一種反演上對(duì)流層與下平流層風(fēng)場(chǎng)的方法及裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種反演上對(duì)流層與下平流層風(fēng)場(chǎng)的方法及裝置，利用無(wú)線(xiàn)電掩星探測(cè)到的溫度廓線(xiàn)信息進(jìn)行風(fēng)場(chǎng)反演，計(jì)算獲得所述風(fēng)場(chǎng)的物理特征參數(shù)；結(jié)合5度水平分辨率的對(duì)流層頂層數(shù)據(jù)對(duì)風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行匹配，得到風(fēng)場(chǎng)的對(duì)流層頂信息；結(jié)合0.1度水平分辨率的地形數(shù)據(jù)對(duì)所述風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行匹配，得到風(fēng)場(chǎng)的海陸和地形高度信息；結(jié)合0.5度水平分辨率的地表和海表溫度數(shù)據(jù)對(duì)風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行匹配，得到所述風(fēng)場(chǎng)的下墊面溫度信息；將計(jì)算得到的風(fēng)場(chǎng)物理特征參數(shù)與風(fēng)場(chǎng)的對(duì)流層頂信息、海陸和地形高度信息以及下墊面溫度信息進(jìn)行匹配，構(gòu)建風(fēng)場(chǎng)特征參數(shù)數(shù)據(jù)集。上述方法及裝置能提供全天候的高時(shí)空分辨率的大氣風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種反演上對(duì)流層與下平流層風(fēng)場(chǎng)的方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及大氣科學(xué)研究技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種反演上對(duì)流層與下平流層風(fēng)場(chǎng) 的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 上對(duì)流層與下平流層風(fēng)場(chǎng)是大氣科學(xué)研究的重要參數(shù)之一，其能夠解釋大氣的動(dòng) 力學(xué)過(guò)程以及內(nèi)含的相互作用和因果關(guān)系，同時(shí)上對(duì)流層與下平流層風(fēng)場(chǎng)參數(shù)在天氣預(yù) 報(bào)、大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)和國(guó)防高技術(shù)等方面都具有廣泛的應(yīng)用，為了提高衛(wèi)星資料在天氣模式 模擬和預(yù)報(bào)方面的應(yīng)用能力，研究和揭示風(fēng)場(chǎng)參數(shù)具有重要的科學(xué)意義及應(yīng)用價(jià)值。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)主要通過(guò)衛(wèi)星云圖、地面風(fēng)廓線(xiàn)雷達(dá)、探空氣球來(lái)獲取大氣風(fēng)場(chǎng)的觀測(cè) 資料，與現(xiàn)有技術(shù)相比，利用無(wú)線(xiàn)電掩星探測(cè)技術(shù)反演的大氣參數(shù)(包括大氣折射系數(shù)、大 氣溫度與壓力）廓線(xiàn)具有較高的垂直分辨率，且無(wú)線(xiàn)電掩星探測(cè)技術(shù)可提供地球?qū)α鲗雍?平流層之間不分天氣狀況、不分日夜、全球性分布的大氣參數(shù)廓線(xiàn)資料，但現(xiàn)有技術(shù)中缺乏 利用無(wú)線(xiàn)電掩星探測(cè)結(jié)果反演上對(duì)流層與下平流層區(qū)域風(fēng)場(chǎng)的技術(shù)手段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種反演上對(duì)流層與下平流層風(fēng)場(chǎng)的方法及裝置，該方法能 提供全天候的高時(shí)空分辨率的大氣風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)，從而便于深入認(rèn)識(shí)上對(duì)流層與下平流層區(qū)域 風(fēng)場(chǎng)的物理特征及其時(shí)空分布特征。
[0005] -種反演上對(duì)流層與下平流層風(fēng)場(chǎng)的方法，所述方法包括：
