[發(fā)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?zhí)枺?/td>: 201510422181.1
• 申請日: 2015-07-17
• 公開（公告）號: CN104965993B
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王世璋;閔錦忠;王勇;喬小湜
• 申請（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京匯盛專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮

本發(fā)明涉及一種基于ETR的混合擾動方法，包括如下步驟：Ⅰ）每隔一段時間一次從網(wǎng)上下載最近的集合預(yù)報數(shù)據(jù)，通過對所述集合預(yù)報數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，以設(shè)定ETR的初始集合成員與尺度化系數(shù)；Ⅱ）設(shè)定繁殖過程中的循環(huán)的時間間隔與周期T；Ⅲ）通過敏感性實驗以及根據(jù)使用者的運(yùn)行環(huán)境確定不同類型風(fēng)暴中能夠快速增長的擾動的波長范圍；Ⅳ）在確定了最優(yōu)繁殖周期和最優(yōu)擾動波長段后，得到濾波后的初始集合；Ⅴ）根據(jù)所述設(shè)定的循環(huán)間隔，使用所述初始集合進(jìn)行集合預(yù)報，使用ETR技術(shù)和最優(yōu)擾動波長更新集合，直至完成所述設(shè)定的繁殖周期；Ⅵ）進(jìn)行blending混合，得到初始擾動IC_blend。有益效果為：能夠有機(jī)的結(jié)合大尺度擾動結(jié)構(gòu)和區(qū)域集合預(yù)報系統(tǒng)中的小尺度擾動結(jié)構(gòu)，并且使集合成員的擾動信息與側(cè)邊界擾動互相匹配。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氣象預(yù)報領(lǐng)域，尤其涉及一種基于ETR的混合擾動方法。

背景技術(shù)

過去的一系列研究表明，風(fēng)暴尺度集合預(yù)報是可行和有效的，但是目前各風(fēng)暴尺度集合預(yù)報系統(tǒng)的擾動方法還有待完善。如美國風(fēng)暴分析和預(yù)報中心(CAPS) 的風(fēng)暴尺度集合預(yù)報系統(tǒng)，通過提高成員數(shù)和分辨率能夠提高預(yù)報評分，但是其集合擾動方案是固定的，即各集合成員的初值擾動采用固定的擾動振幅，并且與特定的物理方案匹配；部分集合成員的側(cè)邊界條件由NAM模式短期預(yù)報提供，成員間相同的側(cè)邊界條件將在一定程度上限制離散度的發(fā)展；另一方面，該系統(tǒng)未考慮側(cè)邊界擾動與初值擾動間擾動尺度的不匹配問題。上述典型問題在各風(fēng)暴尺度集合預(yù)報系統(tǒng)中均有所體現(xiàn)，初值擾動、物理(參數(shù))擾動、側(cè)邊界擾動與初值擾動間的有機(jī)結(jié)合問題均對于風(fēng)暴尺度集合預(yù)報的成功與否起到關(guān)鍵作用。

由于初始誤差隨時間的演變在斜壓不穩(wěn)定和對流不穩(wěn)定中具有顯著地差異，中期集合擾動方法構(gòu)造的初始擾動無法在對流系統(tǒng)中快速的增長，也即初始擾動結(jié)構(gòu)與風(fēng)暴系統(tǒng)的發(fā)展不相適應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致集合成員離散度低于合理的水平；另一方面，風(fēng)暴尺度的初值擾動和側(cè)邊界擾動的尺度不相適應(yīng)也將限制初始擾動和集合離散度的增長。多物理過程和多模式集合有助于改善離散度問題，但是模式的微物理方案中的降水預(yù)報變量和微物理過程的閾值條件判斷是不同的，對降水強(qiáng)度和落區(qū)范圍預(yù)報均有顯著地影響，針對實時發(fā)生的不同類型風(fēng)暴系統(tǒng)，采用固定不變的集合配置組合性地選取不同模式微物理方案是盲目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于克服以上現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種基于ETR的混合擾動方法，具體有以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

所述基于尺度化集合變換的混合擾動方法，包括如下步驟：

Ⅰ)每隔一段時間一次從網(wǎng)上下載最近的集合預(yù)報數(shù)據(jù)，通過對所述集合預(yù)報數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，以設(shè)定尺度化集合變換的初始集合成員與尺度化系數(shù)；

Ⅱ)設(shè)定繁殖過程中的循環(huán)的時間間隔與最優(yōu)周期T；

Ⅲ)通過敏感性實驗以及根據(jù)使用者的運(yùn)行環(huán)境確定不同類型風(fēng)暴中能夠快速增長的擾動的最優(yōu)波長范圍；

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

Ⅴ)根據(jù)所述設(shè)定的循環(huán)時間間隔，使用所述初始集合進(jìn)行集合預(yù)報，在每個循環(huán)中使用尺度化集合變換技術(shù)和最優(yōu)擾動波長更新集合，直至完成所述設(shè)定的最優(yōu)繁殖周期；

Ⅵ)根據(jù)IC_blend＝R-R^lsp+G^lsp進(jìn)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(qū)域擾動，R^lsp是區(qū)域集合預(yù)報較大尺度的擾動，G^lsp是全球集合預(yù)報較大尺度的擾動。

所述基于尺度化集合變換的混合擾動方法的進(jìn)一步設(shè)計在于，所述步驟Ⅰ) 中下載集合預(yù)報數(shù)據(jù)，僅需下載最新一個時次的21個成員的數(shù)據(jù)以及由這21 個成員預(yù)報得到的未來時刻的集合成員。