本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理，具體涉及一種基于輻射與云變量的雷暴大風(fēng)診斷分析方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、雷暴大風(fēng)是強(qiáng)對流天氣的一種典型形式，太陽短波輻射及云變量作為重要影響因子，對對流的觸發(fā)、發(fā)展和組織化起著關(guān)鍵作用。目前主要采用區(qū)域數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式來指導(dǎo)強(qiáng)對流天氣的展望預(yù)報(bào)，而中國新一代靜止衛(wèi)星fy-4b可以提供連續(xù)、并且擁有高時(shí)空分辨率的觀測數(shù)據(jù)產(chǎn)品，為模式預(yù)報(bào)雷暴大風(fēng)的診斷分析提供了良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。這個(gè)基于輻射與云變量的診斷分析方法，結(jié)合雷暴大風(fēng)的物理過程，從太陽短波輻射這一能源物理量出發(fā)，從空間分析與站點(diǎn)分析兩方面針對輻射能量、陸表溫度、有關(guān)云變量以及垂直溫濕度廓線進(jìn)行詳細(xì)診斷，為改進(jìn)區(qū)域模式對雷暴大風(fēng)的模擬能力提供了新的科學(xué)參考。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，本申請?zhí)峁┝艘环N基于輻射與云變量的雷暴大風(fēng)診斷分析方法，包括：

2、步驟s1：將風(fēng)云四號衛(wèi)星上的產(chǎn)品數(shù)據(jù)和雷暴大風(fēng)過程的模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配；

3、步驟s2：根據(jù)匹配后的數(shù)據(jù)確定雷暴大風(fēng)過程的空間數(shù)據(jù)集以及站點(diǎn)數(shù)據(jù)集；

4、步驟s3：基于太陽短波輻射的蒸爐效應(yīng)，根據(jù)所述空間數(shù)據(jù)集以及站點(diǎn)數(shù)據(jù)集，完成對雷暴大風(fēng)過程的診斷分析。

5、在其中一些具體實(shí)施例中，步驟s1包括：

6、步驟s11：根據(jù)衛(wèi)星上搭載的干涉式大氣垂直探測儀和靜止軌道輻射成像儀的探測距離，生成風(fēng)云四號衛(wèi)星的產(chǎn)品數(shù)據(jù)時(shí)空匹配后的數(shù)據(jù)集；

7、步驟s12：運(yùn)用氣象預(yù)報(bào)模式進(jìn)行雷暴大風(fēng)過程的數(shù)值模擬，確定雷暴大風(fēng)的模擬數(shù)據(jù)；

8、步驟s13：將所述產(chǎn)品數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)空匹配。

9、在其中一些具體實(shí)施例中，步驟s2包括：

10、步驟s21：根據(jù)實(shí)際情況確定雷暴大風(fēng)過程依次影響的站點(diǎn)，并結(jié)合所述站點(diǎn)的觀測情況，確定多個(gè)典型影響站點(diǎn)；

11、步驟s22：將匹配后的數(shù)據(jù)形成本次雷暴大風(fēng)過程的空間數(shù)據(jù)集以及站點(diǎn)數(shù)據(jù)集。

12、在其中一些具體實(shí)施例中，步驟s3包括：

13、根據(jù)診斷變量確定雷暴大風(fēng)過程中的發(fā)生時(shí)間、相態(tài)變化以及對流強(qiáng)度；

14、所述診斷變量包括短波輻射能量、長波輻射能量、云覆蓋率、云頂高度以及云相態(tài)。

15、在其中一些具體實(shí)施例中，步驟s3還包括：

16、根據(jù)所述站點(diǎn)數(shù)據(jù)集對雷暴大風(fēng)過程的短波凈輻射能量、陸表溫度、云覆蓋率、云頂高度以及垂直上的溫濕廓線分別進(jìn)行總體對比分析、時(shí)間序列對比分析以及廓線對比分析。

17、為實(shí)現(xiàn)同一發(fā)明目的，本申請還提供了一種基于輻射與云變量的雷暴大風(fēng)診斷分析系統(tǒng)，包括：

18、數(shù)據(jù)匹配模塊：用于將風(fēng)云四號衛(wèi)星上的產(chǎn)品數(shù)據(jù)和雷暴大風(fēng)過程的模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配；

19、數(shù)據(jù)集構(gòu)建模塊：用于根據(jù)匹配后的數(shù)據(jù)確定雷暴大風(fēng)過程的空間數(shù)據(jù)集以及站點(diǎn)數(shù)據(jù)集；

20、數(shù)據(jù)分析模塊：用于基于太陽短波輻射的蒸爐效應(yīng)，根據(jù)所述空間數(shù)據(jù)集以及站點(diǎn)數(shù)據(jù)集，完成對雷暴大風(fēng)過程的診斷分析。

21、在其中一些具體實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)匹配模塊用于執(zhí)行以下步驟：

22、步驟s11：根據(jù)衛(wèi)星上搭載的干涉式大氣垂直探測儀和靜止軌道輻射成像儀的探測距離，生成風(fēng)云四號衛(wèi)星的產(chǎn)品數(shù)據(jù)時(shí)空匹配后的數(shù)據(jù)集；