[0006] 利用無(wú)線(xiàn)電掩星探測(cè)到的溫度廓線(xiàn)信息進(jìn)行風(fēng)場(chǎng)反演，計(jì)算獲得所述風(fēng)場(chǎng)的物理 特征參數(shù)；
[0007] 結(jié)合5度水平分辨率的對(duì)流層頂層數(shù)據(jù)對(duì)風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行匹配，得到所述風(fēng)場(chǎng)的對(duì)流層 頂信息；
[0008] 結(jié)合0.1度水平分辨率的地形數(shù)據(jù)對(duì)所述風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行匹配，得到所述風(fēng)場(chǎng)的海陸和 地形高度信息；
[0009] 結(jié)合0.5度水平分辨率的地表和海表溫度數(shù)據(jù)對(duì)所述風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行匹配，得到所述風(fēng) 場(chǎng)的下墊面溫度信息；
[0010]將計(jì)算得到的風(fēng)場(chǎng)物理特征參數(shù)與所述風(fēng)場(chǎng)的對(duì)流層頂信息、海陸和地形高度信 息以及下墊面溫度信息進(jìn)行匹配，構(gòu)建風(fēng)場(chǎng)特征參數(shù)數(shù)據(jù)集。
[0011] -種反演上對(duì)流層與下平流層風(fēng)場(chǎng)的裝置，所述裝置包括：
[0012] 熱成風(fēng)計(jì)算單元，用于利用無(wú)線(xiàn)電掩星探測(cè)到的溫度廓線(xiàn)信息進(jìn)行風(fēng)場(chǎng)反演，計(jì) 算獲得所述風(fēng)場(chǎng)的物理特征參數(shù)；
[0013] 對(duì)流層頂信息獲取單元，用于結(jié)合5度水平分辨率的對(duì)流層頂層數(shù)據(jù)對(duì)風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行 匹配，得到所述風(fēng)場(chǎng)的對(duì)流層頂信息；
[0014] 海陸和地形高度信息獲取單元，用于結(jié)合0.1度水平分辨率的地形數(shù)據(jù)對(duì)所述風(fēng) 場(chǎng)進(jìn)行匹配，得到所述風(fēng)場(chǎng)的海陸和地形高度信息；
[0015] 下墊面溫度信息獲取單元，用于結(jié)合0.5度水平分辨率的地表和海表溫度數(shù)據(jù)對(duì) 所述風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行匹配，得到所述風(fēng)場(chǎng)的下墊面溫度信息；
[0016] 特征參數(shù)數(shù)據(jù)集構(gòu)建單元，用于將計(jì)算得到的風(fēng)場(chǎng)物理特征參數(shù)與所述風(fēng)場(chǎng)的對(duì) 流層頂信息、海陸和地形高度信息以及下墊面溫度信息進(jìn)行匹配，構(gòu)建風(fēng)場(chǎng)特征參數(shù)數(shù)據(jù) 集。
[0017] 由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，上述方法及裝置能提供全天候的高時(shí)空 分辨率的大氣風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)，從而便于深入認(rèn)識(shí)上對(duì)流層與下平流層區(qū)域風(fēng)場(chǎng)的物理特征及其 時(shí)空分布特征。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用 的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他 附圖。
[0019] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供反演上對(duì)流層與下平流層風(fēng)場(chǎng)的方法流程示意圖；
[0020] 圖2為本發(fā)明所舉實(shí)例一次風(fēng)場(chǎng)反演的效果示意圖；
[0021] 圖3為本發(fā)明所提供的一次風(fēng)場(chǎng)物理要素匹配方法的應(yīng)用示意圖；
