一种欧亚大陆冷锋自动识别订正方法技术

本发明专利技术提供了一种欧亚大陆冷锋自动识别订正方法，包括：S10获得气象参数；S20获得初始锋面复选点；S30自动识别的初始冷锋数据集；S40获得冷锋订正范围；S50计算同一纬度上西北风的风向转变度数；S60将所述风向转变度数大于0的格点定义为具有西北风逆转特征的格点，筛选其中最东侧、最南侧的点，记为订正锋面复选点；S70将所述订正锋面复选点进行拟合平滑，得到订正后的地面冷锋数据集。本发明专利技术的一种欧亚大陆冷锋自动识别订正方法，依次通过确定高空冷锋锋区、初始锋面复选点以及订正锋面复选点的设计思路，能够实现锋面的自动识别，在一定程度上消除了人工分析锋面的主观性，并对天气预报业务工作中的锋面分析自动化做出积极贡献。

【技术实现步骤摘要】
一种欧亚大陆冷锋自动识别订正方法
本专利技术涉及天气系统自动识别
，具体涉及一种欧亚大陆冷锋自动识别订正方法。
技术介绍
锋面是冷暖气团的交界面，其附近往往伴随着重要的天气系统和天气现象。我国冷锋活动频繁，常引起灾害性天气，特别是近年来欧亚大陆极端冷事件频发，锋面活动得到了广泛的关注。锋面分析在天气预报的业务中是一项重要的工作。业务中的其他分析项目目前基本已经实现自动化分析，但锋面分析仍以人工分析为主。人工分析要花费预报员宝贵的业务时间，且具有主观性。因此，实现锋面自动识别是气象业务现代化的迫切需求，对气象科研工作也具有十分重要的意义。由于锋线是一条不规则且没有固定二维结构的线条，所以其识别难度要高于有闭合等值线的天气系统。虽有不少工作提出了一些锋面自动识别算法，但这些算法的主要关注点在大洋风暴轴区域，并不能直接应用于欧亚大陆上的锋面识别。因此，需要提出一种适用于欧亚大陆冷锋的自动识别订正方法，帮助实现业务预报中的锋面分析自动化。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种欧亚大陆冷锋自动识别订正方法，依次通过确定高空冷锋锋区、初始锋面复选点以及订正锋面复选点的设计思路，能够实现锋面的自动识别，在一定程度上消除了人工分析锋面的主观性，并对天气预报业务工作中的锋面分析自动化做出积极贡献。为了实现以上目的，本专利技术采取的一种技术方案是：一种欧亚大陆冷锋自动识别订正方法，包括如下步骤：S10下载的850hPa风场、温度场资料，用GrADS将资料转换成二进制格式，并按年、月储存获得气象参数；S20使用所述气象参数定位高空冷锋锋区，根据所述冷锋锋区确定锋区的暖边界，获得初始锋面复选点；S30将所述初始锋面复选点拟合平滑，绘制锋面，得到自动识别的初始冷锋数据集，并将自动识别的所述初始冷锋数据集的初始冷锋经纬度输出为文本格式；S40使用Matlab中max()函数筛选出所述初始冷锋经纬度所在格点中位于最东、最西、最南、最北的格点，分别向东、西、南、北方向扩展5°，获得冷锋订正范围；S50在所述冷锋订正范围，以西北风向的格点为起始点，用起始点的风向减去其同纬度东侧格点的风向，向东计算同一纬度上西北风的风向转变度数；S60将所述风向转变度数大于0的格点定义为具有西北风逆转特征的格点，筛选其中最东侧、最南侧的点，记为订正锋面复选点；S70将所述订正锋面复选点进行拟合平滑，得到订正后的地面冷锋数据集。进一步地，所述步骤S20包括：S21使用分辨率为0.25°×0.25°的ERA-5再分析资料，在经纬度范围为10°～70°N、0～160°E的区域，计算热锋面参数τ为在850hPa的温度值，选择|TFP|≤2×10-11K/m2区域作为锋区；S22计算温度平流其中u、v为850hPa的纬向水平风、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，在所述锋区内选择的区域为冷锋锋区；S23所述冷锋锋区的格点为第一初选点，将所述第一初选点在一个大格点中的总个数占大格点中所有小格点的总数的比例设为第一密度，将所述第一密度大于0.05的大格点设为第二初选点，获得完整锋区，将所述完整锋区中所述第二初选点位于东侧和南侧的格点保留，确定锋区的暖边界，将暖边界第二初选点中位于东侧和南侧的第一初选点保留，获得初始锋面复选点。进一步地，所述步骤S23以满足|TFP|≤2×10-11K/m2、的分辨率为0.25°×0.25°格点作为冷锋锋区的第一初选点，2.5°×2.5°所在的范围为一个大格点，计算一个2.5°×2.5°的大格范围内所述第一初选点的个数获得所述第一密度。进一步地，所述步骤S40输入地面风场资料，通过Matlab中atan()函数计算所述冷锋订正范围内各格点上的风向，筛选出西北风向的格点，以风向为西北风的格点为起始点，用起始点的风向减去其同纬度东侧格点的风向，向东计算同一纬度上西北风的风向转变度数，计算公式如下：ΔAi＝Ai-Ai+1其中，ΔAi为西北风的风向转变度数，Ai为向为西北风的格点的风向，Ai+1为西北风的格点同纬度东侧格点的风向。本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本专利技术的一种欧亚大陆冷锋自动识别订正方法，依次通过确定高空冷锋锋区、初始锋面复选点以及订正锋面复选点的设计思路，能够实现锋面的自动识别，在一定程度上消除了人工分析锋面的主观性，并对天气预报业务工作中的锋面分析自动化做出积极贡献。附图说明下面结合附图，通过对本专利技术的具体实施方式详细描述，将使本专利技术的技术方案及其有益效果显而易见。图1所示为本专利技术一实施例的一种欧亚大陆冷锋自动识别订正方法的流程示意图；图2所示为本专利技术一实施例的步骤S20的流程示意图；图3所示为本专利技术一实施例的第一初选点在分辨率为0.25°×0.25°小格点中的位置图；图4所示为本专利技术一实施例的第二初选点在分辨率为2.5°×2.5°大格点中的位置图；图5所示为本专利技术一实施例的暖边界位置图；图6所示为本专利技术一实施例的初始锋面复选点的位置图；图7所示为本专利技术一实施例的步骤S40确定订正范围的流程示意图(以东边界为例)；图8所示为本专利技术一实施例的获得的初始冷锋与地面风场关系的实例图；图9所示为本专利技术一实施例的西北风逆转度数与初始冷锋、订正后冷锋实例图；图10所示为本专利技术一实施例的自动识别初始锋、订正过后的地面锋、人工分析锋的对比图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本实施例提供了一种欧亚大陆冷锋自动识别订正方法，如图1所示，包括如下步骤：S10下载的850hPa风场、温度场资料，用GrADS将资料转换成二进制格式，并按年、月储存获得气象参数。S20使用所述气象参数定位高空冷锋锋区，根据所述冷锋锋区确定锋区的暖边界，获得初始锋面复选点。S30将所述初始锋面复选点拟合平滑，绘制锋面，得到自动识别的初始冷锋数据集，并将自动识别的所述初始冷锋数据集的初始冷锋经纬度输出为文本格式。S40使用Matlab中max()函数筛选出所述初始冷锋经纬度所在格点中位于最东、最西、最南、最北的格点，分别向东、西、南、北方向扩展5°，获得冷锋订正范围。S50在所述冷锋订正范围，以西北风向的格点为起始点，用起始点的风向减去其同纬度东侧格点的风向，向东计算同一纬度上西北风的风向转变度数。S60将所述风向转变度数大于0的格点定义为具有西北风逆转特征的格点，筛选其中最东侧、最南侧的点，记为订正锋面复选点。S70将所述订正锋面复选点进行拟合平滑，得到订正后的地面冷锋数据集。所述步骤S10中，所述850hPa温度场、850hPa风场、地面风场资料来自于欧洲中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种欧亚大陆冷锋自动识别订正方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS10下载的850hPa风场、温度场资料，用GrADS将资料转换成二进制格式，并按年、月储存获得气象参数；/nS20使用所述气象参数定位高空冷锋锋区，根据所述冷锋锋区确定锋区的暖边界，获得初始锋面复选点；/nS30将所述初始锋面复选点拟合平滑，绘制锋面，得到自动识别的初始冷锋数据集，并将自动识别的所述初始冷锋数据集的初始冷锋经纬度输出为文本格式；/nS40使用Matlab中max()函数筛选出所述初始冷锋经纬度所在格点中位于最东、最西、最南、最北的格点，分别向东、西、南、北方向扩展5°，获得冷锋订正范围；/nS50在所述冷锋订正范围，以西北风向的格点为起始点，用起始点的风向减去其同纬度东侧格点的风向，向东计算同一纬度上西北风的风向转变度数；/nS60将所述风向转变度数大于0的格点定义为具有西北风逆转特征的格点，筛选其中最东侧、最南侧的点，记为订正锋面复选点；/nS70将所述订正锋面复选点进行拟合平滑，得到订正后的地面冷锋数据集。/n

