[發明專利]一種秒級探空前30s風速求算及效果檢驗方法

在審

• 申請號: 202010823821.0
• 申請日: 2020-08-17
• 公開（公告）號: CN111984910A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 李慶雷;遠芳;廖捷;周自江;陳麗凡;龔璽
• 申請（專利權）人: 國家氣象信息中心
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10;G01P5/00;G01W1/08
• 代理公司: 北京冠榆知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11666
• 代理人: 朱亞琦

1.一種秒級探空前30s風速求算及效果檢驗方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟P1：秒級探空近地面風速訂正算法；

步驟P2：挑選測風塔和探空臺站，進行位置匹配；

步驟P3：基于測風塔資料對訂正算法進行效果檢驗。

2.根據權利要求1所述的一種秒級探空前30s風速求算及效果檢驗方法，其特征在于，在步驟P1中包括如下步驟：

步驟P101：計算第n秒時的探空高度；

步驟P102：計算經驗風切變指數α_A；

步驟P103:計算第n秒時的探空風速W_n。

3.根據權利要求2所述的一種秒級探空前30s風速求算及效果檢驗方法，其特征在于，在步驟P101中：探空站點的海拔高度為H₀，則已知探空觀測廓線A第1秒到第30秒之間內的第n秒時的探空觀測高度記作H_n；由于探空氣球的垂直上升速度可以近似認為是5m/s，因此，第n秒時的探空高度：

H_n＝H₀+5n(n≤30) (1)。

4.根據權利要求3所述的一種秒級探空前30s風速求算及效果檢驗方法，其特征在于，在步驟P102中：經驗風切變指數α_A為：

其中，H₃₁是第31秒時刻探空氣球的近似位置，可以由公式(1)計算得到；W₀為探空站的地面風速，探空觀測廓線A的第31秒時刻風速為W₃₁。

5.根據權利要求4所述的一種秒級探空前30s風速求算及效果檢驗方法，其特征在于，在步驟P103中：利用上述公式(1)得到的第n秒時的探空高度H_n，以及公式(2)得到的當前觀測的經驗風切變指數α_A，通過平均風速經驗公式，可得到第n秒時的探空風速W_n：

6.根據權利要求1所述的一種秒級探空前30s風速求算及效果檢驗方法，其特征在于，在步驟P2中，包括：

步驟P201：位置匹配主要借助探空站點和測風塔的經緯度坐標，將探空站點的經緯度坐標記作(Lon_radio，Lat_radio)，將測風塔的經緯度坐標記作(Lon_tower，Lat_tower)，則若滿足如下條件T，認為所選取的測風塔與探空站點匹配較好：

T：|Lon_radio-Lon_tower|1°且|Lat_radio-Lat_tower|1° (4)；

步驟P202：依照公式(4)，從全國400座測風塔以及120個探空站中，挑選數據質量較好的、符合上述要求的、位置匹配最好的11個探空站和14個測風塔。

7.根據權利要求6所述的一種秒級探空前30s風速求算及效果檢驗方法，其特征在于，在步驟P3中

步驟P301：選定一個時段，選取該時段測風塔每天00UTC時刻的逐層風速資料；

步驟P302：選擇與步驟P301相同時段，及與測風塔位置相匹配的探空站點，提取已有觀測數據與測風塔觀測近似相同高度處的風速；

步驟P303：選擇與步驟P301相同時段，及與測風塔位置相匹配的探空站點，利用公式(1)、公式(2)和公式(3)對每條探空廓線的相同高度處探空觀測風速進行計算；

步驟P304：將上述步驟P301、步驟P302和步驟P303得到的三條風速時間序列，畫在同一坐標系中，通過對比三條時間序列的差異，對步驟P1中得到秒級探空風速W_n進行效果檢驗。

8.根據權利要求7所述的一種秒級探空前30s風速求算及效果檢驗方法，其特征在于，在步驟P301中測風塔逐層風速資料為近地面逐層的風速資料，近地面層為高度小于100m。

9.根據權利要求7所述的一種秒級探空前30s風速求算及效果檢驗方法，其特征在于，在滿足條件T的情況下，存在一個探空站匹配多個測風塔的情況，步驟P3對步驟P1秒級探空近地面風速訂正算法提出的效果檢驗結果無影響。