一种基于数字信息的中尺度扰动诊断方法技术

一种中β偶、偶集的示踪技术方法，包括以下步骤：优选出示踪中β偶、偶集物理量的表达方式；选取合适的阈值；对偶、偶集进行可视化处理，其中包括对偶、偶集示踪物理量水平剖面可视化技术方法以及对偶、偶集示踪物理量三维结构可视化技术方法。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子信息
，涉及一种以数字信息为基础的用于灾害性天气预报服务的中尺度扰动监测诊断方法。
技术介绍
本专利技术中主要用到以下专业术语，为便于理解，具体说明如下.中尺度扰动大气中存在各种尺度的的扰动。通常把扰动波长在几百公里以下的称之为中尺度扰动。.中尺度数值预报产品的物理解读目前的数值预报还不可能准确到不需人机结合做补充订正的水平，而业务工作中能用的补充订正方法还不多。统计解释有一定的局限性，难了解其中的物理依据，灵活性差。而物理解读又苦于没有便捷方法。于是，虽然天气预报业务已转到以数值预报为基础，但业务值班仍主要看其降水量预报；虽然天气会商室已无纸化(屏幕化)，但在计算机屏幕上看到的内容仍主要是类似常规天气图上反映的天气系统的水平剖面形态和降水量预报，只是完成了天气图搬家，尚未实现从形态学诊断到物理过程诊断的转变。中尺度数值预报产品中所包含的丰富的有关中尺度系统发生发展的物理过程的信息远未充分提取。天气预报业务转到以数值预报为基础，还需要进一步改革预报业务值班工作方式的转变从形态学诊断转到物理诊断的转变。这种转变需要有工具支持。现有气象可视化软件尚不适应业务服务环境要求。本专利技术提供的方法为提高中尺度数值预报产品的物理解读提供实用技术。.中尺度扰动监测诊断造成各种天气现象的大气扰动在许多物理量上都有表现，但是绝大多数这些物理量的分布是人们肉眼不可能直接看到的。云和降水仅仅是大气中存在的各种尺度扰动造成的人们肉眼可直接看到的一种结果。天气预报员为了尽可能提前预报大气中存在的各种尺度的扰动可能造成的天气，需要全面掌握各种尺度的扰动的结构、强度及演变情况。这就需要对反映各种尺度的扰动的结构、强度的各种特征物理量进行监测诊断。现代电子技术为这种监测诊断提供了越来越好的条件。本专利技术正是在三维可视化技术基础上发展的一种专门用于通过分析处理有关大气扰动的数字信息来多维可视化监测诊断中尺度扰动的方法。.以数字信息为基础的中尺度扰动监测诊断本专利技术普遍适用于数字化的有关[p；l.中尺度大气扰动信息的分析处理。目标是通过分析处理揭示中尺度扰动的结构特征、强度变化等演变规律，从而预测可能造成的强烈天气现象。数字化的中尺度扰动信息主要有两类一类是中尺度数值预报产品信息；另一类是各种电子探测仪器获取的关于中尺度扰动的数字化信息，例如多普勒雷达获取的大气风场信息。.中β偶对中尺度扰动敏感的物理量往往在分布上呈偶极子特点。本专利技术称正、负两极距离在中β尺度(20--100km)内的偶极子为中β偶。中β偶实例见图1----4。.中β偶群在强中尺度扰动中，中β偶往往呈有组织的群集分布，本专利技术称这种成群(两对以上)的偶极子为中β偶群。中β偶群实例见图5---6。.中β偶集明显的中尺度扰动中，往往有多种敏感的物理量偶群集中、交融出现。本专利技术称集中、交融出现的多种偶群的集合为中β偶集。中β偶集实例见图7---9。.中尺度扰动敏感物理量不同物理量对各种尺度扰动敏感程度不同。每一种尺度的扰动都存在相对敏感的物理量。在中、小尺度扰动的空间范围内，反映大尺度的扰动的一些特征物理量变化远小于反映中、小尺度的扰动的一些特征物理量变化。对中尺度扰动敏感的物理量称之为中尺度扰动敏感物理量。.中尺度扰动示踪物理量为了通过诊断反映中尺度扰动的数字化信息监测诊断出中尺度扰动，并使之可视化，必须寻找合适的特征物理量作为它的示踪物理量。在众多的对中尺度扰动敏感的物理量中，应当优选那些既有明确物理意义又相对独立的作为中尺度扰动示踪物理量。.H 某等压面上的重力位势高度H，是重力位势的一种量度物理量，在天气预报上常作为等压面形势的主要特征物理量.VORVOR(涡度)，是大气所含涡旋式的运动的一种量度物理量。VOR＝δv/δx-δu/δy.Da散度变化指数常作为诊断强对流的物理量。因为该物理量涉及的各分量反映不同的物理意义，不同的学者在应用时各有取舍。Da是一种简化的散度变化指数。本专利技术的主要