23、步驟s12：運(yùn)用氣象預(yù)報(bào)模式進(jìn)行雷暴大風(fēng)過程的數(shù)值模擬，確定雷暴大風(fēng)的模擬數(shù)據(jù)；

24、步驟s13：將所述產(chǎn)品數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)空匹配。

25、在其中一些具體實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)集構(gòu)建模塊用于執(zhí)行以下步驟：

26、步驟s21：根據(jù)實(shí)際情況確定雷暴大風(fēng)過程依次影響的站點(diǎn)，并結(jié)合所述站點(diǎn)的觀測情況，確定多個(gè)典型影響站點(diǎn)；

27、步驟s22：將匹配后的數(shù)據(jù)形成本次雷暴大風(fēng)過程的空間數(shù)據(jù)集以及站點(diǎn)數(shù)據(jù)集。

28、在其中一些具體實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)分析模塊用于執(zhí)行以下步驟：

29、根據(jù)診斷變量確定雷暴大風(fēng)過程中的發(fā)生時(shí)間、相態(tài)變化以及對流強(qiáng)度；

30、所述診斷變量包括短波輻射能量、長波輻射能量、云覆蓋率、云頂高度以及云相態(tài)。

31、在其中一些具體實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)分析模塊還用于執(zhí)行以下步驟：

32、根據(jù)所述站點(diǎn)數(shù)據(jù)集對雷暴大風(fēng)過程的短波凈輻射能量、陸表溫度、云覆蓋率、云頂高度以及垂直上的溫濕廓線分別進(jìn)行總體對比分析、時(shí)間序列對比分析以及廓線對比分析。

33、上述技術(shù)方案的有益效果：

34、本申請基于太陽輻射的蒸爐效應(yīng)，并結(jié)合雷暴大風(fēng)對流發(fā)展的物理過程，設(shè)計(jì)了針對輻射能量、云變量以及溫濕度廓線的診斷方案。實(shí)現(xiàn)了對于中國新一代靜止衛(wèi)星fy-4b的二級數(shù)據(jù)產(chǎn)品等衛(wèi)星觀測資料在診斷分析中的創(chuàng)新應(yīng)用，基于物理過程的診斷方案有助于更精確地理解雷暴大風(fēng)發(fā)生的動力學(xué)和熱力學(xué)過程；最后，基于診斷分析的結(jié)果，本申請為提高數(shù)值預(yù)報(bào)模式在極端天氣預(yù)報(bào)中的應(yīng)用提供了新的思路和方法，為優(yōu)化雷暴大風(fēng)預(yù)報(bào)模型，提升預(yù)報(bào)能力，進(jìn)而為氣象預(yù)警和災(zāi)害防范提供更為精準(zhǔn)的科學(xué)支持。

技術(shù)特征：

1.一種基于輻射與云變量的雷暴大風(fēng)診斷分析方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于輻射與云變量的雷暴大風(fēng)診斷分析方法，其特征在于，步驟s1包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于輻射與云變量的雷暴大風(fēng)診斷分析方法，其特征在于，步驟s2包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于輻射與云變量的雷暴大風(fēng)診斷分析方法，其特征在于，步驟s3包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于輻射與云變量的雷暴大風(fēng)診斷分析方法，其特征在于，步驟s3還包括：

6.一種基于輻射與云變量的雷暴大風(fēng)診斷分析系統(tǒng)，其特征在于，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于輻射與云變量的雷暴大風(fēng)診斷分析系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)匹配模塊用于執(zhí)行以下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于輻射與云變量的雷暴大風(fēng)診斷分析系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)集構(gòu)建模塊用于執(zhí)行以下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于輻射與云變量的雷暴大風(fēng)診斷分析系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)分析模塊用于執(zhí)行以下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于輻射與云變量的雷暴大風(fēng)診斷分析系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)分析模塊還用于執(zhí)行以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種基于輻射與云變量的雷暴大風(fēng)診斷分析方法和系統(tǒng)，其中，該方法包括：將風(fēng)云四號衛(wèi)星上的產(chǎn)品數(shù)據(jù)和雷暴大風(fēng)過程的模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配；根據(jù)匹配后的數(shù)據(jù)確定雷暴大風(fēng)過程的空間數(shù)據(jù)集以及站點(diǎn)數(shù)據(jù)集；基于太陽短波輻射的蒸爐效應(yīng)，根據(jù)所述空間數(shù)據(jù)集以及站點(diǎn)數(shù)據(jù)集，完成對雷暴大風(fēng)過程的診斷分析。本申請基于太陽輻射的蒸爐效應(yīng)，并結(jié)合雷暴大風(fēng)對流發(fā)展的物理過程，設(shè)計(jì)了針對輻射能量、云變量以及溫濕度廓線的診斷方案。實(shí)現(xiàn)了對于中國新一代靜止衛(wèi)星FY?4B的二級數(shù)據(jù)產(chǎn)品等衛(wèi)星觀測資料在診斷分析中的創(chuàng)新應(yīng)用。

技術(shù)研發(fā)人員：徐笑穎,陸其峰,倪卓婭,劉瑞霞,吳春強(qiáng),王富
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國氣象局地球系統(tǒng)數(shù)值預(yù)報(bào)中心
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/10