一种涡旋的识别方法、装置、存储介质及电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种涡旋的识别方法、装置、存储介质及电子设备，其中，该方法包括：基于风场数据选取出可能是涡旋中心的有效格点，通过将该有效格点周围的区域分为多个象限，并在每种方式均满足逆时针旋转条件的情况下再基于有效涡度来确定涡旋中心。该方法只选取部分格点作为有效格点进行识别，可以减少处理量；基于有效格点周围的多个象限进行识别，均满足象限平均风场限定条件和象限组平均风向逆时针旋转条件时，进行涡旋中心待定格点的识别，能够十分准确地确定涡旋中心。本发明专利技术可应用于识别不同形状及不同尺度的中尺度涡旋，也可适用于基于不同时空分辨率的风场资料的中尺度涡旋识别；特别地，可应用于复杂风场上的中尺度涡旋的识别。

【技术实现步骤摘要】
一种涡旋的识别方法、装置、存储介质及电子设备
本专利技术涉及涡旋识别
，具体而言，涉及一种涡旋的识别方法、装置、存储介质及电子设备。
技术介绍
中尺度涡旋对平衡全球动量、水汽和能量有重要作用，是造成强对流或灾害性天气的重要系统，因此准确的涡旋自动识别和追踪算法有利于灾害天气的预警和预测。目前国内外涡旋的识别主要包括以下方法：(1)基于人工的涡旋识别方法：直接通过人工判别涡旋，该方法的缺点是识别具有很大的主观性，无法定量给出涡旋边界，且耗时长，人力成本高。(2)基于高度场或气压场的涡旋识别方法：通过查找高度场或气压场最外层的闭合等值线确定涡旋边界，结合局部最小值来识别涡旋；例如，具体可参考文献LinZ,GuoW,JiaL,etal.ClimatologyofTibetanPlateauvorticesderivedfrommultiplereanalysisdatasets[J].ClimateDynamics,2020,55(9)。该方法的缺点是运算量较大，由于有些涡旋系统不具有中低压特征，容易漏报尺度较小的涡旋。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涡旋的识别方法，其特征在于，包括：/n获取整个区域内风场数据，从所述整个区域内相对涡度为正的格点中选取有效格点，并将所述有效格点的相对涡度作为有效涡度；/n确定以所述有效格点为中心的目标区域，将所述目标区域分为N个象限，并根据所述风场数据确定每个所述象限的风参数；所述风参数包括平均风向，且所述风参数还包括平均纬向风、平均经向风中的至少一项；/n判断所述象限的平均纬向风或平均经向风是否满足象限平均风场限定条件；将所述象限和与所述象限相邻的其他象限组成象限组，并根据所述象限的平均风向和与所述象限相邻的其他象限的平均风向判断所述象限组是否满足象限组平均风向逆时针旋转条件；/n在m个所述象限满...

