一种基于冷池的飑线强度评估方法技术

本发明专利技术公开了一种基于冷池的飑线强度评估方法，包括步骤Step1.根据位温、水汽以及各类水凝物物理量计算扰动位温密度；Step2.基于等高面浮力计算方法，利用扰动位温密度求等高面浮力，并判断冷池边界，计算冷池强度；Step3.利用主成分分析法，结合冷池强度、地面风速、地面变压、地面变温、模拟雷达回波综合计算分析飑线强度；Step4.根据步骤Step3得到的飑线强度分析整体飑线强度，完成对整体飑线强度的评估；通过考虑不同天气要素以及不同气象要素之间具有相关性对飑线强弱的影响，来计算飑线强度，并综合评价飑线强度，给飑线的预报以及气象部门发布紧急预案提供技术支撑，具有鲁棒性好、计算结果准确率高的特点。计算结果准确率高的特点。计算结果准确率高的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于冷池的飑线强度评估方法


[0001]本专利技术涉及天气预报业务
，具体涉及一种基于冷池的飑线强度评估方法。

技术介绍

[0002]飑线又称不稳定线或气压涌升线，是由若干排列成行的雷暴单体或雷暴群所组成的风向、风速发生突变的狭窄强对流天气系统；飑线过境时常伴有雷暴、阵风、强降水等天气，甚至还有冰雹，从而造成极强的破坏力，容易造成巨大的经济损失；
[0003]研究表明，飑线等线状对流系统的低层冷池对其发展、演变与成熟结构的形成十分重要；冷池的冷出流与低层环境风的辐合作用使对流运动能够长时间维持；冷池中与浮力梯度相关的水平涡度和与垂直风切变相关的水平涡度的相对大小决定了上升流的倾斜结构，即“低层冷池—垂直风切变”相互作用是飑线系统重要的发展和维持机制，而冷池的形成与早期对流活动存在密切的联系；在对流触发、调整阶段，初始对流上升运动携带水汽进入上层产生降水物质；大量的降水物质加强了下沉气流，与降至地面处的降水共同作用，导致低层温度迅速减小，使得飑线系统伴生低层冷池迅速成型，而冷池的出流与低层环境风产生强辐合，使得飑线系统发展强烈；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于冷池的飑线强度评估方法，其特征在于：包括步骤Step1.根据位温、水汽以及各类水凝物物理量计算扰动位温密度；Step2.基于等高面浮力计算方法，利用扰动位温密度求等高面浮力，并根据扰动位温密度判断冷池边界，计算冷池强度；Step3.利用主成分分析法，结合冷池强度、地面风速、地面变压、地面变温、模拟雷达回波计算分析飑线强度；Step4.根据步骤Step3得到的飑线强度分析整体飑线强度，完成对整体飑线强度的评估。2.根据权利要求1所述的一种基于冷池的飑线强度评估方法，其特征在于：步骤Step1所述的扰动位温密度的计算过程包括Step101.根据数值预报输出的结果中相态粒子的分布计算位温密度θ
ρ
：θ
ρ
＝θ(1+0.608r
v
‑
r
w
‑
r
i
‑
r
r
‑
r
s
‑
r
g
‑
r
h
)其中：θ
ρ
为位温密度，θ为位温，r
v
、r
w
、r
i
、r
r
、r
s
、r
g
、r
h
分别指水汽混合比、液态云水混合比、云冰混合比、雨混合比、雪混合比、霰混合比和冰雹混合比；Step102.将得到的位温密度θ
ρ
进行6小时时间滑动平均：其中l<τ≤K
–
l，为某一个格点第τ个时刻θ
ρ
的6小时滑动平均；Step103.将进行经向和纬向空间尺度为200km的空间滑动平均，得到平均位温密度：其中，M<lon≤N
–
M，M<lat≤N
–
M，为经纬网格序号为(lon,lat)的格点第j个时刻θ
ρ
的6小时滑动平均以及200km经向和纬向滑动平均；Step104.利用经纬网格序号为(lon,lat)格点的位温密度θ
ρ,τ,lon,lat
减去平均位温密度得到局地位温密度Δθ
ρ,τ,lon,lat
：Step105.利用局地位温密度Δθ
ρ,τ,lon,lat
求区域平均得到局地平均位温密度求区域平均得到局地平均位温密度Step106.利用局地位温密度减去局地平均位温密度，可得到局地扰动位温密度Δθ
′
ρ,τ,lon,lat
：
3.根据权利要求1所述的一种基于冷池的飑线强度评估方法，其特征在于：步骤Step2所述的冷池强度的计算过程包括Step201.根据步骤Step1得到的平均位温密度和局地扰动位温密度，得到等高面浮力B：其中：g为重力加速度；Step202.设Δθ
′
ρ,τ,lon,lat
＜
‑
2K为各个高度冷池的水平范围，地面至B＝0为冷池的厚度；Step203.则在冷池范围内，每个格点上浮力B的垂直积分为该点的冷池强度I，积分范围为地面z＝0至z＝H：其中：冷池强度I的单位为ms
‑1，H为B＝0的高度。4.根据权利要求1所述的一种基于冷池的飑线强度评估方法，其特征在于：步骤Step3利用主成分分析法，结合冷池强度、地面风速、地面变压、地面变温、模拟雷达回波综合分析飑线强度的过程包括：Step301.采集天气预报数据，进行包含m个影响因子的相关性检验，得到相关系数矩阵；Step302.在得到相关系数矩阵后，利用格点相关系数矩corMatrix
m
╳
m
求解主成分，然后计算得格点的飑线强度。5.根据权利要求4所述的一种基于冷池的飑线强度评估方法，其特征在于：步骤Step301所述的相关系数矩阵放入计算过程包括：Step3011.取某点上m个影响因子时间长度为n的序列X
n
×
m
：其中：a
ij
表示第i个时次第j个影响因子的数值预报值，其中1≤i≤n，1≤j≤m，c
j
表示第j个影响因子的时间序列，n为滑动平均后的时间序列长...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨茹，姜勇强，陈超辉，何宏让，李毅，陈祥国，尹珊建，盛夏，王学忠，黄泓，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：