技术介绍
包括以下三种技术(1).高分辨率中尺度数值预报技术运用高分辨率中尺度数值预报技术制作出来的中尺度数值预报产品包涵有丰富的有关造成灾害性天气的中尺度扰动信息。这是监测造成灾害性天气的强对流的基础源信息。本专利技术的适用对象为以数字信息为基础的有关大气扰动信息，特别是运用高分辨率中尺度数值预报技术制作出来的中尺度数值预报产品。(参考文献程麟生，中尺度大气数值模式和模拟，气象出版社)(2).气象服务学理论和技术虽然高分辨率中尺度数值预报产品中包涵有十分丰富的有关造成灾害性天气的中尺度扰动信息，但是迄今为止，一般气象服务实体和气象应用行业远未能理解和恰当运用这些信息。其原因主要是尚未有便捷的解读和诊断工具可以让气象服务值班员从每天高达几百兆字节的高分辨率中尺度数值预报产品信息中迅速解读出各种有价值的信息。气象服务原理以及在此基础上发展的专业化气象服务方法为解决这一问题提出了原则思路(详见《气象服务学基础》，马鹤年等编著，2001.1，气象出版社)。本专利的第一专利技术人(也是《气象服务学基础》的第一作者)，在《气象服务学基础》有关成果的基础上，设计出对特定个性化气象服务用户气象趋利避害有针对性的中尺度数值预报产品的物理解读方法。本专利技术是在通用的中尺度数值预报产品的物理解读方法基础上开发出来的。(3).三维动画技术三维动画技术已在气象科研和媒体气象服务中应用多年，并已开发出适用于科研和教学的气象信息动画显示软件，例如V5D，PC--V5D(参考文献地球科学数据处理与可视化资源，贝刚等，气象科技，第30卷第3期)。由于高分辨中尺度数值预报产品信息具有信息量很大和气象服务时间性很强等特点(详见下)，上述现有技术尚不适应在预报服务业务中应用。迄今为止，尚无便捷的监测诊断工具可以用于在气象服务业务环境条件下迅速从浩瀚的高分辨中尺度数值预报产品中提取各种有价值的信息，特别是有关中尺度扰动的信息。现有相近技术在预报服务上的不适应问题高分辨中尺度数值预报产品信息有如下一些特点中尺度数值预报产品中包涵有丰富的有价值信息，产品物理量品种繁多，不同尺度系统的敏感物理量不同；信息的时空变化很快；信息量很大(每天达到千兆)；限于气象服务业务时间性很强的条件，迄今为止，前述现有应用于科学研究(解剖分析历史上造成灾害性天气的强对流案例)的软件工具尚难普及应用到实时气象服务业务工作中去。目前气象业务服务工作中仍然仅仅通过查阅每天两次、若干等压面预报图来应用高分辨中尺度数值预报产品。由于高分辨中尺度数值预报产品信息有上述一些特点，实际业务工作时，应用者很难从每天两次、若干等压面预报深刻解读和应用其中所包含的丰富的科学信息。因此，应用效益受到很大限制。
技术实现思路
为克服上述缺陷，本专利技术提供了一种以数字信息为基础的中尺度扰动的便捷监测诊断、工具。其主要目的是为气象服务业务一线提供一种便捷监测诊断工具。运用这种工具，可以在气象服务业务环境条件下迅速(半小时内)从浩瀚的高分辨中尺度数值预报产品(或其他有关中尺度扰动的数字化信息)中提取有关中尺度扰动的信息，实现对造成灾害性天气的强对流系统的有效监测诊断，从而明显提高气象信息的应用效益。为实现上述专利技术目的，为专利技术提供了一种中β偶极子示踪物理量优选原则、方法，其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马鹤年，王洪庆，陶祖钰，徐达生，王淑静，穆家修，徐迎，徐烽涛，
申请(专利权)人：北京九天易高新技术开发中心，
类型：发明
国别省市：