【技术特征摘要】
1.一种涡旋的识别方法，其特征在于，包括：
获取整个区域内风场数据，从所述整个区域内相对涡度为正的格点中选取有效格点，并将所述有效格点的相对涡度作为有效涡度；
确定以所述有效格点为中心的目标区域，将所述目标区域分为N个象限，并根据所述风场数据确定每个所述象限的风参数；所述风参数包括平均风向，且所述风参数还包括平均纬向风、平均经向风中的至少一项；
判断所述象限的平均纬向风或平均经向风是否满足象限平均风场限定条件；将所述象限和与所述象限相邻的其他象限组成象限组，并根据所述象限的平均风向和与所述象限相邻的其他象限的平均风向判断所述象限组是否满足象限组平均风向逆时针旋转条件；
在m个所述象限满足所述象限平均风场限定条件、且n个所述象限组满足所述象限组平均风向逆时针旋转条件的情况下，将所述有效格点作为待定格点；
根据所述待定格点中有效涡度的最大值或极大值所对应的待定格点确定目标涡旋的涡旋中心。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从所述整个区域内相对涡度为正的格点中选取有效格点，并将所述有效格点的相对涡度作为有效涡度，包括：
确定与相对涡度为正的格点(i,j)相邻的多个格点，且所述相邻的多个格点至少包括上格点(i,j+1)、下格点(i,j-1)、右格点(i+1,j)和左格点(i-1,j)；
根据所述风场数据确定所述上格点的纬向风u(i,j+1)、所述下格点的纬向风u(i,j-1)、所述右格点的经向风v(i+1,j)和所述左格点的径向风v(i-1,j)；
若u(i,j+1)<0、u(i,j-1)>0、v(i+1,j)>0、v(i-1,j)<0均满足，且纬向风切变和经向风切变均在预设的范围[w,1/w]之内，将所述格点(i,j)作为有效格点，并将所述格点(i,j)的相对涡度作为所述有效格点的有效涡度。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，判断所述象限的平均纬向风或平均经向风是否满足象限平均风场限定条件包括：
在所述目标区域被分为正东象限、正北象限、正西象限和正南象限四个象限的情况下，若所述正东象限的平均经向风则所述正东象限的平均经向风满足所述象限平均风场限定条件；若所述正北象限的平均纬向风则所述正北象限的平均纬向风满足所述象限平均风场限定条件；若所述正西象限的平均经向风则所述正西象限的经向风满足所述象限平均风场限定条件；若所述正南象限的平均纬向风则所述正南象限的经向风满足所述象限平均风场限定条件；
和/或
在所述目标区域被分为第一东象限、第二东象限，第一北象限、第二北象限，第一西象限、第二西象限、第一南象限以及第二南象限八个象限的情况下，若所述第一东象限的平均经向风则所述第一东象限的平均经向风满足所述象限平均风场限定条件；若所述第二东象限的平均经向风则所述第二东象限的平均经向风满足所述象限平均风场限定条件；若所述第一北象限的平均纬向风则所述第一北象限的平均纬向风满足所述象限平均风场限定条件；若所述第二北象限的平均纬向风则所述第二北象限的平均纬向风满足所述象限平均风场限定条件；若所述第一西象限的平均经向风则所述第一西象限的平均经向风满足所述象限平均风场限定条件；若所述第二西象限的平均经向风则所述第二西象限的平均经向风满足所述象限平均风场限定条件；若所述第一南象限的平均纬向风则所述第一南象限的平均纬向风满足所述象限平均风场限定条件；若所述第二南象限的平均纬向风则所述第二南象限的平均纬向风满足所述象限平均风场限定条件。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断所述象限组是否满足象限组平均风向逆时针旋转条件包括：
将平均风向的取值范围定为[-180°,180°]，并将两个平均风向α，β之间的方向偏差角C(α,β)定义为:



在所述目标区域被分为正东象限、正北象限、正西象限和正南象限四个象限的情况下，确定每个象限组的方向偏差角若所述象限组的方向偏差角在0°至180°之间，则确定所述象限组满足所述象限组平均风向逆时针旋转条件；其中，表示所述正东象限的平均风向，表示所述正北象限的平均风向，表示所述正西象限的平均风向，表示所述正南象限的平均风向；
在所述目标区域被分为第一东象限、第二东象限，第一北象限、第二北象限，第一西象限、第二西象限、第一南象限以及第二南象限八个象限的情况下，确定每个象限组的方向偏差角若所述象限组的方向偏差角在0°至180°之间，则确定所述象限组满足所述象限组平均风向逆时针旋转条件；其中，表示所述第一东象限的平均风向，表示所述第二东象限的平均风向，表示所述第一北象限的平均风向，表示所述第二北象限的平均风向，表示所述第一西象限的平均风向，表示所述第二西象限的平均风向，表示所述第一南象限的平均风向，表示所述第二南象限的平均风向。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在m个所述象限满足所述象限平均风场限定条件、且n个所述象限组满足所述象限组平均风向逆时针旋转条件的情况下，将所述有效格点作为待定格点，包括：
将所述目标区域分为包含正东象限、正北象限、正西象限和正南象限的四个象限；若此时多个所述象限满足所述象限平均风场限定条件，且多个象限组满足所述象...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤欢，傅慎明，张敬萍，孙建华，李万莉，张元春，
申请(专利权)人：中国科学院大气物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11