[發明專利]一種基于邊界層伸縮思想的ECMWF水汽空間加密算法

有效

• 申請號: 201410381498.0
• 申請日: 2014-08-02
• 公開（公告）號: CN104765076B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: 楊成生;張勤;趙超英;李振洪
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01W1/10
• 分類號: G01W1/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于邊界層伸縮思想的ECMWF水汽空間加密算法，其特征在于，包括以下步驟：

1)由待加密點的點位坐標計算確定該點所屬ECMWF網格分辨單元，并提取所屬ECMWF網格單元及其周圍網格單元的各氣壓層水汽密度和大氣溫度剖線數據；

2)提取待加密點所屬ECMWF網格分辨單元的重力位勢高，并由重力位勢高截取水汽密度和溫度的初始剖線Original；

3)根據氣壓和溫度的空間加密方法，結合(5)和(6)式以及加密點高程計算獲取加密點地表溫度和氣壓估算值：

結合地表溫度和氣壓經驗公式先求得ECMWF網格點上地表溫度和氣壓的經驗值T_exp和P_exp：

T_exp＝288.15-0.0065×h_s (1)

P_exp＝P₀·(1-0.0000226·(h_s-h₀))^5.225 (2)

其中h₀為0米，P₀為1013.25hpa，h_s代表加密點海拔高，單位為米，將ECMWF提供的網格點地表溫度和氣壓值T_{ecmwf，s}和P_ecmwf，s與它們經驗值T_exp和P_exp進行比較獲取不符值：

ΔT＝T_ecmwf，s-T_exp (3)

ΔP＝P_ecmwf，s-P_exp (4)

并將此不符值作為分辨單元內各地面點地表溫度和氣壓經驗值的補償值，對加密點的溫度T_i和氣壓P_i進行補償：

T_i＝T_i，exp+ΔT (5)

P_i＝P_i，exp+ΔP (6)

計算T_i，exp和P_i，exp是用加密點海拔高h_i代替(1)和(2)中h_s，通過(5)和(6)式即可求出加密點上的地表溫度T_i和氣壓P_i；

4)利用加密點地表溫度和氣壓估算值以及加密點高程信息，對ECMWF初始水汽密度和溫度剖線進行伸縮得到調整后的剖線數據Stretched；

5)利用線性平滑函數對邊界層以下Original水汽密度和溫度剖線與Stretched水汽密度 和溫度剖線分別進行平滑處理，得到聯合的水汽密度和溫度剖線Combined；

6)分別對邊界層以上的原始剖線和邊界層以下的Combined剖線分別按公式(7)進行積分，對積分結果求和即得到待插值點的水汽值：

其中，e_w表示水汽偏壓，R_v為水汽特定氣體常數，其值為461，495J·K^-1·kg^-1，RH為相對濕度，百分比表示，T為開爾文絕對溫度，z表示積分高度。

2.根據權利要求1所述的基于邊界層伸縮思想的ECMWF水汽空間加密算法，其特征在于，ECMWF數據包括格網點地表層溫度、地表層氣壓、地表層重力位勢高、各氣壓層的溫度、各氣壓層水汽密度、各氣壓層位勢高、Theta-Sigma混合垂直坐標系a和b參數。