本发明专利技术公开了一种基于实测降水量的迎风坡降水效应定量分析方法，本发明专利技术核心是提出主导降水方位概念，定义局部区域范围内降水量最多的方位为主导降水方位，用来体现迎风坡降水效应。给出了利用气象站降水量资料结合宏观地形坡向确定主导降水方位的计算方法。该成果可用于定量分析宏观坡向对降水量的影响，也可用于判定不同地区、不同季节、不同降水天气过程的水汽来源方位。的水汽来源方位。的水汽来源方位。
【技术实现步骤摘要】
一种基于实测降水量的迎风坡降水效应定量分析方法
[0001]本专利技术属于大气与环境科学
，尤其涉及基于实测降水量的迎风坡降水效应定量分析方法，用于定量分析宏观坡向对降水量的影响。
技术介绍
[0002]降水的精细区域分布是洪水预报、水资源开发利用的重要依据。影响降水区域分布的地形因子包括地势高低、大山脉走向、坡向、坡度和地形形态等，其中坡向对降水的影响尤为显著，迎风坡降水量明显大于背风坡。
[0003]现实中“迎风坡”是相对的，并不是固定不变的，它由降水时盛行风向与地形坡向的交角决定，交角小于等于90
ꢀº
为迎风坡，大于90
ꢀº
为背风坡。降水时盛行风向与坡向的交角愈小，地形对降水的增幅作用愈大。不同地区、不同季节、不同降水过程的降水时盛行风向是不断变化的，很难通过实测风向观测资料来确定，因此“迎风坡”降水很难定量表征。
技术实现思路
[0004]专利技术目的：坡向是有明确物理机理的降水影响因子，针对迎风坡降水很难定量表征的难题，依据迎风坡降水作用机制，提出主导降水方位概念，定义局部区域范围内降水量最多的方位为主导降水方位，用来定量分析迎风坡降水效应。给出了主导降水方位计算方法，利用气象站降水量资料，结合DEM（数字高程模型）数据对地形的宏观表征，定量确定主导降水方位。该成果可用于定量分析宏观坡向对降水量的影响，也可用于判定不同地区、不同季节、不同降水天气过程的水汽来源方位，是精细化面雨量估算研究的重要基础。
[0005]技术方案：为实现上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：定义局部区域范围内降水量最多的方位为主导降水方位，通过气象站降水量与地形坡向确定主导降水方位，所述主导降水方位通过以下步骤获取：
[0006]步骤S1，确定气象站对应地形像元的坡向：以DEM数据为基础，计算各像元的坡向，并以各气象站对应像元的坡向作为气象站宏观地形坡向；
[0007]步骤S2，确定目标气象站S
p
的邻近站：以目标气象站S
p
为中心，将与目标气象站S
p
距离最近且宏观地形坡向非NULL（空值）的N个气象站作为目标气象站S
p
的邻近站；
[0008]步骤S3，以为搜索方位，确定方位各邻近站的向、背性：计算各邻近站宏观地形坡向与搜索方位之间的夹角绝对值，当时，该邻近站为方位的向方位站；当时，该邻近站为方位的背方位站；
[0009]步骤S4，确定搜索方位的向、背方位平均降水量差：通过式（1）统计并计算向方位站与背方位站的平均降水量差，
[0010] （1）
[0011]式中，表示搜索方位上的向方位邻近站数；表示搜索方位的背方位邻近站数；表示搜索方位的向方位邻近站平均降水量，表示搜索方位的背方位邻近站平均降水量；
[0012]步骤S5，按照搜索方位角步长，重复步骤S3和S4，继续计算下一个搜索方位的向、背方位平均降水量差，直至完成目标气象站S
p
周围所有方位搜索；
[0013]步骤S6，确定目标气象站S
p
的主导降水方位：通过上述步骤得到目标气象站S
p
的所有方位的向、背方位平均降水量，进而确定绝对值的最大值所对应的搜索方位；
[0014]当只存在一个最大值时，且时，其所对应的搜索方位为主导降水方位；
[0015]当只存在一个最大值，且时，其所对应的搜索方位的反方向为主导降水方位；
[0016]当存在两个以上的最大值时，且其对应的方位呈以为间隔连续分布，则多个连续方位的方位角均值作为主导降水方位；
[0017]当存在两个以上的最大值时，且其对应的方位不是以为间隔连续分布，则主导降水方位不存在，记为；
[0018]当时，表示不同方位降水量无差异，主导降水方位不存在，记为；
[0019]当不存在时，主导降水方位不存在，记为。
[0020]进一步的，步骤S3所述搜索方位按照下式（2）确定，
[0021]ꢀꢀꢀꢀ
（2）
