本发明专利技术属于天气预报技术领域，涉及一种数值模式降水预报产品时间降尺度方法。步骤如下：S1：基于分段三次Hermite插值将3h降水预报逐点拆分为1h降水预报；S2：基于金字塔LK光流法对1h降水预报进行动态重构；S3：对1h降水预报进行均衡的逐点总量约束。本发明专利技术对现有的网格降水预报时间降尺度方法进行了改进，将逐3h时间分辨率的数值模式降水预报产品时间降尺度到逐1h时间分辨率，在总量约束、运动合理的前提下，解决现有方案所生成的降水预报时间降尺度产品强度的不合理波动问题，同时提升降水预报时间降尺度产品的准确性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于天气预报，涉及一种数值模式降水预报产品时间降尺度方法。
技术介绍
1、在天气预报业务中，数值预报是降水预报的重要支撑。目前中国气象局智能网格降水预报业务要求集成的网格降水预报产品在0-24h时效内的时间分辨率达到逐1h，因此常常需要将不同全球模式逐3h时间分辨率的降水预报产品时间降尺度到逐1h以满足智能网格降水预报产品的研发需求；
2、虽然现有的网格降水预报时间降尺度方案可以较好地应用于主客观订正后的24h降水预报场，但应用于未经订正的原始数值模式逐3h降水预报场时，所生成的逐1h降水预报产品存在3h时段内中间1h的降水预报强度明显高于相邻两侧1h降水预报的不合理问题。这是由于原始数值模式降水预报场存在系统偏差，虽然现有网格降水预报时间降尺度方案中的频率匹配步骤可以暂时平衡3h时段内逐1h降水预报的强度，但经最后一步逐点总量约束步骤后，不合理的强度波动依然存在；
3、此外，现有的网格降水预报时间降尺度方案中还存在两个需要改进的地方：一是现有方案中采用的经典lk光流法中设定的小幅度运动假设在逐1h降水预报中并不容易满足，增加了光流矢量的计算误差；二是现有方案中采用的三次样条插值并不能保证不同预报时效累计降水量的单调性，可能导致逐点拆分生成的部分逐1h降水预报值为负值。
4、综上，亟需对现有的网格降水预报时间降尺度方案进行改进，设计一种适用于数值模式降水预报产品的时间降尺度方案，进一步提升降水预报时间降尺度的准确性和合理性。
技术实现思路
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p>1、本专利技术针对现有网格降水预报时间降尺度方案应用于数值模式降水预报产品时出现的降水预报强度的不合理波动问题，以及插值产生负降水、光流矢量计算误差较大的问题，提供一种数值模式降水预报产品时间降尺度方法，进一步提升降水预报时间降尺度的准确性和合理性，将数值模式12-36h时效(对应智能网格预报的0-24h时效)逐3h降水预报时间降尺度到逐1h时间分辨率。2、一种数值模式降水预报产品时间降尺度方法，步骤如下：
3、s1：逐点拆分；基于分段三次hermite插值，将每个格点上不同预报时效的3h降水预报拆分成3个1h降水预报；
4、s2：光流动态重构；将逐点拆分后每3h降水预报场中前后1h降水预报场删除，保留中间1h降水预报场，再基于金字塔lk光流法，用相邻两个3h时段的中间1h降水预报场重新构建两者之间的2个1h降水预报场；
5、s3：均衡的逐点总量约束；将光流动态重构后的逐1h降水预报场与时间降尺度前的逐3h降水预报场在每个格点上满足降水量守恒，同时通过循环排序映射使得逐1h降水预报场的强度在时间序列上分布更加均衡合理；
6、记光流动态重构后生成的3个1h降水预报场分别为w11、w12、w13，对应的3h降水预报场为r3，具体步骤如下：
7、(1)将二维降水预报场w11、w12、w13降维变成一维数组，分别按各自元素从小到大排序，得到一维数组s11、s12、s13；
8、(2)将中间的一维数组s12用s11和s13的均值替换，得到新的一维数组s1’2；
9、(3)将二维降水预报场w12中的所有元素按从小到大的顺序排序映射到一维数组s1’2上，用一维数组s1’2中的所有元素替换二维降水预报场w12中的所有元素，得到新的二维降水预报场w1'2；
10、(4)对w11、w1'2、w13逐点按比例分配得3个1h降水预报场；
11、(5)判断3h时段内中间1h降水预报场q12的全场降水总量是否满足条件：
12、作为本专利技术提供的所述的一种数值模式降水预报产品时间降尺度方法的一种优选实施方式，所述对w11、w1'2、w13逐点按比例分配得3个1h降水预报场，计算公式如下：
13、
14、
15、
16、作为本专利技术提供的所述的一种数值模式降水预报产品时间降尺度方法的一种优选实施方式，当不成立，则用q11、q12、q13分别替换w11、w12、w13，回到步骤(1)中重新计算；
17、当成立或已重复执行步骤(1)—步骤(5)共10次，则数值模式3h降水预报场r3最终时间降尺度为3个1h降水预报场q11、q12、q13。
18、同时，通过以上技术方案，本专利技术至少具备以下有益效果：
19、(1)逐点拆分步骤中采用分段三次hermite插值代替现有网格降水预报时间降尺度技术中的三次样条插值，避免了插值生成负降水的可能性，提高了降水预报时间降尺度技术的可靠性。
20、(2)光流动态重构步骤中采用金字塔lk光流法代替现有网格降水预报时间降尺度技术中的经典lk光流法，减小光流平移矢量的计算误差。
21、(3)设计了均衡的逐点总量约束步骤用于代替现有网格降水预报时间降尺度技术中的逐点总量约束步骤，消除了现有时间降尺度技术中存在的3h时段内中间1h降水预报场明显高于相邻两侧1h降水预报场的不合理问题，改进后的时间降尺度技术所生成的逐1h降水预报场强度的时间序列分布更加均衡合理。
22、(4)本专利技术所生成的数值模式降水预报时间降尺度产品与现有网格降水预报时间降尺度技术所生成的产品相比，具有更高的准确性。
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【技术保护点】
1.一种数值模式降水预报产品时间降尺度方法，其特征在于，步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种数值模式降水预报产品时间降尺度方法，其特征在于，所述对W11、W1'2、W13逐点按比例分配得3个1h降水预报场，计算公式如下：
3.根据权利要求1所述的一种数值模式降水预报产品时间降尺度方法，其特征在于，当不成立，则用Q11、Q12、Q13分别替换W11、W12、W13，回到步骤(1)中重新计算；
【技术特征摘要】
1.一种数值模式降水预报产品时间降尺度方法，其特征在于，步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种数值模式降水预报产品时间降尺度方法，其特征在于，所述对w11、w1'2、w13逐点按比例分配得3个1h...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏翔，康志明，袁慧玲，蔡凝昊，李杨，孙泓川，宗培书，
申请(专利权)人：江苏省气象台，
类型：发明
国别省市：
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