【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于气象监测，涉及一种将任意观测场地的观测风速订正到标准风速的方法，尤其涉及一种考虑零位移面的将任意观测场地的观测风速订正到标准风速的方法；本专利技术可以辅助我国沿海的登录台风定强业务。
技术介绍
1、我国目前现有的基本气象观测站，在建站初始，均按照标准场地类型进行选址，观测风速基本满足标准风速的要求。随着我国社会、经济的发展，特别是近二十年来的城市化，这些基本气象观测站的周围环境发生了巨大变化，有必要考虑这种变化对观测风速带来的影响。另外，还有一些其他类型的气象观测站，因为观测目的不同，以及观测条件限制，比如台风定强参考的海岛气象站，观测环境也偏离标准场地要求，有必要将这些观测风速进行订正和标准化。
2、观测风速标准化涉及三个参数：平均时距、观测高度和下垫面的粗糙度。将任意观测高度的风速订正到标准高度10米，涉及到风廓线，而风廓线受粗糙度的影响。在目前的研究框架内，通常这两个变量同时考虑。目前已有的研究成果包括：基于混合层高度的wmo模型(wmo-no.8，2017)，以及基于边界层高度的biétry模型(simiu and miyata，2006)、指数律模型(simiu and miyata，2006)、esdu模型(engineering sciences data unit(esdu)，1982)，以及基于中国规范(gb 50009-2012，2012)、日本规范(architectural instituteof japan(aij),2004)、欧洲规范(en 1991-1-4，2005)和i
3、中国专利cn115860204a公开了一种多要素协同的风速订正预报方法、装置及存储介质。该专利技术包括：获取目标气象站点的目标预报时长的ecmwf预报结果，基于预设的与目标预报时长对应的订正模型，订正ecmwf预报结果，得到主预报量风速的订正预报结果；其中，订正模型的方法包括：获取目标气象站点的历史观测数据和位置数据，以及ecmwf历史预报数据，得到预报量和多要素预报因子，根据预报量和多要素预报因子，得到适用于机器学习的不同预报时长的数据集；根据数据集，基于多任务机器学习算法，得到不同预报时长的订正模型。通过对订正模型中的预报因子和预报量进行协同修订，提升主预报量的预报效果。
4、中国专利cn115345076a公开了一种风速订正处理方法及装置。该专利技术包括：获取中尺度天气预报数据，并对所述中尺度天气预报数据进行数据预处理，得到气象矩阵；基于预设风速订正处理模型对所述气象矩阵进行订正处理，得到风速订正处理结果；其中，所述预设风速订正处理模型根据风速订正样本数据训练包含有注意力机制的lstm模型得到。该专利技术实施例提供的风速订正处理方法及装置，不仅可以进一步提高短期风速预报的准确性，而且还可以提高模型在各地区的普适性。
5、但是上述风速订正方法在使用过程中，还存在以下不足：(1)没有涉及平均时距的订正；(2)没有涉及观测高度的订正；(3)直接的风速订正主要是基于统计方法，精度不够。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术为了解决上述目前风速订正过程中存在的问题，提供一种将任意观测场地的观测风速订正到标准风速的方法，采用统计-动力方法，在平均时距订正方面，采用统计方法；在高度和粗糙度订正方面，采用动力学方法，将任意平均时距(根据我国的气象观测业务实践，该订正方法仅涉及t＝1、2、10和60分钟)、任意高度和任意粗糙度条件下的观测风速，订正到标准观测场地(z0＝0.03)、10米标准高度和10分钟标准时距条件下的标准风速。
2、为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种将任意观测场地的观测风速订正到标准风速的方法，包括以下步骤：
4、s1、根据气象观测站获取的观测信息，在阵风模型框架内，考虑零位移面，求出该场地的粗糙度z0(ut,λ,φ,t,t,z,gust)；
5、s2、根据求出的粗糙度z0和观测设备距离地面的高度z，利用wmo推荐的风速订正模型，进一步考虑零位移面，得到将任意高度和粗糙度条件下的观测风速订正到标准高度和标准气象观测场地条件下的标准风速的订正系数ecfwmo(z,z0)；