[0022] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例所述裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本 發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施 例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0024] 本發(fā)明實(shí)施例的方法利用了無(wú)線(xiàn)電掩星觀測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合對(duì)流層頂高度信息、地形 數(shù)據(jù)對(duì)海陸識(shí)別、下墊面溫度信息，進(jìn)行具有地理信息的風(fēng)場(chǎng)反演，以及針對(duì)風(fēng)場(chǎng)的物理特 征參數(shù)計(jì)算，最終形成數(shù)據(jù)集;這對(duì)深入研究風(fēng)場(chǎng)的水平和垂直結(jié)構(gòu)、不同地形環(huán)境及下墊 面條件下的風(fēng)場(chǎng)物理特征參數(shù)提供了技術(shù)支持和數(shù)據(jù)保證。下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施 例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述，如圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例所提供反演上對(duì)流層與下平流層風(fēng)場(chǎng) 的方法流程示意圖，所述方法包括：
[0025] 步驟11:利用無(wú)線(xiàn)電掩星探測(cè)到的溫度廓線(xiàn)信息進(jìn)行風(fēng)場(chǎng)反演，計(jì)算獲得所述風(fēng) 場(chǎng)的物理特征參數(shù)；
[0026] 在該步驟中，所述利用無(wú)線(xiàn)電掩星探測(cè)到的溫度廓線(xiàn)信息進(jìn)行風(fēng)場(chǎng)反演的過(guò)程具 體為：
[0027] 首先，對(duì)無(wú)線(xiàn)電掩星觀測(cè)到的溫度廓線(xiàn)進(jìn)行逐2.5km求得氣層平均溫度，并獲取每 層上下邊界的氣壓值，獲得全球5-40km范圍內(nèi)垂直分辨率為2.5km的氣層平均溫度廓線(xiàn)數(shù) 據(jù);垂直分辨率是指在同一溫度廓線(xiàn)上，相鄰上下兩層溫度觀測(cè)結(jié)果的最小空間間隔。具體 實(shí)現(xiàn)中，上述無(wú)線(xiàn)電掩星觀測(cè)溫度廓線(xiàn)計(jì)算過(guò)程為每2.5km內(nèi)25個(gè)無(wú)線(xiàn)電掩星觀測(cè)溫度層 結(jié)進(jìn)行算術(shù)平均，獲得對(duì)應(yīng)大氣層的平均溫度并記錄所述氣層上下邊界位置對(duì)應(yīng)的氣壓 值。
[0028]再以正東方向?yàn)閄軸正方向，正北方向?yàn)閅軸正方向，天頂方向?yàn)榇怪钡恼较?，?用公式
[0031] 遍歷計(jì)算所有兩兩距離小于250km且探測(cè)時(shí)間相差在1小時(shí)內(nèi)的氣層平均溫度廓 線(xiàn)，獲得5-40km垂直分辨率為2.5km的熱成風(fēng)廓線(xiàn)數(shù)據(jù);其中，Ut為大氣風(fēng)場(chǎng)在X軸上的分 量;V T為大氣風(fēng)場(chǎng)在Y軸上的分量;T為氣層平均溫度;pB和pT分別為氣層下邊界和上邊界位 置對(duì)應(yīng)的氣壓;科氏力參數(shù)f是煒度P的函數(shù)2 ?cos^，為地球自轉(zhuǎn)角速度;g為重力加速度； R為氣體常數(shù)。
[0032] 具體計(jì)算中，還可以采用中央差分格式進(jìn)行計(jì)算熱成風(fēng)計(jì)算，利用所述公式的中 央差分格式可表;^為
[0035] 其中，Inorth為兩兩氣層平均溫度廓線(xiàn)中位置相對(duì)偏北的廓線(xiàn)，同理，T_th、Teast和 TTOSt分別兩兩氣層平均溫度廓線(xiàn)中位置偏南、偏東和偏西的廓線(xiàn);pB和pT分別為兩氣層平均 溫度廓線(xiàn)氣層下邊界和上邊界位置對(duì)應(yīng)的氣壓的平均值。
[0036] 最后，完成上述熱成風(fēng)廓線(xiàn)數(shù)據(jù)的格點(diǎn)化，具體可以采取反距離平方權(quán)重插值法， 對(duì)1小時(shí)、3小時(shí)、6小時(shí)、12小時(shí)、1日、5天、10天、1月內(nèi)的氣層平均溫度廓線(xiàn)和熱成風(fēng)廓線(xiàn)數(shù) 據(jù)插值至5度水平分辨率的全球格點(diǎn)上，獲得全球5-40km范圍內(nèi)逐小時(shí)、逐3小時(shí)、逐6小 時(shí)、逐12小時(shí)、逐日、逐候(5天）、逐旬（10天）、逐月的垂直分辨率為2.5km、水平分辨率為5度 的全球熱成風(fēng)格點(diǎn)數(shù)據(jù)。
