[發明專利]一種三維中尺度渦追蹤方法

有效

• 申請號: 202010299200.7
• 申請日: 2020-04-16
• 公開（公告）號: CN111488691B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 苑黎明;趙明;姜浩;劉聰;李同宇;錢漢明;高軍保
• 申請（專利權）人: 中船海洋探測技術研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06T17/00;G06F113/08
• 代理公司: 無錫華源專利商標事務所(普通合伙) 32228
• 代理人: 聶啟新

1.一種三維中尺度渦追蹤方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

(1)計算三維中尺度渦質心

將識別到的三維中尺度渦按其深度等效為多個圓臺，通過計算圓臺質心進而獲得三維中尺度渦質心；

(2)基于質心追蹤三維中尺度渦

(2a)定義平面搜索區域S；

(2b)t時刻某三維中尺度渦E0的質心為σ_E0＝(lon_E0，lat_E0，depth_E0)，搜索相同類型三維氣旋渦或三維反氣旋渦的t+1時刻落于平面搜索區域S內的待追蹤三維中尺度渦質心；

(2c)若t+1時刻有多個三維中尺度渦質心落于S區域內，計算落于區域S內的三維中尺度渦Ei質心與t時刻三維渦旋E0質心的三維距離D_i，選擇距離最小的三維中尺度渦定義為Ej，判定Ej與E0屬于同一個三維中尺度渦，建立t時刻三維中尺度渦E0與t+1時刻三維中尺度渦Ej之間的追蹤軌跡，由E0質心指向Ej質心，利用三維中尺度渦Ej信息更新三維中尺度渦E0軌跡信息；若t+1時刻無相應三維中尺度渦質心落于S區域內，則認為三維中尺度渦E0軌跡追蹤結束；

(2d)基于三維中尺度渦Ej質心按(2b)～(2c)步驟繼續追蹤該三維中尺度渦運動軌跡，直至其追蹤軌跡結束；

(2e)從數據起始時間開始，按照(2b)～(2d)步驟分別追蹤三維氣旋渦或三維反氣旋渦的運動軌跡，建立長時間序列的三維中尺度渦追蹤數據集。

2.根據權利要求1所述的三維中尺度渦追蹤方法，其特征在于，三維中尺度渦質心的計算方法為：

某三維中尺度渦E0包含m層深度分別為h₁、h₂、...、h_m，不同深度處的渦旋半徑分別為R₁、R₂、...、R_m；將h₁深度渦旋與h₂深度渦旋等效為圓臺A，視其為均一水體，即圓臺內海水密度相同；其中m≥2；

以圓臺A為例說明，其上底面中心為P₁(lon1，lat1)、半徑為R₁、深度為h₁，下底面中心為P₂(lon2，lat2)、半徑為R₂、深度為h₂，圓臺A的質心r1＝(lon_r1，lat_r1，depth_r1)和質量m1，分別按下式計算：

m1＝ρ1×V1

其中，ρ1為圓臺A內水體的密度；

V1為圓臺體積，按下式計算：

定義h₂～h₃、h₃～h₄...、h_m-1～h_m分別為圓臺B、C、...，按上述方法分別計算各圓臺的質心ri和質量mi；

三維中尺度渦E0質心σ_E0＝(lon_E0，lat_E0，depth_E0)按下式計算：

其中，n＝m-1為等效圓臺個數。

3.根據權利要求1所述的三維中尺度渦追蹤方法，其特征在于，步驟(2a)中，搜索區域S是半徑為50km的圓形區域。

4.根據權利要求1所述的三維中尺度渦追蹤方法，其特征在于，步驟(2b)中，t時刻某三維中尺度渦E0的質心為σ_E0＝(lon_E0，lat_E0，depth_E0)時，搜索區域S為以(lon_E0，lat_E0)為圓心、50km為半徑的圓形區域，搜索t+1時刻落于S內的三維中尺度渦質心。