【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及大气水分循环领域，尤其涉及一种更准确更高效的降水再循环率的计算方法。
技术介绍
1、大气水分再循环率评估模式的发展虽已经历了60多年，但目前仍然不能准确表达其物理意义，还存在多方面的不足。首先，在所有现有的模型中，当使用水汽平衡方程时，忽略了大气可降水量的可变性，并且没有考虑其适用条件(即空气柱大气水汽含量的稳定性)。其次，在eltahir模式中，处理母区内其他区域对子区的贡献时，在物理意义上不是很明确，因此，还需要进一步发展降水再循环率的评估模式，使之表征区域水分反馈的完整物理过程，用于定量评估区域降水对内外大气水分循环的依赖程度。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种更准确更高效的降水再循环率的计算方法。
2、技术方案：本专利技术包括如下步骤：
3、(1)区域降水再循环率的定义；
4、(2)构建区域空气柱和格点空气柱的水分连续介质模型；
5、(3)计算空气柱内水汽平衡指数并判别水汽含量稳定的条件：
6、(4)建立水汽平衡联合方程；
7、(5)引入区域对格点降水的贡献率ρ(x，y)；
8、(6)改进eltahir模型的数值计算，得到大气水分再循环率的计算方法；
9、(7)数值实现。
10、进一步地，所述步骤(1)包括假设某一区域ω在一定的时间δt内的总降水量为p，其中来自本地贡献的降水量为pl，来自水汽平流贡献的降水量为pa，即p＝pl+
11、进一步地，所述步骤(2)水分连续介质模型针对区域和区域内格点进行构建，连续介质水汽收支方程的微分形式为：
12、
13、其中，w为所研究大气柱中的水汽含量，u为纬向风速，v为经向风速，t为时间，x，y分别代表纬向的经度坐标和经向的纬度坐标，e为研究区域内地表蒸散量率，p为区域降水率，大气柱水汽收支方程的积分形式为：
14、
15、进一步地，所述步骤(3)水汽平衡指数表示为：
16、
17、其中，λ定义为这段时间内大气降水量的增加量(δw)与进入空气柱的水汽蒸发总量(e)的比值；w(t+δt)和w(t)分别是在时间t+δt和t的ω每单位面积的大气降水量。
18、进一步地，所述水汽含量稳定的条件包括：当λ≤0.05，水汽收支方程的微分方程中的或积分方程中的δw可以忽略，则大气中的水蒸气在δt、ω的时间和空间尺度上平衡，则可以认为，积分时间t≥δt时，大气中的水汽处于平衡状态。
19、进一步地，所述步骤(4)水汽平衡联合方程为：
20、
21、其中w为所研究大气柱中的水汽含量，u和v分别是纬向风和经向风，e和p分别是蒸发量和降水量。
22、根据该平衡方程和空气柱中的水汽充分混合的假设，由budyko和drozdov首次提出的计算降水再循环率的方法，假设δa区域的空气柱中的水汽无论来自本地蒸发还是来自平流贡献，在大气中得到充分混合，无法判断形成降水时来自哪里，因而区域降水的两个分量pl和pa占总降水量p的比例与各自水汽贡献的比例相等，即：
23、
24、其中，i为通过大气平流输入到δa区域的空气柱中的水汽，则降水再循环率prr＝pl/p表示为
25、由eltahir提出的从区域ω供的水汽到其子区域δa中形成降水的再循环率为：
26、
27、其中，i(ω)为从区域ω输送到δa中的水汽量，用迭代法来计算，没有具体的物理意义。
28、进一步地，所述从区域ω供的水汽到其子区域格点(x，y)中形成降水的贡献率ρω(x，y)为：
29、
30、其中，(x，y)表示格点，i(x，y)表示总水汽量，，e(ω)表示ω区域的蒸发，e(x，y)为格点(x，y)地表总蒸发量。
31、进一步地，所述降水贡献率ρω(x，y)当ω区域从一个格点到全球变化时在0和1之间变化。
32、进一步地，所述步骤(5)中将改进过的eltahir模型代入降水再循环率rω(δt)公式，整个ω区域的降水再循环率表示为：
33、
34、其中，tend＝tbegin+δt，p(x，y，t)表示格点(x，y)的降水量。
