[發明專利]火山灰擴散預測方法和裝置、以及預警方法和裝置

有效

• 申請號: 201410830260.1
• 申請日: 2014-12-26
• 公開（公告）號: CN105787246B
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: 孫占輝;馬鵬飛;陳濤;陳濤;蘇國鋒;袁宏永;黃全義;李志鵬
• 申請（專利權）人: 清華大學;北京辰安科技股份有限公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06F19/00
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 金美蓮

1.一種火山灰擴散預測方法，包括：

獲取按照高度分層的各空間層的風速和風向；

根據火山灰微粒的雷諾數的數值所屬的不同范圍，利用不同公式計算出從該空間層到地面的沉降時間；

基于預定的空間層的風速和風向以及所述沉降時間，計算該空間層上的預定粒徑的火山灰微粒的大氣擴散函數；

基于所述火山灰微粒的大氣擴散函數，計算所述預定粒徑的火山灰微粒在該空間層上的質量分布；

基于所述火山灰微粒的質量分布，獲得該空間層上的預定粒徑的火山灰微粒沉降到地面上的沉降區域的每個網格上的沉降質量；

按照粒徑進行累計，獲得該空間層上的所有粒徑的火山灰微粒沉降到所述每個網格上的沉降質量；

按照高度進行累計，獲得所有空間層上的所有粒徑的火山灰微粒沉降到所述每個網格上的總的沉降質量；以及

輸出所述每個網格上的總的沉降質量。

2.如權利要求1所述的火山灰擴散預測方法，其中，

當所述雷諾數小于第一閾值時，根據第一公式計算所述沉降時間；

當所述雷諾數大于等于第一閾值且小于第二閾值時，根據第二公式計算所述沉降時間；

當所述雷諾數大于等于第二閾值且小于第三閾值時，根據第三公式計算所述沉降時間。

3.如權利要求1或2所述的火山灰擴散預測方法，還包括：

計算該空間層上的預定粒徑的火山灰微粒的大氣擴散函數還包括：

在所述沉降時間小于臨界值的情況下，采用線性擴散方程來計算所述大氣擴散函數的方差，

在所述沉降時間大于或等于所述臨界值的情況下，采用指數擴散方程來計算所述大氣擴散函數的方差；

基于所述空間層的風速和風向，計算所述大氣擴散函數的中心點；以及

基于所述方差和所述中心點，獲得所述大氣擴散函數。

4.如權利要求1所述的火山灰擴散預測方法，其特征在于，

還基于微粒質量來計算所述預定粒徑的火山灰微粒在該空間層上的質量分布。

5.如權利要求4所述的火山灰擴散預測方法，其特征在于，

所述微粒質量是根據煙柱質量分布函數、火山灰微粒的粒徑分布函數、總噴發質量計算出來的。

6.如權利要求5所述的火山灰擴散預測方法，其特征在于，

通過GIS來呈現所述每個網格上的總的沉降質量。

7.一種火山灰擴散預警方法，包括：

根據權利要求1～6中的任一項所述的火山灰擴散預測方法來獲得沉降區域的每個網格上的火山灰微粒的總的沉降質量；以及

根據所述總的沉降質量來獲得火山灰沉降的等質量線，并生成火山灰沉降的預警線，對所述等質量線超過所述預警線的區域發出預警。

8.一種火山灰擴散預測裝置，包括：

各空間層風速風向獲取部，用于獲取各空間層的風速和風向；

沉降時間計算部，用于根據火山灰微粒的雷諾數的數值所屬的不同范圍，利用不同公式計算從該空間層到地面的出所述沉降時間；

大氣擴散函數計算部，用于基于預定的空間層的風速和風向以及所述沉降時間，計算該空間層上的預定粒徑的火山灰微粒的大氣擴散函數；

質量分布計算部，用于基于所述大氣擴散函數計算部計算出的大氣擴散函數，計算所述預定粒徑的火山灰微粒在該空間層上的質量分布；

沉降質量計算部，用于基于所述質量分布計算部計算出的質量分布，獲得該空間層上的預定粒徑的火山灰微粒沉降到地面上的沉降區域的每個網格上的沉降質量；

粒徑累計部，用于按照粒徑進行累計，獲得該空間層上的所有粒徑的火山灰微粒沉降到所述每個網格上的沉降質量；

高度累計部，用于按照高度進行累計，獲得所有空間層上的所有粒徑的火山灰微粒沉降到所述每個網格上的總的沉降質量；以及

輸出部，用于輸出所述每個網格上的總的沉降質量。