[0037]這里，反距離權(quán)重法是對(duì)廓線(xiàn)位置進(jìn)行線(xiàn)性加權(quán)來(lái)決定輸出的格點(diǎn)值，加權(quán)與距 離成反比，廓線(xiàn)位置距離輸出格點(diǎn)越遠(yuǎn)，對(duì)輸出格點(diǎn)的影響越小。當(dāng)一個(gè)廓線(xiàn)位置與一個(gè)格 點(diǎn)重合時(shí)，該廓線(xiàn)位置被給予一個(gè)實(shí)際為1.0的權(quán)重，所有其它廓線(xiàn)位置的權(quán)重為0.0。換言 之，該格點(diǎn)被賦給與廓線(xiàn)位置一致的值。反距離權(quán)重因其插值原理易于理解、算法簡(jiǎn)單便于 實(shí)現(xiàn)，且插值后能夠保留原廓線(xiàn)真值，常被作為離散點(diǎn)空間分析的傳統(tǒng)方法之一。
[0038] 另外，上述風(fēng)場(chǎng)的物理特征參數(shù)具體可以包括:氣層平均溫度、平均風(fēng)速和風(fēng)向、 氣層平均溫度廓線(xiàn)、風(fēng)速廓線(xiàn)、風(fēng)向廓線(xiàn)、東西方向風(fēng)速廓線(xiàn)和南北方向風(fēng)速廓線(xiàn)。
[0039] 其中，氣層平均溫度為給定氣層上平均溫度的全球水平分布。
[0040] 平均風(fēng)速為給定氣層上平均風(fēng)速的全球水平分布。
[0041]平均風(fēng)向?yàn)榻o定氣層上平均風(fēng)速的全球水平分布。規(guī)定正北方向?yàn)?°，正東、正 南、正西按順時(shí)針依次為90°、180°和270°。
[0042] 氣層平均溫度廓線(xiàn)為全球5至40km范圍內(nèi)垂直分辨率為2.5km的氣層平均溫度廓 線(xiàn)。
[0043] 風(fēng)向廓線(xiàn)為全球5至40km范圍內(nèi)垂直分辨率為2.5km的氣層平均風(fēng)向廓線(xiàn)。
[0044] 風(fēng)速廓線(xiàn)為全球5至40km范圍內(nèi)垂直分辨率為2.5km的氣層平均風(fēng)速廓線(xiàn)。
[0045] 舉例來(lái)說(shuō)，如圖2所示為本發(fā)明所舉實(shí)例一次風(fēng)場(chǎng)反演的效果示意圖，通過(guò)上述過(guò) 程對(duì)無(wú)線(xiàn)電掩星觀測(cè)的溫度廓線(xiàn)進(jìn)行反演計(jì)算，獲得的風(fēng)場(chǎng)物理特征參數(shù)廓線(xiàn)，圖2中：a代 表5至40km每2.5km氣層的平均溫度;b代表5至40km各氣層風(fēng)速的大?。籧代表5至40km各氣 層的風(fēng)向。
[0046] 步驟12:結(jié)合5度水平分辨率的對(duì)流層頂層數(shù)據(jù)對(duì)風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行匹配，得到所述風(fēng)場(chǎng)的 對(duì)流層頂信息；
[0047] 在該步驟中，所述結(jié)合5度水平分辨率的對(duì)流層頂層數(shù)據(jù)對(duì)風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行匹配具體包 括：
[0048]使用已有的500公里(約5度格點(diǎn))水平分辨率的對(duì)流層頂資料，將風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)相應(yīng)的 經(jīng)煒度坐標(biāo)與之相匹配，以獲得該格點(diǎn)的對(duì)流層頂信息。
[0049] 上述風(fēng)場(chǎng)的對(duì)流層頂信息具體包括:所述風(fēng)場(chǎng)的格點(diǎn)所在位置的對(duì)流層頂高度、 溫度、氣壓、位溫和對(duì)流層頂層厚度。
[0050] 步驟13:結(jié)合0.1度水平分辨率的地形數(shù)據(jù)對(duì)所述風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行匹配，得到所述風(fēng)場(chǎng)的 海陸和地形高度信息；
[0051] 在該步驟中，具體使用已有的10公里（約0.1度格點(diǎn)）水平分辨率的海陸地形標(biāo)識(shí) 地圖和地形高度，將溫度、風(fēng)向和風(fēng)速廓線(xiàn)相應(yīng)的經(jīng)煒度坐標(biāo)與之相匹配，以決定該像素點(diǎn) 位于陸地或海洋，并獲取相應(yīng)的地形高度信息。
[0052] 上述風(fēng)場(chǎng)的海陸和地形高度信息具體包括:所述風(fēng)場(chǎng)的溫度、風(fēng)向和風(fēng)速廓線(xiàn)所 處位置的下墊面狀況（如海洋、陸地、冰面等）和大陸架高度（陸地為海拔高度、水域?yàn)樯?度)。
