[發明專利]一種基于尺度化集合變換的混合擾動方法

有效

• 申請號: 201510422181.1
• 申請日: 2015-07-17
• 公開（公告）號: CN104965993B
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 王世璋;閔錦忠;王勇;喬小湜
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮

1.一種基于尺度化集合變換的混合擾動方法，其特征在于包括如下步驟：

Ⅰ)每隔一段時間一次從網上下載最近的集合預報數據，通過對所述集合預報數據進行統計，以設定尺度化集合變換的初始集合成員與尺度化系數；

Ⅱ)設定繁殖過程中的循環的時間間隔與最優周期T；

Ⅲ)通過敏感性實驗以及根據使用者的運行環境確定不同類型風暴中能夠快速增長的擾動的最優波長范圍；

Ⅳ)在確定了最優繁殖周期和擾動最優波長段后，基于尺度化集合變換技術和諧波分析與譜分析的混合技術得到濾波后的初始集合；

Ⅴ)根據所述設定的循環時間間隔，使用所述初始集合進行集合預報，在每個循環中使用尺度化集合變換技術和最優擾動波長更新集合，直至完成所述設定的最優繁殖周期；

Ⅵ)根據IC_blend＝R-R^lsp+G^lsp進行blending混合后，得到初始擾動IC_blend，其中，IC_blend是混合后的初始擾動，R是區域擾動，R^lsp是區域集合預報較大尺度的擾動，G^lsp是全球集合預報較大尺度的擾動。

2.根據權利要求1所述的基于尺度化集合變換的混合擾動方法，其特征在于所述步驟Ⅰ)中下載集合預報數據，僅需下載最新一個時次的21個成員的數據以及由這21個成員預報得到的未來時刻的集合成員。

3.根據權利要求1所述的基于尺度化集合變換的混合擾動方法，其特征在于所述步驟Ⅰ)中，設定尺度化集合變換的尺度化系數γ，包括如下步驟：

首先設定參考均方根誤差σ，水平風分量U、V的參考均方根誤差為4m/s,溫度T的參考均方根誤差為3K，水汽的參考均方根誤差為0.5g/kg；

接著，根據式(1)，設定當U、V、T、Q變量的集合離散度大于各自對應的σ時，γ＝σ/spread；當這些變量的spread小于σ時，γ＝1，

4.根據權利要求3所述的基于尺度化集合變換的混合擾動方法，其特征在于所述繁殖的周期的確定：當對流區域平均的spread不再增長的時候，從這一時刻上溯至加入擾動的時刻，這一段時間設定為最優繁殖周期。

5.根據權利要求1所述的基于尺度化集合變換的混合擾動方法，其特征在于所述步驟Ⅱ)中，設置繁殖過程中的循環的時間間隔：當有觀測的時候，以時間頻率最高的觀測的時間間隔作為循環的時間間隔；當沒有觀測的時候，以模式的集合平均作為觀測，執行集合變換。

6.根據權利要求5所述的基于尺度化集合變換的混合擾動方法，其特征在于所述步驟Ⅱ)中，最小循環時間間隔設定為5分鐘，當觀測間隔小于5分鐘時，以5分鐘為間隔運行集合預報和尺度化集合變換操作。

7.根據權利要求1所述的基于尺度化集合變換的混合擾動方法，其特征在于所述步驟Ⅲ)中，擾動的最優波長范圍的確定包括如下步驟：

1)進行二維功率譜分析，得到初始集合成員的平均場在各個高度層下每一個變量的功率譜，然后按功率貢獻的大小從大到小進行排序；

2)接著，按照1)中從大到小的順序，將每一個波長對應的貢獻進行累加，當累加值達到設定值N時，停止累加，將剩余的沒有被用于累加的波長標記為小功率的波長，其中N為自然數，且70<N<90。

8.根據權利要求7所述的基于尺度化集合變換的混合擾動方法，其特征在于所述步驟Ⅳ)中具體包括：先對每個集合成員執行尺度化集合變換,并在尺度化集合變換結束后，將所述標記的波長的傅立葉系數設為0，通過傅立葉逆變換得到濾波后的初始集合成員，最終得到濾波后的初始集合，接著在數值模式下使用初始集合進行數值預報。

9.根據權利要求1所述的基于尺度化集合變換的混合擾動方法，其特征在于所述步驟Ⅵ)中，數據集G^lsp通過對G^*lsp的數據進行插值，插值到步驟Ⅴ)中所述集合預報的網格上得到，所述G^*lsp通過Barns濾波濾除集合預報中小于4倍格距的波動得到。