[發明專利]一種三維云場診斷方法及裝置

有效

• 申請號: 201910380697.2
• 申請日: 2019-05-08
• 公開（公告）號: CN110031915B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 周毓荃;蔡淼;劉建朝;唐雅慧;胡志晉
• 申請（專利權）人: 中國氣象科學研究院
• 主分類號: G01W1/02
• 分類號: G01W1/02;G01W1/10;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

本發明提供了一種三維云場診斷方法及裝置，包括獲取三維分布的大氣溫度場和大氣濕度場，以及位勢高度場；構建用于描述三維云場的三維坐標系并設定虛擬格點集；將平面坐標位置相同的虛擬格點歸類為一組，按照海拔遞增順序構成虛擬格點序列；獲取所述虛擬格點序列對應的目標虛擬格點序列；根據所述大氣溫度場和大氣濕度場獲取所述目標虛擬格點序列對應的目標云垂直結構；根據各組對應的目標虛擬格點序列對應的目標云垂直結構得到三維云場診斷結果。本發明能夠給出時空連續的云分布結果，且能給出大范圍云的垂直結構，這是常規和特種觀測無法做到的。

技術領域

本發明涉及數據分析領域，尤其涉及一種三維云場診斷方法及裝置。

背景技術

大氣中的云場同云輻射特性、降水機制和降水效率等方面緊密相關，具備巨大的研究價值。衛星是大范圍云觀測的最有效手段，國際常用的衛星云產品有國際衛星云氣候計劃ISCCP(International Satellite Cloud Climatology Project)、美國宇航局NASA云與地球輻射能量系統CERES的云資料以及MODIS衛星云觀測產品。這三類國際常用的衛星云觀測產品，均為二維水平分布，無法提供云和云含水量的垂直分布。Cloudsat和CALIPSO衛星對云垂直結構有較強的探測能力，但其不能得到一個地區的時空連續觀測結果，也無法滿足大范圍三維云觀測的需求。

此外，還可以通過飛機觀測或地面云雷達來了解云場。飛機觀測是最直接的穿云探測，但飛機觀測僅能給出沿飛行航跡的云的特性。地面云雷達可以給出觀測站點上空時間連續的云垂直結構觀測，但目前還未形成觀測網，也難以獲取到三維時變的云場和云水場的分布及演變。

云是時空不連續的，且現有技術缺乏系統觀測手段，因此難以得到三維云場和云水場的分布。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提出了一種三維云場診斷方法及裝置。本發明具體是以如下技術方案實現的：

一種三維云場診斷方法，包括：

獲取大氣再分析資料，所述大氣再分析資料包括三維分布的大氣溫度場和大氣濕度場，以及位勢高度場；

構建用于描述三維云場的三維坐標系，在所述三維坐標系中設定虛擬格點集；

將平面坐標位置相同的虛擬格點歸類為一組，每一組的虛擬格點按照海拔遞增順序構成虛擬格點序列；

獲取所述虛擬格點序列對應的目標虛擬格點序列，所述目標虛擬格點序列中的目標虛擬格點的位勢高度高于其地表位勢高度；

根據所述大氣溫度場和大氣濕度場獲取所述目標虛擬格點序列對應的目標云垂直結構；

根據各組對應的目標虛擬格點序列對應的目標云垂直結構得到三維云場診斷結果。

進一步地，還包括：

基于所述三維云場診斷結果，分析某個虛擬格點序列對應的云頂高度，包括：

根據所述三維云場診斷結果依次判斷所述虛擬格點序列中各個虛擬格點對應位置是否有云；

將對應位置有云的海拔最高的虛擬格點的海拔高度作為云頂高度；

或，

基于所述三維云場診斷結果，分析某虛擬格點序列對應的云底高度，包括：

根據所述三維云場診斷結果依次判斷所述虛擬格點序列中各個虛擬格點對應位置是否有云；

將對應位置有云的海拔最低的虛擬格點的海拔高度作為云底高度。

進一步地，還包括：

基于所述大氣溫度場和所述云頂高度得到對應的云頂溫度；

或，