[0053]步驟14:結(jié)合0.5度水平分辨率的地表和海表溫度數(shù)據(jù)對(duì)所述風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行匹配，得到 所述風(fēng)場(chǎng)的下墊面溫度信息；
[0054] 在該步驟中，所述風(fēng)場(chǎng)的下墊面溫度信息具體包括:所述風(fēng)場(chǎng)的溫度、風(fēng)向和風(fēng)速 廓線(xiàn)所處位置的下墊面(如海洋、陸地、冰面等)溫度。
[0055] 如圖3所示為本發(fā)明所提供的一次風(fēng)場(chǎng)物理要素匹配方法的應(yīng)用示意圖，圖3中：a 表示經(jīng)過(guò)步驟11所列過(guò)程，獲得的25至27.5氣層內(nèi)平均溫度(灰色格）以及氣層內(nèi)平均風(fēng)速 的大小(箭頭長(zhǎng)度）以及風(fēng)向；b代表經(jīng)過(guò)步驟12的過(guò)程，獲得的風(fēng)場(chǎng)各個(gè)格點(diǎn)對(duì)應(yīng)經(jīng)煒度上 的對(duì)流層頂高度;c表示經(jīng)過(guò)步驟13的過(guò)程所得風(fēng)場(chǎng)各個(gè)格點(diǎn)對(duì)應(yīng)經(jīng)煒度上的地形高度;d 表示經(jīng)過(guò)步驟14的過(guò)程所得風(fēng)場(chǎng)各個(gè)格點(diǎn)對(duì)應(yīng)經(jīng)煒度的下墊面溫度。
[0056] 步驟15:將計(jì)算得到的風(fēng)場(chǎng)物理特征參數(shù)與所述風(fēng)場(chǎng)的對(duì)流層頂信息、海陸和地 形高度信息以及下墊面溫度信息進(jìn)行匹配，構(gòu)建風(fēng)場(chǎng)特征參數(shù)數(shù)據(jù)集。
[0057] 在該步驟中，構(gòu)建風(fēng)場(chǎng)特征參數(shù)數(shù)據(jù)集的具體過(guò)程為：
[0058]將所獲得的風(fēng)場(chǎng)物理特征參數(shù)、對(duì)流層頂信息、海陸和地形高度信息以及下墊面 溫度信息按照風(fēng)場(chǎng)時(shí)間的年月日進(jìn)行編號(hào)，以構(gòu)建風(fēng)場(chǎng)特征參數(shù)數(shù)據(jù)集。其中，所構(gòu)建的數(shù) 據(jù)集的文件名包含風(fēng)場(chǎng)格點(diǎn)位置、時(shí)間等信息，以方便用戶(hù)使用。
[0059] 基于上述的方法，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種反演上對(duì)流層與下平流層風(fēng)場(chǎng)的裝 置，如圖4所示為本發(fā)明實(shí)施例所述裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，所述裝置包括：
[0060] 熱成風(fēng)計(jì)算單元41，用于利用無(wú)線(xiàn)電掩星探測(cè)到的溫度廓線(xiàn)信息進(jìn)行風(fēng)場(chǎng)反演， 計(jì)算獲得所述風(fēng)場(chǎng)的物理特征參數(shù)；
[0061 ]對(duì)流層頂信息獲取單元42，用于結(jié)合5度水平分辨率的對(duì)流層頂層數(shù)據(jù)對(duì)風(fēng)場(chǎng)進(jìn) 行匹配，得到所述風(fēng)場(chǎng)的對(duì)流層頂信息；
[0062] 海陸和地形高度信息獲取單元43,用于結(jié)合0.1度水平分辨率的地形數(shù)據(jù)對(duì)所述 風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行匹配，得到所述風(fēng)場(chǎng)的海陸和地形高度信息；
[0063] 下墊面溫度信息獲取單元44，用于結(jié)合0.5度水平分辨率的地表和海表溫度數(shù)據(jù) 對(duì)所述風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行匹配，得到所述風(fēng)場(chǎng)的下墊面溫度信息；
[0064]特征參數(shù)數(shù)據(jù)集構(gòu)建單元45,用于將計(jì)算得到的風(fēng)場(chǎng)物理特征參數(shù)與所述風(fēng)場(chǎng)的 對(duì)流層頂信息、海陸和地形高度信息以及下墊面溫度信息進(jìn)行匹配，構(gòu)建風(fēng)場(chǎng)特征參數(shù)數(shù) 據(jù)集。
[0065] 上述裝置中各單元的具體實(shí)施過(guò)程如上述方法實(shí)施例所述。
