[發(fā)明專利]一種基于相似理論的地面站點(diǎn)風(fēng)速預(yù)報(bào)偏差訂正的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011358601.1
• 申請(qǐng)日: 2020-11-27
• 公開（公告）號(hào): CN112731568B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張?chǎng)斡?/a>
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京城市氣象研究院
• 主分類號(hào): G01W1/18
• 分類號(hào): G01W1/18;G06F17/10
• 代理公司: 北京化育知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11833
• 代理人: 涂琪順

本發(fā)明公開了一種基于相似理論的地面站點(diǎn)風(fēng)速預(yù)報(bào)偏差訂正的方法，包括以下步驟，基于Monin?Obukhov莫寧?奧布霍夫相似理論建立地面站點(diǎn)風(fēng)速預(yù)報(bào)偏差訂正方案；通過將Monin?Obukhov莫寧?奧布霍夫相似理論公式變形，將代表站點(diǎn)位置的大氣穩(wěn)定度的相關(guān)項(xiàng)帶入相似理論公式，得出偏差訂正方案的核心算法；根據(jù)地面站點(diǎn)風(fēng)速預(yù)報(bào)偏差訂正方案和偏差訂正方案的核心算法搭建相應(yīng)的自動(dòng)化運(yùn)行訂正系統(tǒng)，解決了地面站的實(shí)際地形高度和插值后對(duì)應(yīng)點(diǎn)的數(shù)值模式的地形高度存在差異，而數(shù)值模式預(yù)報(bào)的地面風(fēng)速是基于模式地形高度的診斷量，由于兩者地形差異的影響，模式的地面風(fēng)速預(yù)報(bào)值與實(shí)際觀測(cè)值存在一定差異的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地面站點(diǎn)風(fēng)速預(yù)報(bào)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于相似理論的地面站點(diǎn)風(fēng)速預(yù)報(bào)偏差訂正的方法。

背景技術(shù)

氣象站根據(jù)用途、安裝及精確度可分為：便攜式氣象站、高精度氣象站、高速公路氣象站、森林火險(xiǎn)氣象站及校園氣象站、電力氣象站、光伏氣象站、景區(qū)氣象站、社區(qū)氣象站。

氣象站可觀測(cè)的氣象要素有：環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、露點(diǎn)溫度、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓、太陽總輻射、降雨量、地溫、土壤濕度、土壤水勢(shì)、土壤熱通量、蒸發(fā)、二氧化碳、日照時(shí)數(shù)、太陽直接輻射、紫外輻射、地球輻射、凈全輻射、環(huán)境氣體共二十項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)，也可根據(jù)用戶科研需要進(jìn)行靈活配置，同時(shí)可還可與GPS定位系統(tǒng)、QSE101天氣報(bào)文編碼器、GPRS、GSM通信和Modem等設(shè)備連接，具有性能穩(wěn)定，檢測(cè)精度高，無人值守等特點(diǎn)，可滿足專業(yè)氣象觀測(cè)的業(yè)務(wù)要求。大中專院校、科研機(jī)構(gòu)或組網(wǎng)于氣象、機(jī)場(chǎng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、交通運(yùn)輸、軍事、農(nóng)林、水文、極地考察等諸多領(lǐng)域

在氣象站對(duì)風(fēng)速進(jìn)行測(cè)量時(shí)，地面站的實(shí)際地形高度和插值后對(duì)應(yīng)點(diǎn)的數(shù)值模式的地形高度存在差異，而數(shù)值模式預(yù)報(bào)的地面風(fēng)速是基于模式地形高度的診斷量，由于兩者地形差異的影響，模式的地面風(fēng)速預(yù)報(bào)值與實(shí)際觀測(cè)值存在一定差異，因此，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種基于相似理論的地面站點(diǎn)風(fēng)速預(yù)報(bào)偏差訂正的方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于相似理論的地面站點(diǎn)風(fēng)速預(yù)報(bào)偏差訂正的方法，解決了地面站的實(shí)際地形高度和插值后對(duì)應(yīng)點(diǎn)的數(shù)值模式的地形高度存在差異，而數(shù)值模式預(yù)報(bào)的地面風(fēng)速是基于模式地形高度的診斷量，由于兩者地形差異的影響，模式的地面風(fēng)速預(yù)報(bào)值與實(shí)際觀測(cè)值存在一定差異的問題。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種基于相似理論的地面站點(diǎn)風(fēng)速預(yù)報(bào)偏差訂正的方法，包括以下步驟，

(1)基于Monin-Obukhov莫寧-奧布霍夫相似理論建立地面站點(diǎn)風(fēng)速預(yù)報(bào)偏差訂正方案；

(2)通過將Monin-Obukhov莫寧-奧布霍夫相似理論公式變形，將代表站點(diǎn)位置的大氣穩(wěn)定度的相關(guān)項(xiàng)帶入相似理論公式，得出偏差訂正方案的核心算法，即位于不同高度h₁和h₂的風(fēng)速U₁與U₂的比值看作對(duì)應(yīng)高度的函數(shù)，即得出偏差訂正方案的核心算法1：

當(dāng)大氣處于穩(wěn)定或者不穩(wěn)定狀態(tài)下需要加入和大氣穩(wěn)定度相關(guān)的數(shù)值對(duì)核心算法1進(jìn)行校正，根據(jù)數(shù)值模式的預(yù)報(bào)結(jié)果，通過數(shù)值模式的預(yù)報(bào)場(chǎng)信息計(jì)算得出大氣穩(wěn)定度值，根據(jù)Monin-Obukhov莫寧-奧布霍夫相似理論將模式預(yù)報(bào)的未來地面風(fēng)速由模式地形訂正到實(shí)際地形上，減小地形差異帶來的預(yù)報(bào)偏差，核心算法2如下：

其中U_m為模式插值到站點(diǎn)的地面風(fēng)速預(yù)報(bào)值，h_m為模式插值到站點(diǎn)的地形高度，h_o為對(duì)應(yīng)站點(diǎn)的實(shí)際地形高度，z_o為地面粗糙度，Ψ(τ)為模式計(jì)算所得大氣穩(wěn)定度值，通過計(jì)算站點(diǎn)位置的理查森數(shù)得出代表該點(diǎn)大氣穩(wěn)定度的值，U_correct即為訂正后的模式預(yù)報(bào)值；