本發(fā)明涉及新能源技術(shù)領(lǐng)域，具體講涉及一種基于自相似性的wrf模式風(fēng)速訂正方法。
背景技術(shù)：
wrf模式(weatherresearchandforecastingmodel)是一種中尺度數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式，開(kāi)發(fā)始于1997年，由美國(guó)國(guó)家大氣研究中心中小尺度氣象處、美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)測(cè)中心的環(huán)境模擬中心、預(yù)報(bào)研究處、美國(guó)空軍氣象局以及奧克拉荷馬大學(xué)的風(fēng)暴分析預(yù)報(bào)中心等部門(mén)部門(mén)聯(lián)合發(fā)起建立?，F(xiàn)在，wrf得到了許多其它研究部門(mén)及大學(xué)的科學(xué)家的支持，共同參與進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究。wrf模式系統(tǒng)具有可移植、易維護(hù)、可擴(kuò)充、高效率、方便的等諸多特性，使新的科研成果更為便捷地運(yùn)用于業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)。通過(guò)近二十年的開(kāi)發(fā)，wrf模式現(xiàn)在具備最為先進(jìn)的數(shù)值方法和數(shù)據(jù)同化技術(shù)，采用經(jīng)過(guò)改進(jìn)的物理過(guò)程方案，同時(shí)具有多重嵌套及易于定位于不同地理位置的能力，重點(diǎn)考慮幾公里至幾十公里分辨率的水平網(wǎng)格，改進(jìn)了從云尺度到天氣尺度等不同尺度重要天氣特征的模擬和預(yù)報(bào)精度，很好地適應(yīng)從理想化研究到業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)等不同應(yīng)用的需要，并已廣泛地使用在風(fēng)速預(yù)測(cè)及風(fēng)功率預(yù)報(bào)等業(yè)務(wù)中。
但是，將wrf模式預(yù)報(bào)的風(fēng)速和實(shí)際風(fēng)速進(jìn)行對(duì)比，會(huì)發(fā)現(xiàn)一種導(dǎo)致預(yù)報(bào)誤差增大的現(xiàn)象，即當(dāng)觀測(cè)風(fēng)速較小時(shí)，預(yù)測(cè)風(fēng)速偏大，而當(dāng)觀測(cè)風(fēng)速較大時(shí)，預(yù)測(cè)風(fēng)速偏小，可稱(chēng)為“上不去，下不來(lái)”現(xiàn)象。為此，尋找一種風(fēng)速訂正方法，使得預(yù)測(cè)風(fēng)速與實(shí)際風(fēng)速相一致，即修正“上不去，下不來(lái)”的現(xiàn)象，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員迫切需要解決的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，本發(fā)明提供一種基于自相似性的wrf模式風(fēng)速訂正方法。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：1、一種基于自相似性的wrf模式風(fēng)速訂正方法，其特征在于，所述風(fēng)速訂正方法包括如下步驟：
i、求得目標(biāo)區(qū)域歷史觀測(cè)風(fēng)速的自相似指數(shù)α；
ii、建立針對(duì)目標(biāo)區(qū)域的wrf實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)系統(tǒng)；
iii、建立訂正模塊。
優(yōu)選的，所述步驟i包括：
(1)提取目標(biāo)地區(qū)的歷史觀測(cè)風(fēng)速時(shí)間序列中的漲落結(jié)構(gòu)；
(2)計(jì)算歷史風(fēng)速漲落結(jié)構(gòu)的線(xiàn)性斜率k和時(shí)間尺度δt；
(3)確定目標(biāo)地區(qū)風(fēng)速的實(shí)際自相似指數(shù)α。
優(yōu)選的，用小波分析方法提取所述步驟(1)目標(biāo)地區(qū)的歷史觀測(cè)風(fēng)速時(shí)間序列中的漲落結(jié)構(gòu)；
所述步驟(1)提取目標(biāo)地區(qū)的歷史觀測(cè)風(fēng)速時(shí)間序列漲落結(jié)構(gòu)不少于1000個(gè)。
