[發明專利]大氣水物質總量、水汽總量及其相應的降水效率計算方法

在審

• 申請號: 201910181447.6
• 申請日: 2019-03-11
• 公開（公告）號: CN109992746A
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 周毓荃;蔡淼;胡志晉;毛節泰
• 申請（專利權）人: 中國氣象科學研究院
• 主分類號: G06F17/18
• 分類號: G06F17/18
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;賈允

本發明提供了大氣水物質總量、水汽總量及其相應的降水效率計算方法，包括獲取用于計算大氣水物質總量的區域、時間區段、大氣水物質初值和大氣水物質終值；獲取第一標量，所述第一標量為大氣水物質輸入量；獲取第二標量，所述第二標量為大氣水物質輸出量；獲取第三標量，所述第三標量為所述時間區段內所述區域地表蒸發的水汽量；獲取第四標量，所述第四標量為所述時間區段內所述區域降落到地面的降水總量；根據所述第一標量、第三標量和大氣水物質初值計算大氣水物質總量，根據所述第二標量、第四標量和大氣水物質終值計算大氣水物質總量。本發明相較于僅采用水汽狀態量或通量散度描述大氣水資源，對大氣水物質總量和水汽總量的獲取結果更準確。

技術領域

本發明涉及氣象數據分析領域，尤其涉及大氣水物質總量與大氣水物質降水效率、水汽總量與水汽降水效率計算方法及裝置。

背景技術

大氣水循環是地球大氣系統中最重要的一種物質循環,也是一種相態和能量的循環。它是人類生存必不可缺的清潔水再生的唯一來源,因此歷來受到大氣科學和水文科學工作者的高度重視。對于世界上許多缺乏水資源的地區,如何充分地利用大氣中提供的水資源,增加局地的降水量,是一種迫切的社會需求。大氣中的水汽量遠大于云水量，前人常用水汽來研究大氣水循環過程。

前人對大氣水循環的研究，通常采用的表達方式，這一表達式表達了大氣水物質狀態值隨時間的變化；表征了大氣水物質的通量散度，E表征了湍流進入研究區域的大氣水物質量，P表征了大氣水物質落速項。

在過去的研究中，有學者將大氣可降水量(或水汽含量、整層氣柱水汽積分總量)稱為空中水資源或空中水汽資源(劉世祥等，2005；向玉春等，2008；劉建西，2010；陳鈺文和王佳，2015)；更多學者是從大氣可降水量、水汽輸送及收支(包括水汽通量和水汽通量散度)三方面對空中水資源的氣候變化特征進行分析(任國玉和高歌，2005；zhao，2005；張利平等，2008；劉曉冉等，2015)。對于討論一定區域、一定時段的大氣水資源，前人研究的大氣可降水量表征的是某一時刻的垂直積分水汽量，是瞬時的水汽狀態量，不能對時間進行積分累加；水汽通量散度表征了水汽的凈輸入量，也無法描述一定時段區域的資源量。因此，目前尚未有對一定時段一定區域的水汽和大氣水物質總量進行計算的方案。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提出了大氣水物質總量與大氣水物質降水效率、水汽總量與水汽降水效率計算方法及裝置。本發明具體是以如下技術方案實現的：

一方面，一種大氣水物質總量計算方法，包括：

獲取計算參數以及所述計算參數對應的大氣水物質初值和大氣水物質終值，所述計算參數包括用于計算大氣水物質總量的區域和用于計算大氣水物質總量的時間區段；

獲取第一標量，所述第一標量為所述時間區段內所述區域的大氣水物質輸入量；

獲取第二標量，所述第二標量為所述時間區段內所述區域的大氣水物質輸出量；

獲取第三標量，所述第三標量為所述時間區段內所述區域地表蒸發的水汽量；

獲取第四標量，所述第四標量為所述時間區段內所述區域降落到地面的降水總量；

根據所述第一標量、第三標量和大氣水物質初值計算大氣水物質總量，和/或根據所述第二標量、第四標量和大氣水物質終值計算大氣水物質總量。

進一步地，第一標量和第二標量的獲取方法，包括：

獲取四維水汽場、四維大氣水凝物場和四維風場；

根據所述四維水汽場和四維大氣水凝物場計算大氣水物質狀態量；

柵格化區域邊界以得到基礎計算單元；