6、s3、根据平均风速的时距t，利用wmo推荐的四种场地类型分类和阵风因子，计算时间转换系数tcf(t)；四种场地类型划分为：(1)内陆；(2)海洋；(3)离海风条件下的海岸；(4)离岸风条件下的海岸。
7、s4、根据平均风速ut，最终给出标准气象观测场地(z0＝0.03米)、距离地面10米高度和10分钟平均的标准风速：uref＝ut*tcf(t)*ecfwmo(z,z0)。
8、进一步，步骤s1中在阵风模型框架内考虑了零位移面，在此基础上，求解粗糙度z0，具体为，定义阵风因子：
9、
10、式中gust表示3秒阵风，ut表示平均时距为t分钟的平均风速，t为1分钟、2分钟、10分钟或60分钟；阵风因子表示为：
11、
12、式中g(t，t，z)是峰值因子，t表示阵风时距，z表示观测高度；σu是风速的标准方差，σu由下式计算：
13、
14、式中u*是摩擦速度，由下式计算：
15、
16、式中κ≈0.4是von karman常数；η＝1-6|f|(z-zd)/u*，其中科氏力参数f＝2ωsin(φ)，ω为地球自转角速度，φ是气象观测站的纬度，zd为零位移面高度；通过分析，给出zd＝sz0，s＝7.0，g(t，t，z)通过下式计算：
17、
18、式中v为向上零穿越率；σu(t，t)为风速样本的标准方差；v由下式计算：
19、
20、式中n为频率；su(n)是流向风速的单边功率谱密度函数；χ2(n)是滤波函数；采用von karman功率谱密度函数：
21、
22、式中是流向湍流积分尺度，其计算方法为风速样本的标准方差σu(t，t)由下式计算：
23、
24、根据我国气象观测站业务观测提供的观测信息(ut,λ,φ,t,t,z,gust)，粗糙度z0通过上述阵风模型经过迭代计算得到。
25、进一步，步骤s1中滤波函数χ2(n)考虑了整个观测系统的衰减，包括观测设备、信号线以及存储设备等的衰减，表示为：
26、χ2(n)＝t1(n)·thp(n)·tra(n)
27、式中t1(n)＝1/[本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种将任意观测场地的观测风速订正到标准风速的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述观测风速订正到标准风速的方法，其特征在于，步骤S1中在阵风模型框架内考虑了零位移面，在此基础上，求解粗糙度z0，具体为，定义阵风因子：
3.如权利要求2所述观测风速订正到标准风速的方法，其特征在于，步骤S1中滤波函数χ2(n)考虑了整个观测系统的衰减，包括观测设备、信号线以及存储设备等的衰减，表示为：
4.如权利要求3所述观测风速订正到标准风速的方法，其特征在于，步骤S2中考虑零位移面，将任意高度和粗糙度条件下的观测风速订正到标准风速的风速订正模型为：
5.如权利要求4所述观测风速订正到标准风速的方法，其特征在于，步骤S2中zb取80-100米；zr取标准高度10米；z0r取0.03米。
6.如权利要求5所述观测风速订正到标准风速的方法，其特征在于，步骤S3中根据WMO建议，四种场地类型划分为：(1)内陆，通常为开阔平坦地貌，距离海岸大于10公里；(2)海洋，通常距离海岸大于20公里；(3)离海风条件下的海岸；(4)离岸
...【技术特征摘要】
1.一种将任意观测场地的观测风速订正到标准风速的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述观测风速订正到标准风速的方法，其特征在于，步骤s1中在阵风模型框架内考虑了零位移面，在此基础上，求解粗糙度z0，具体为，定义阵风因子：
3.如权利要求2所述观测风速订正到标准风速的方法，其特征在于，步骤s1中滤波函数χ2(n)考虑了整个观测系统的衰减，包括观测设备、信号线以及存储设备等的衰减，表示为：
4.如权利要求3所述观测风速订正到标准风速的方法，其特征在于，步骤s2中考虑零位移面，将任意高度和粗糙度...
【专利技术属性】
技术研发人员：方平治，余晖，赵明伟，
申请(专利权)人：中国气象局上海台风研究所上海市气象科学研究所，
类型：发明
国别省市：
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