[0022]式中，表示初始方位角，，即正东向；表示方位角步长，，。
[0023]进一步的，所述方位角步长的取值为5
º
、10
º
或15
º
。
[0024]进一步的，所述邻近站N的取值结合站点密度确定，其取值为20、30或40。
[0025]进一步的，所述DEM数据分辨率为1km
×
1km、5km
×
5km或10km
×
10km。
[0026]进一步的，步骤S4中，当或的值为0时，方位向、背方位平均降水量差不存在，记。
[0027]有益效果：坡向是有明确物理机理的降水影响因子，针对迎风坡降水很难定量表征的难题，本专利技术提出主导降水方位概念，定义局部区域范围内降水量最多的方位为主导降水方位，用来体现迎风坡降水效应。给出利用气象站实测降水量资料确定主导降水方位的计算方法。该成果可用于定量分析宏观坡向对降水量的影响，也可用于判定不同地区、不同季节、不同降水天气过程的水汽来源方位，是精细化面雨量估算研究的重要基础。
附图说明
[0028]图1为本专利技术所述主导降水方位计算流程示意图。
具体实施方式
[0029]下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
[0030]本专利技术创新的提出主导降水方位概念，定义局部区域范围内降水量最多的方位为主导降水方位，用来定量分析迎风坡降水效应。某一气象站（目标站）S
p
其主导降水方位的计算方法，结合图1的流程，详细介绍其技术思路及流程：
[0031]1、确定气象站对应地形像元的坡向：以一定空间分辨率的DEM数据为基础，计算各像元（网格）坡向；以各气象站对应像元坡向为气象站宏观地形坡向。坡向数据取值范围为
‑
180
º
—180
º
，以正南为0
º
，正东为
‑
90
º
，正西为90
º
，正北为
±
180
º
，NULL（空值）为平地，无方位；（注：需要利用一定分辨率的DEM数据表达宏观地形，DEM分辨率可为1km
×
1km、5km
×
5km、10km
×
10km等不同方案。）
[0032]2、设定搜索站数N与方位角步长（注：N的取值结合站点密度确定，全国2400个站点密度的情况下，其取值可为20、30或40。等不同方案；方位角步长可为5
º
、10
º
、15
º
等不同方案。）
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于实测降水量的迎风坡降水效应定量分析方法，其特征在于：通过定义局部区域范围内降水量最多的方位为主导降水方位，用来体现迎风坡降水效应，通过气象站降水量与宏观地形坡向确定主导降水方位，所述主导降水方位通过以下步骤获取：步骤S1，确定气象站对应地形像元的坡向：以DEM数据为基础，计算各像元的坡向，并以各气象站对应像元的坡向作为气象站宏观地形坡向；步骤S2，确定目标气象站S
p
的邻近站：以目标气象站S
p
为中心，将与目标气象站S
p
距离最近且宏观地形坡向非空值的N个气象站作为目标气象站S
p
的邻近站；步骤S3，以为搜索方位，确定方位各邻近站的向、背性：计算各邻近站宏观地形坡向与搜索方位之间的夹角绝对值，当时，该邻近站为方位的向方位站；当时，该邻近站为方位的背方位站；步骤S4，确定搜索方位的向、背方位平均降水量差：通过式（1）统计并计算向方位站与背方位站的平均降水量差， （1）式中，表示搜索方位上的向方位邻近站数；表示搜索方位的背方位邻近站数；表示搜索方位上的向方位邻近站平均降水量，表示搜索方位的背方位邻近站平均降水量；步骤S5，按照搜索方位角步长，重复步骤S3和S4，继续计算下一个搜索方位的向、背方位平均降水量差，直至完成目标气象站S
p
周围所有方位搜索；步骤S6，确定目标气象站S
p
的主导降水方位：通过上述步骤得到目标气象站S
p
的所有方位的向、背方位平均降水量差，进而确定绝对值的最大值所对应的搜索方位；当只存...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾燕，邱新法，朱晓晨，刘端阳，谢志清，吴泓，王珂清，吴昊，高婷，徐进，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：
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