【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于大气科学研究，具体是涉及一种适用于非结构网格的多形状多区域的加密方法。
技术介绍
1、数值模式是预测天气和研究气象的重要工具，为了执行大气的模拟计算，数值模式依赖于代表地理区域的计算网格进行空间离散化。
2、传统的网格是大小一致的矩形网格，或是使用嵌套方法对局部分辨率进行提升。这种方法对于某些高分辨率的模拟是有效的，但是粗网格和细网格之间引入不连续的突然变化会引入不必要的误差，同时这种技术还需要边界条件来进行区域模拟或预报，还需要时间插值和滤波来解决两个不同网格之间的分辨率不匹配问题。使用非结构网格以低分辨率运行全球模式，并在需要的地区采用过渡方法来提高特定区域的分辨率可以解决矩形嵌套网格的一系列问题。由于网格仅在选定区域具有较高的分辨率，因此它减少了网格点的总数并降低计算资源的需求，同时保留特定区域的高分辨率特性。
3、生成可变网格的方法是使用密度函数。通过显式定义该函数，网格能够控制指定区域的分辨率。但是现在单一密度函数加密方法仅仅可以使用某一加密形状加密单一区域，如利用圆形加密某个地区。但利用这种传统加密方法无法有效的加密非规则区域，虽然可以使用强行扩大加密区域的方法囊括非规则区域，但会包含较多不需要的区域而导致对计算资源的需求异常大。同时这种传统方法无法同时加密多个区域，如影响目标区域预报的相关区域，可能会导致模式预报不准确。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术目的在于针对现有技术的不足，提供一种多区域多形状非结构网格加密方法，
2、技术方案：本专利技术所述多区域多形状非结构网格加密方法，包括如下步骤：
3、s100、根据模拟计算要求，确定网格中一个或多个待加密区域，以及各待加密区域的加密倍数；
4、s200、构建至少两种形状的密度函数，根据各待加密区域形状选择合适形状的一个或多个密度函数覆盖该区域；
5、s300、对于网格上任意一点，分别计算覆盖该格点的全部密度函数，并选取最大密度函数作为该格点的密度函数取值；
6、s400、将与每个格点对应构建的全部密度函数加入到网格生成器，生成加密的多区域多形状非结构网格。
7、本专利技术优选地技术方案为，步骤s100中所述的确定网格中一个或多个待加密区域，至少包括根据模拟计算要求，确定主要区域作为待加密区域。
8、作为优选地，还包括利用气候相关性分析，将根据已有理论或经验对主要区域存在影响的相关区域作为待加密区域；或者选择其它人为关注区域也作为待加密区域。
9、本专利技术进一步的技术方案，步骤s200所述构建至少两种形状的密度函数，根据各待加密区域形状选择合适形状的一个或多个密度函数覆盖该区域；包括：
10、分别构建圆形密度函数和椭圆形密度函数；
11、若待加密区域形状接近圆形，使用一个或多个圆形密度函数覆盖该待加密区域；
12、若待加密区域形状接近长方形或椭圆形，使用一个或多个椭圆形密度函数覆盖该待加密区域；
13、若待加密区域形状不规则，使用若干个圆形密度函数和/或椭圆形密度函数覆盖该待加密区域。
14、作为优选地，构建的圆形密度函数如式（1）：
15、(1)；
16、其中， 表示两种不同分辨率之间的比，是加密部分网格分辨率，是未加密部分的网格辨率；表示加密区域的半径所对应弧长的圆心角；变量是不同分辨率区域之间存在的过渡区域宽度所对应弧长的圆心角； 表示加密中心位置与每个格点中心的距离，如式（2）和式（3）：
17、
18、（2）；
19、（3）；
20、表示加密中心，表示格点中心；分别表示加密中心的纬度和经度值的弧度；分别表示各个格点中心的纬度和经度值的弧度。
21、作为优选地，构建椭圆形密度函数如式（4）：
22、 (4)；
23、其中， 表示两种不同分辨率之间的比，是加密部分网格分辨率，是未加密部分的网格辨率；表示加密区域的半径所对应弧长的圆心角；变量是不同分辨率区域之间存在的过渡区域宽度所对应弧长的圆心角； 表示加密中心位置与 和两个点之间的距离，如式（5）：
24、 (5)；
25、其中，和的计算方法与式（2）相同，和为加密区域在经度和纬度方向上的大小； 和 两点的定义如式（6）：
26、；
27、表示加密中心的纬度和经度值的弧度；表示各个格点中心的纬度和经度值的弧度。
28、有益效果：本专利技术采用的多区域多形状非结构网格加密方法，建立至少两种形状的密度函数，能够在加密不规则地区时，具备更强的适应性，减少在覆盖待加密区域时，覆盖不需要的区域，从而降低模式对计算资源的需求；同时，本专利技术的多区域多形状非结构网格加密方法能够加密多个地区，提高模式对主要关注地区的降水预报结果准确性。
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1.多区域多形状非结构网格加密方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的多区域多形状非结构网格加密方法，其特征在于，步骤S100中所述的确定网格中一个或多个待加密区域，至少包括根据模拟计算要求，确定主要区域作为待加密区域。
3.根据权利要求2所述的多区域多形状非结构网格加密方法，其特征在于，还包括利用气候相关性分析，将根据已有理论或经验对主要区域存在影响的相关区域作为待加密区域；或者选择其它人为关注区域也作为待加密区域。
4.根据权利要求1所述的多区域多形状非结构网格加密方法，其特征在于，步骤S200所述构建至少两种形状的密度函数，根据各待加密区域形状选择合适形状的一个或多个密度函数覆盖该区域；包括：
5.根据权利要求4所述的多区域多形状非结构网格加密方法，其特征在于，构建的圆形密度函数如式（1）：
6.根据权利要求5所述的多区域多形状非结构网格加密方法，其特征在于，构建椭圆形密度函数如式（4）：
【技术特征摘要】
1.多区域多形状非结构网格加密方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的多区域多形状非结构网格加密方法，其特征在于，步骤s100中所述的确定网格中一个或多个待加密区域，至少包括根据模拟计算要求，确定主要区域作为待加密区域。
3.根据权利要求2所述的多区域多形状非结构网格加密方法，其特征在于，还包括利用气候相关性分析，将根据已有理论或经验对主要区域存在影响的相关区域作为待加密区域；或者选择其它人为关注...
【专利技术属性】
技术研发人员：武天杰，
申请(专利权)人：南京气象科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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