一种东亚冷锋降水自动识别方法、系统技术方案

本发明专利技术公开了一种东亚冷锋降水自动识别方法、系统，该方法包括对降水场和特定位势高度上的水平风场、温度场再分析资料进行预处理，确定初始降水落区的范围；再导入自动识别冷锋对落区进行筛选、扩展等处理，根据自动识别冷锋数据集中冷锋的经纬度位置筛选同时刻的初始降水落区，并删除没有出现自动识别冷锋数据的初始降水落区，得到初筛降水落区；将初筛降水落区向东南方向扩展两格，得到扩展降水落区；扩展降水落区和降水场重合的部分即为本方法最后得出的实际降水落区。本发明专利技术可得到较好的自动化识别结果，实现了东亚冷锋降水识别的自动化，并获得了长期定量化数据集，有益于现代化天气预报业务中锋面降水分析的自动化。现代化天气预报业务中锋面降水分析的自动化。现代化天气预报业务中锋面降水分析的自动化。

【技术实现步骤摘要】
一种东亚冷锋降水自动识别方法、系统


[0001]本专利技术属于降水自动识别
，具体涉及一种东亚冷锋降水自动识别方法、系统。

技术介绍

[0002]冷锋作为东亚地区产生降水的重要天气系统，常与强降水等天气过程及其时空分布相联系。在秋冬季节，中纬度地区与锋面有关的降水占总降水的大部分比例，尤其是我国华北、东北地区，冷锋降水占总降水量的50％
‑
60％。但在目前的实际业务中，针对冷锋的识别大多依靠人工分析，对于锋面降水的定量化研究也较少。因此，实现冷锋降水自动识别对于气象业务现代化和气象科研工作都有重要的意义。
[0003]目前已有不少工作提出了锋面降水的识别方法和东亚锋面降水的特征机制，但对于东亚锋面降水的定量化研究较少，且现有的锋面降水识别方法不适用于东亚地区的冷锋降水研究。因此，需要提出一种适用于东亚地区冷锋降水的自动识别方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题：提供一种东亚冷锋降水自动识别方法，通过导入自动识别冷锋数据集对自动识别的降水落区进行筛选，再定位扩展降水落区，并结合实际降水场得到自动识别的实际降水落区，实现东亚冷锋降水识别的自动化，并获得长期定量化数据集。
[0005]本专利技术为解决以上技术问题而采用以下技术方案：
[0006]本专利技术提出的一种东亚冷锋降水自动识别方法，包括如下步骤：
[0007]S1、对降水场和特定位势高度上的水平风场、温度场再分析资料进行预处理，方便Fortran、matlab的读取以及实际降水落区的识别。
[0008]S2、确定初始降水落区的范围，以供筛选、扩展的处理。
[0009]S3、通过读取自动识别冷锋数据集中的经度、纬度和对应的时间，获得各个时刻的自动识别冷锋具体位置，用来对初始降水落区进行初步筛选。
[0010]S4、根据自动识别冷锋数据集中冷锋的经纬度位置筛选同时刻的初始降水落区，删除未出现自动识别冷锋数据的初始降水落区，得到初筛降水落区。初筛降水落区是受到冷锋影响的降水区域，能够排除与冷锋无关的降水落区的干扰。
[0011]S5、将初筛降水落区向东南方向扩展两格，得到扩展降水落区。由于本方法导入的自动识别冷锋数据集具有由冷锋锋区暖边界所得的特点，步骤S4得出的初筛降水落区实际上主要位于自动识别冷锋之后，仅把落在初筛降水落区内的降水定义为冷锋降水会导致对冷锋降水的低估，扩展后识别出的降水范围更为准确。
[0012]S6、确定扩展降水落区和降水场重合的部分，即为实际降水落区。扩展降水落区代表受到冷锋影响的降水区的最大范围，引入降水场资料，可以得出实际受冷锋影响的降水区范围。
[0013]进一步，步骤S1中，选取850hPa的水平风场、温度场再分析资料；预处理的内容为：将选取时刻的前6小时和后6小时的降水量相加，作为该选取时刻的总降水量，将水平风场和温度场再分析资料转换为二进制文件并储存，时间分辨率为逐小时，空间分辨率0.25
°×
0.25
°
。
[0014]进一步，步骤S2的具体步骤为：
[0015]S201、在经纬度范围为10
°
～70
°
N、0～160
°
E的区域内计算热锋面参数，具体公式为：
[0016][0017]其中，T为850hPa温度进行100次五点平滑后的温度值。
[0018]S202、筛选满足条件|TFP|≤2
×
10
‑
11
K/m2的区域计算温度平流，具体公式为：
[0019][0020]其中，u为850hPa的纬向水平风，v为850hPa的经向水平风，为u、v的复合风，x为纬向，y为经向，T为850hPa的温度进行五点平滑100次后的温度值。
[0021]满足的区域即为所求的冷锋锋区。
[0022]S203、粗网格2.5
°×
2.5
°
经向方向上第i个格点的值对应细网格0.25
°×
0.25
°
的第(i
‑
1)
×
10+1至第i
×
10个格点的平均值，纬向方向上第j个格点的值对应细网格的第(j
‑
1)
×
10+1至第j
×
10个格点的平均值，经过上述计算，细网格的冷锋锋区划分为了粗网格区域，该粗网格区域即为初始降水落区。
[0023]进一步，步骤S5中，以初筛降水落区的最东侧和最南侧边界上的格点为基准，给东侧两个格点和南侧两个格点赋相同的值，即可将落区向东、向南各扩展5
°
，扩展后的落区即为扩展降水落区。