[0066] 綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例所提供的方法及裝置能更好地表征上對(duì)流層與下平流層 區(qū)域高垂直分辨率的風(fēng)場(chǎng)三維結(jié)構(gòu)特征及物理屬性特征，便于在科學(xué)研究和業(yè)務(wù)應(yīng)用中認(rèn) 識(shí)風(fēng)場(chǎng)在不同天氣系統(tǒng)和地理環(huán)境中的物理特征，為天氣氣候預(yù)報(bào)、大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)提供觀 測(cè)事實(shí)。
[0067] 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范 圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種反演上對(duì)流層與下平流層風(fēng)場(chǎng)的方法，其特征在于，所述方法包括： 利用無(wú)線(xiàn)電掩星探測(cè)到的溫度廓線(xiàn)信息進(jìn)行風(fēng)場(chǎng)反演，計(jì)算獲得所述風(fēng)場(chǎng)的物理特征 參數(shù)； 結(jié)合5度水平分辨率的對(duì)流層頂層數(shù)據(jù)對(duì)風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行匹配，得到所述風(fēng)場(chǎng)的對(duì)流層頂信 息； 結(jié)合0.1度水平分辨率的地形數(shù)據(jù)對(duì)所述風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行匹配，得到所述風(fēng)場(chǎng)的海陸和地形 高度信息； 結(jié)合〇. 5度水平分辨率的地表和海表溫度數(shù)據(jù)對(duì)所述風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行匹配，得到所述風(fēng)場(chǎng)的 下墊面溫度信息； 將計(jì)算得到的風(fēng)場(chǎng)物理特征參數(shù)與所述風(fēng)場(chǎng)的對(duì)流層頂信息、海陸和地形高度信息以 及下墊面溫度信息進(jìn)行匹配，構(gòu)建風(fēng)場(chǎng)特征參數(shù)數(shù)據(jù)集。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述反演上對(duì)流層與下平流層風(fēng)場(chǎng)的方法，其特征在于，所述利用無(wú) 線(xiàn)電掩星探測(cè)到的溫度廓線(xiàn)信息進(jìn)行風(fēng)場(chǎng)反演，具體包括： 對(duì)無(wú)線(xiàn)電掩星觀測(cè)到的溫度廓線(xiàn)進(jìn)行逐2.5km求得氣層平均溫度，并獲取每層上下邊 界的氣壓值，獲得全球5-40km范圍內(nèi)垂直分辨率為2.5km的氣層平均溫度廓線(xiàn)數(shù)據(jù)； 再以正東方向?yàn)閄軸正方向，正北方向?yàn)閅軸正方向，天頂方向?yàn)榇怪钡恼较?，利用?式遍歷計(jì)算所有兩兩距離小于250km且探測(cè)時(shí)間相差在1小時(shí)內(nèi)的氣層平均溫度廓線(xiàn)，獲 得5-40km垂直分辨率為2.5km的熱成風(fēng)廓線(xiàn)數(shù)據(jù);其中，Ut為大氣風(fēng)場(chǎng)在X軸上的分量;Vt為 大氣風(fēng)場(chǎng)在Y軸上的分量;T為氣層平均溫度;p B和pT分別為氣層下邊界和上邊界位置對(duì)應(yīng)的 氣壓;科氏力參數(shù)f是煒度P的函數(shù)2 ? cos #.，為地球自轉(zhuǎn)角速度;g為重力加速度;R為氣體 常數(shù)。 然后采取反距離平方權(quán)重插值法，對(duì)1小時(shí)、3小時(shí)、6小時(shí)、12小時(shí)、1日、5天、10天、1月 內(nèi)的氣層平均溫度廓線(xiàn)和熱成風(fēng)廓線(xiàn)數(shù)據(jù)插值至5度水平分辨率的全球格點(diǎn)上，獲得全球 5-40km范圍內(nèi)逐小時(shí)、逐3小時(shí)、逐6小時(shí)、逐12小時(shí)、逐日、逐候、逐旬、逐月的垂直分辨率 為2.5km、水平分辨率為5度的全球熱成風(fēng)格點(diǎn)數(shù)據(jù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述反演上對(duì)流層與下平流層風(fēng)場(chǎng)的方法，其特征在于，所述風(fēng)場(chǎng)的 物理特征參數(shù)具體包括： 氣層平均溫度、平均風(fēng)速和風(fēng)向、氣層平均溫度廓線(xiàn)、風(fēng)速廓線(xiàn)、風(fēng)向廓線(xiàn)、東西方向風(fēng) 