【技术特征摘要】
1.一种欧亚大陆冷锋自动识别订正方法，其特征在于，包括如下步骤：
S10下载的850hPa风场、温度场资料，用GrADS将资料转换成二进制格式，并按年、月储存获得气象参数；
S20使用所述气象参数定位高空冷锋锋区，根据所述冷锋锋区确定锋区的暖边界，获得初始锋面复选点；
S30将所述初始锋面复选点拟合平滑，绘制锋面，得到自动识别的初始冷锋数据集，并将自动识别的所述初始冷锋数据集的初始冷锋经纬度输出为文本格式；
S40使用Matlab中max()函数筛选出所述初始冷锋经纬度所在格点中位于最东、最西、最南、最北的格点，分别向东、西、南、北方向扩展5°，获得冷锋订正范围；
S50在所述冷锋订正范围，以西北风向的格点为起始点，用起始点的风向减去其同纬度东侧格点的风向，向东计算同一纬度上西北风的风向转变度数；
S60将所述风向转变度数大于0的格点定义为具有西北风逆转特征的格点，筛选其中最东侧、最南侧的点，记为订正锋面复选点；
S70将所述订正锋面复选点进行拟合平滑，得到订正后的地面冷锋数据集。


2.根据权利要求1所述的欧亚大陆冷锋自动识别订正方法，其特征在于，所述步骤S20包括：
S21使用分辨率为0.25°×0.25°的ERA-5再分析资料，在经纬度范围为10°～70°N、0～160°E的区域，计算热锋面参数τ为在850hPa的温度值，选择|TFP|≤2×10-11K/m2区域作为锋区；
S22计算温度平流其中u、v为850h...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦育婧，何书雅，冯梦茹，卢楚翰，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32