[0024]进一步，本专利技术还提出一种东亚冷锋降水自动识别系统，包括：
[0025]资料预处理模块，用于对降水场和特定位势高度上的水平风场、温度场再分析资料进行预处理。
[0026]初始降水落区识别模块，用于通过计算热锋面参数和温度平流，筛选冷锋锋区，将冷锋锋区划分为粗网格区域，得到初始降水落区。
[0027]冷锋位置识别模块，用于通过读取自动识别冷锋数据集中的经度、纬度和对应的时间，获得各个时刻的自动识别冷锋具体位置。
[0028]初筛降水落区确定模块，用于根据自动识别冷锋数据集中冷锋的经纬度位置筛选同时刻的初始降水落区，删除未出现自动识别冷锋数据的初始降水落区，得到初筛降水落区。
[0029]扩展降水落区确定模块，用于将初筛降水落区向东南方向扩展两格，得到扩展降水落区。
[0030]实际降水落区确定模块，用于确定扩展降水落区和降水场重合的部分，即为本方法最后得出的实际降水落区。
[0031]进一步，资料预处理模块中，选取850hPa的水平风场、温度场再分析资料；预处理
的内容为：将选取时刻的前6小时和后6小时的降水量相加，作为该选取时刻的总降水量，将水平风场和温度场再分析资料转换为二进制文件并储存，时间分辨率为逐小时，空间分辨率0.25
°×
0.25
°
。
[0032]进一步，初始降水落区识别模块中，确定初始降水落区的具体步骤为：
[0033]S1、在经纬度范围为10
°
～70
°
N、0～160
°
E的区域内计算热锋面参数，具体公式为：
[0034][0035]其中，T为850hPa温度进行100次五点平滑后的温度值。
[0036]S2、筛选满足条件|TFP|≤2
×
10
‑
11
K/m2的区域计算温度平流，具体公式为：
[0037][0038]其中，u为850hPa的纬向水平风，v为850hPa的经向水平风，为u、v的复合风，x为纬向，y为经向，T为850hPa的温度进行五点平滑100次后的温度值。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种东亚冷锋降水自动识别方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、对降水场和特定位势高度上的水平风场、温度场再分析资料进行预处理；S2、确定初始降水落区的范围；S3、通过读取自动识别冷锋数据集中的经度、纬度和对应的时间，获得各个时刻的自动识别冷锋具体位置；S4、根据自动识别冷锋数据集中冷锋的经纬度位置筛选同时刻的初始降水落区，删除未出现自动识别冷锋数据的初始降水落区，得到初筛降水落区；S5、将初筛降水落区向东南方向扩展两格，得到扩展降水落区；S6、确定扩展降水落区和降水场重合的部分，即为实际降水落区。2.根据权利要求1所述的东亚冷锋降水自动识别方法，其特征在于，步骤S1中，选取850hPa的水平风场、温度场再分析资料；预处理的内容为：将选取时刻的前6小时和后6小时的降水量相加，作为该选取时刻的总降水量，将水平风场和温度场再分析资料转换为二进制文件并储存，时间分辨率为逐小时，空间分辨率0.25
°×
0.25
°
。3.根据权利要求1所述的东亚冷锋降水自动识别方法，其特征在于，步骤S2中确定初始降水落区的范围的具体步骤为：S201、在经纬度范围为10
°
～70
°
N、0～160
°
E的区域内计算热锋面参数，具体公式为：其中，T为850hPa温度进行100次五点平滑后的温度值；S202、筛选满足条件TFP≤2
×
10
‑
11
K/m2的区域计算温度平流，具体公式为：其中，u为850hPa的纬向水平风，v为850hPa的经向水平风，为u、v的复合风，x为纬向，y为经向，T为850hPa的温度进行五点平滑100次后的温度值；满足
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的区域即为所求的冷锋锋区；S203、粗网格2.5
°×
2.5
°
经向方向上第i个格点的值对应细网格0.25
°×
0.25
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的第(i
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1)
×
10+1至第i
×
10个格点的平均值，纬向方向上第j个格点的值对应细网格的第(j
‑
1)
×
10+1至第j
×
10个格点的平均值，经过上述计算，细网格的冷锋锋区划分为了粗网格区域，该粗网格区域即为初始降水落区。4.根据权利要求1所述的东亚冷锋降水自动识别方法，其特征在于，步骤S5中，以初筛降水落区的最东侧和最南侧边界上的格点为基准，给东侧两个格点和南侧两个格点赋相同的值，即可将落区向东、向南各扩展5
°
，扩展后的落区即为扩展降水落区。5.一种东亚冷锋降水自动识别系统，其特征在于，包括：资料预处理模块，用于对降水场和特定位势高度上的水平风场、温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦育婧，刘倩，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：