速廓線(xiàn)和南北方向風(fēng)速廓線(xiàn)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述反演上對(duì)流層與下平流層風(fēng)場(chǎng)的方法，其特征在于，所述結(jié)合5 度水平分辨率的對(duì)流層頂層數(shù)據(jù)對(duì)風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行匹配，具體包括： 使用已有的500公里水平分辨率的對(duì)流層頂信息，將風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)相應(yīng)的經(jīng)煒度坐標(biāo)與之 相匹配，以獲得該格點(diǎn)的對(duì)流層頂信息。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述反演上對(duì)流層與下平流層風(fēng)場(chǎng)的方法，其特征在于，所述風(fēng)場(chǎng)的 對(duì)流層頂信息包括： 所述風(fēng)場(chǎng)的格點(diǎn)所在位置的對(duì)流層頂高度、溫度、氣壓、位溫和對(duì)流層頂層厚度。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述反演上對(duì)流層與下平流層風(fēng)場(chǎng)的方法，其特征在于，所述風(fēng)場(chǎng)的 海陸和地形高度信息具體包括： 所述風(fēng)場(chǎng)的溫度、風(fēng)向和風(fēng)速廓線(xiàn)所處位置的下墊面狀況和大陸架高度。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述反演上對(duì)流層與下平流層風(fēng)場(chǎng)的方法，其特征在于，所述風(fēng)場(chǎng)的 下墊面溫度信息具體包括： 所述風(fēng)場(chǎng)的溫度、風(fēng)向和風(fēng)速廓線(xiàn)所處位置的下墊面溫度。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述反演上對(duì)流層與下平流層風(fēng)場(chǎng)的方法，其特征在于，所述構(gòu)建風(fēng) 場(chǎng)特征參數(shù)數(shù)據(jù)集的過(guò)程為： 將所獲得的風(fēng)場(chǎng)物理特征參數(shù)、對(duì)流層頂信息、海陸和地形高度信息以及下墊面溫度 信息按照風(fēng)場(chǎng)時(shí)間的年月日進(jìn)行編號(hào)，以構(gòu)建風(fēng)場(chǎng)特征參數(shù)數(shù)據(jù)集。9. 一種反演上對(duì)流層與下平流層風(fēng)場(chǎng)的裝置，其特征在于，所述裝置包括： 熱成風(fēng)計(jì)算單元，用于利用無(wú)線(xiàn)電掩星探測(cè)到的溫度廓線(xiàn)信息進(jìn)行風(fēng)場(chǎng)反演，計(jì)算獲 得所述風(fēng)場(chǎng)的物理特征參數(shù)； 對(duì)流層頂信息獲取單元，用于結(jié)合5度水平分辨率的對(duì)流層頂層數(shù)據(jù)對(duì)風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行匹配， 得到所述風(fēng)場(chǎng)的對(duì)流層頂信息； 海陸和地形高度信息獲取單元，用于結(jié)合0.1度水平分辨率的地形數(shù)據(jù)對(duì)所述風(fēng)場(chǎng)進(jìn) 行匹配，得到所述風(fēng)場(chǎng)的海陸和地形高度信息； 下墊面溫度信息獲取單元，用于結(jié)合0.5度水平分辨率的地表和海表溫度數(shù)據(jù)對(duì)所述 風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行匹配，得到所述風(fēng)場(chǎng)的下墊面溫度信息； 特征參數(shù)數(shù)據(jù)集構(gòu)建單元，用于將計(jì)算得到的風(fēng)場(chǎng)物理特征參數(shù)與所述風(fēng)場(chǎng)的對(duì)流層 頂信息、海陸和地形高度信息以及下墊面溫度信息進(jìn)行匹配，構(gòu)建風(fēng)場(chǎng)特征參數(shù)數(shù)據(jù)集。
【文檔編號(hào)】G01W1/10GK106054283SQ201610383107
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年5月27日
【發(fā)明人】傅云飛, 冼桃
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)