35、有益效果：本专利技术与现有技术相比，具有如下显著优点：通过定义和计算水蒸气平衡指数来解决上述问题，并基于降水再循环率的物理意义，重新建立数学模型；在水蒸气平衡方程稳定的条件下，设计并计算了一种从网格数据计算区域降水循环率的积分算法和数值方案，使之可表征区域大气水分再循环的完整过程；有利于未来在气象研究中定量刻画大气水分再循环的区域特征，揭示大气水分再循环率在全球变暖背景下的变化规律和未来变化趋势，以便更好地理解降水变化新规律，为进一步提高降水预测能力提供新理论。
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1.一种大气水分再循环率的计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的大气水分再循环率的计算方法，其特征在于：所述步骤(1)包括假设某一区域Ω在一定的时间Δt内的总降水量为P，其中来自本地贡献的降水量为Pl，来自水汽平流贡献的降水量为Pa，即P＝Pl+Pa，则区域降水再循环率PRR定义为蒸发贡献项与总降水量的比值，即PRR＝Pl/P，由于Pl无法观测，降水再循环率PRR需要借助于水汽平衡方程来计算，而某一区域在某一时间段内水汽平衡的条件，为区域大气柱中的水汽增量相对于其他量可以忽略。
3.根据权利要求1所述的大气水分再循环率的计算方法，其特征在于：所述步骤(2)水分连续介质模型针对区域和区域内格点进行构建，连续介质水汽收支方程的微分形式为：
4.根据权利要求1所述的大气水分再循环率的计算方法，其特征在于：所述步骤(3)水汽平衡指数表示为：
5.根据权利要求3所述的大气水分再循环率的计算方法，其特征在于：所述水汽含量稳定的条件包括：当λ≤0.05，水汽收支方程的微分方程中的或积分方程中的Δw可以忽略，则大气中的水蒸气
6.根据权利要求1所述的大气水分再循环率的计算方法，其特征在于：所述步骤(4)水汽平衡联合方程为：
7.根据权利要求1所述的大气水分再循环率的计算方法，其特征在于：所述从区域Ω供的水汽到其子区域格点(x，y)中形成降水的贡献率ρΩ(x，y)为：
8.根据权利要求7所述的Ω区域对其子区域某个格点的降水贡献率的计算方法，其特征在于：所述降水贡献率ρΩ(x，y)当Ω区域从一个格点到全球变化时在0和1之间变化。
9.根据权利要求1所述的大气水分再循环率的计算方法，其特征在于：所述步骤(5)中将改进过的Eltahir模型代入降水再循环率rΩ(Δt)公式，整个Ω区域的降水再循环率表示为：
...【技术特征摘要】
1.一种大气水分再循环率的计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的大气水分再循环率的计算方法，其特征在于：所述步骤(1)包括假设某一区域ω在一定的时间δt内的总降水量为p，其中来自本地贡献的降水量为pl，来自水汽平流贡献的降水量为pa，即p＝pl+pa，则区域降水再循环率prr定义为蒸发贡献项与总降水量的比值，即prr＝pl/p，由于pl无法观测，降水再循环率prr需要借助于水汽平衡方程来计算，而某一区域在某一时间段内水汽平衡的条件，为区域大气柱中的水汽增量相对于其他量可以忽略。
3.根据权利要求1所述的大气水分再循环率的计算方法，其特征在于：所述步骤(2)水分连续介质模型针对区域和区域内格点进行构建，连续介质水汽收支方程的微分形式为：
4.根据权利要求1所述的大气水分再循环率的计算方法，其特征在于：所述步骤(3)水汽平衡指数表示为：
5.根据权利要求3所述的大气水分再...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴永萍，封国林，孙桂全，苏涛，黄必成，杨杰，乔少博，封泰晨，熊开国，吴丹，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：
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