[發(fā)明專利]火山灰擴散預(yù)測方法和裝置、以及預(yù)警方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410830260.1
• 申請日: 2014-12-26
• 公開（公告）號: CN105787246B
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）人: 清華大學(xué);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(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11258
• 代理人: 金美蓮

本發(fā)明提供一種火山灰擴散預(yù)測方法和裝置、以及預(yù)警方法和裝置。該方法包括：獲取按照高度分層的各空間層的風(fēng)速和風(fēng)向；基于預(yù)定的空間層的風(fēng)速和風(fēng)向，計算該空間層上的預(yù)定粒徑的火山灰微粒的大氣擴散函數(shù)；基于所述火山灰微粒的大氣擴散函數(shù)，計算所述預(yù)定粒徑的火山灰微粒在該空間層上的質(zhì)量分布；基于所述火山灰微粒的質(zhì)量分布，獲得該空間層上的預(yù)定粒徑的火山灰微粒在每個網(wǎng)格上的沉降質(zhì)量，按照粒徑進行累計，獲得所有粒徑的微粒在每個網(wǎng)格上的沉降質(zhì)量；按照高度進行累計，獲得所有空間層上的微粒在每個網(wǎng)格上的總的沉降質(zhì)量；以及輸出總的沉降質(zhì)量。根據(jù)本發(fā)明的火山灰擴散預(yù)測方法和裝置，能夠更加真實地預(yù)測火山灰擴散過程。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種火山灰擴散預(yù)測方法和裝置、以及一種火山灰擴散預(yù)警方法和裝置，尤其涉及基于Suzuki二維模型的火山灰擴散預(yù)測方法和裝置。

背景技術(shù)

當(dāng)火山爆發(fā)時，巖石或巖漿被粉碎成細(xì)小顆粒，從而形成火山灰。火山噴發(fā)時會將大量的火山灰噴向空中，這些被噴到空中的火山灰，隨著大氣的運動，逐漸擴散到一定的區(qū)域，并逐漸沉降到地面。這些沉降的火山灰，對當(dāng)?shù)厝嗣竦纳a(chǎn)、生活造成很大的影響。例如，火山灰會對人和動物的呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響，也會使需要清潔環(huán)境的工廠無法正常生產(chǎn)，沉降質(zhì)量很大時，還有可能導(dǎo)致房屋的損壞甚至倒塌。因此，發(fā)生火山噴發(fā)之后，及時預(yù)測火山灰的擴散情況，根據(jù)不同的受害程度及時發(fā)出預(yù)警，對于災(zāi)害應(yīng)對工作中來說是非常重要的。

目前的火山灰擴散預(yù)測通常是基于如非專利文獻(xiàn)1那樣的Suzuki 2D模型來進行的。非專利文獻(xiàn)1公開的主要內(nèi)容是：對不同尺度的火山灰微粒以及所有的噴發(fā)高度進行二重積分，即可得到降落在地球表面某點上的火山碎屑質(zhì)量。

在非專利文獻(xiàn)2中，對Suzuki模型的火山噴發(fā)煙柱質(zhì)量分布的概率函數(shù)進行了改進，克服了原式中概率可能為負(fù)的缺陷；并對噴發(fā)柱高度和風(fēng)速對沉降分布的影響進行了初步討論。

在非專利文獻(xiàn)3中，在Suzuki模型的基礎(chǔ)上，對噴發(fā)柱擴散參數(shù)和概率擴散濃度分別進行了改進和簡化，并考慮到了隨高度變化的不同風(fēng)速、以及顆粒沉降速度隨顆粒直徑和密度的變化。

非專利文獻(xiàn)1：Suzuki，T.(1983).A theoretical model for dispersion oftephra.In D.Shimozuru&I.Yokoyama(Eds.).Arc Volcanism：Physics and Tectonics(pp.95-113).Tokyo，Japan：Terra Scientific Publishing Company.

非專利文獻(xiàn)2：于紅梅，許建東，趙誼，(2007)，長白山天池火山千年大噴發(fā)空降碎屑物的數(shù)值模擬。地質(zhì)地震，29(3)，522-534。

非專利文獻(xiàn)3：席道瑛，田象燕，高爾根，徐利利，(2003)，爆破性火山噴發(fā)空降物的數(shù)值模擬。巖石力學(xué)與工程學(xué)報，22(8)，1361-1366。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)上述的非專利文件2在所有高度上使用了單一的風(fēng)速，并沒有考慮風(fēng)速隨高度變化。而且，也未區(qū)分顆粒大小、噴發(fā)柱高度，并一律將沉降速度設(shè)定為常數(shù)，這顯然不符合實際的火山灰沉降過程。

另外，上述的非專利文件3沒有考慮不同的火山灰微粒的粒徑對沉降速度的影響，沒有給出具體的橫向擴散預(yù)測方法。另外，非專利文件3也沒有考慮風(fēng)向的變化。從而，非專利文件3的技術(shù)方案也無法真實地預(yù)測火山灰擴散和沉降過程。

因此，本發(fā)明提供一種火山灰擴散預(yù)測方法以及裝置。