到以世界时为基准的全球降雨数据；
将以世界时为基准的全球降雨数据，转换为以指定地方时为基准的全球降雨数据；
以任意相邻三天的以世界时为基准的全球降雨数据为原始数据集，采用邻近点内插得到其中第二天的一小时间隔的全球降雨数据，由此得到以指定地方时为基准的网格化的一小时间隔的全球降雨数据；
根据该地方时的所有天数的全球降雨数据，计算该地方时的年平均小时降雨量。


2.根据权利要求1所述的利用降雨数据集获取不同地方时全球降雨量信息的方法，其特征在于，所述方法还包括：对以世界时为基准的全球降雨数据进行空间插值，得到网格化的以世界时为基准的全球降雨数据；具体为：
针对未进行格点化处理的全球降雨数据，采用克里金法对全球降雨数据进行空间内插，实现格点化处理；
采用克里金法对地形复杂区域的卫星观测数据集进行数据校准。


3.根据权利要求1所述的利用降雨数据集获取不同地方时全球降雨量信息的方法，其特征在于，所述将以世界时为基准的全球降雨数据，转换为以指定地方时为基准的全球降雨数据；具体为：
LT＝(UTC-12)+Lon/15°
其中，LT代表指定地方时，UTC代表世界时，Lon代表格网点所在地理位置的经度。


4.根据权利要求1所述的利用降雨数据集获取不同地方时全球降雨量信息的方法，其特征在于，所述根据该地方时的所有天数的全球降雨数据，计算该地方时的年平均小时降雨量，具体包括：



其中，j＝1,2,…,N代表时间序列，i＝1,2,…,M代表格网点数序列，N为总天数，M为格网点总数；为第i个格网点的指定地方时的年平均小时降雨量；Pj为第j天的指定地方时的降雨量值。


5.根据权利要求1-4之一所述的利用降雨数据集获取不同地方时全球降雨量信息的方法，其特征在于，所述方法还包括：对多年平均处理后的某地方时的全球或某地区的降雨强弱情况进行可视化处理。


6.一种利...

【专利技术属性】
技术研发人员：白伟华，孙越强，杜起飞，苏豆豆，刘黎军，李伟，王先毅，蔡跃荣，曹光伟，夏俊明，孟祥广，柳聪亮，赵丹阳，尹聪，胡鹏，王冬伟，刘成，吴春俊，李福，乔颢，程双双，朱光武，
申请(专利权)人：中国科学院国家空间科学中心，
类型：发明
国别省市：北京;11