優(yōu)選的，用下式計(jì)算所述步驟(2)中所述漲落結(jié)構(gòu)的線(xiàn)性斜率k：k＝δv/δt，其中δv表示漲落速度，δt為漲落結(jié)構(gòu)的時(shí)間尺度。
優(yōu)選的，用自相似冪律關(guān)系公式k∝δtα計(jì)算所述步驟(3)目標(biāo)地區(qū)風(fēng)速的實(shí)際自相似指數(shù)α。
優(yōu)選的，所述步驟ii中針對(duì)目標(biāo)區(qū)域的wrf實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)系統(tǒng)的建立包括：
(1)確定目標(biāo)地區(qū)的天氣預(yù)報(bào)模型wrf的參數(shù)化方案、嵌套方案及模式分辨率；
(2)建立資料同化系統(tǒng)及快速更新循環(huán)系統(tǒng)；
(3)對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)。
優(yōu)選的，所述步驟iii中對(duì)訂正模塊的建立包括：
(1)提取wrf預(yù)報(bào)的最新一段風(fēng)速，并使用小波分析方法提取出所述最新一段風(fēng)速中包含的所有漲落結(jié)構(gòu)；
(2)求預(yù)報(bào)風(fēng)速漲落結(jié)構(gòu)的線(xiàn)性斜率k’和時(shí)間尺度δt；
(3)求預(yù)報(bào)風(fēng)速漲落結(jié)構(gòu)的實(shí)際線(xiàn)性斜率k；
(4)分析k和k’進(jìn)行風(fēng)速訂正；
(5)將訂正后的漲落結(jié)構(gòu)重新組合為風(fēng)速時(shí)間序列；
(6)基于腳本語(yǔ)言和氣象數(shù)據(jù)釋用語(yǔ)言編寫(xiě)自動(dòng)運(yùn)行腳本，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行。
優(yōu)選的，所述最新一段風(fēng)速為最近的至少24小時(shí)的wrf預(yù)報(bào)風(fēng)速。
優(yōu)選的，所述k和k’對(duì)比進(jìn)行的風(fēng)速訂正包括：
分別將預(yù)報(bào)風(fēng)速漲落結(jié)構(gòu)中偏小的和偏大的風(fēng)速調(diào)高和調(diào)低，使k和k’一致。
優(yōu)選的，根據(jù)實(shí)際自相似參數(shù)α、時(shí)間尺度δt和自相似冪律關(guān)系k∝δtα，求所述步驟(3)中實(shí)際線(xiàn)性斜率k。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)益效果為：
(1)本發(fā)明基于實(shí)際風(fēng)速的自相似指數(shù)訂正wrf模式的預(yù)報(bào)風(fēng)速，使得預(yù)報(bào)風(fēng)速更符合實(shí)際；
(2)本發(fā)明在訂正算法的基礎(chǔ)上建立了實(shí)時(shí)后處理模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)wrf模式預(yù)報(bào)風(fēng)速的實(shí)時(shí)訂正，有效降低wrf模式業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)的風(fēng)速預(yù)報(bào)誤差，并可進(jìn)一步提高風(fēng)功率預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明的基于自相似性的wrf模式風(fēng)速訂正方法流程圖。
具體實(shí)施方式
為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容做進(jìn)一步的說(shuō)明。
本發(fā)明提出的一種基于自相似性的wrf模式風(fēng)速訂正方法，整體技術(shù)路線(xiàn)圖如附圖1所示，由3個(gè)步驟組成：
i、計(jì)算目標(biāo)區(qū)域歷史觀測(cè)風(fēng)速的自相似指數(shù)α；
ii、建立針對(duì)目標(biāo)區(qū)域的wrf實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)系統(tǒng)；
iii、建立訂正模塊。
所述步驟i包括：
(1)提取目標(biāo)地區(qū)的歷史觀測(cè)風(fēng)速時(shí)間序列中的漲落結(jié)構(gòu)；
(2)計(jì)算歷史風(fēng)速漲落結(jié)構(gòu)的線(xiàn)性斜率k和時(shí)間尺度δt；
(3)確定目標(biāo)地區(qū)風(fēng)速的實(shí)際自相似指數(shù)α。
用小波分析方法提取所述步驟(1)目標(biāo)地區(qū)的歷史觀測(cè)風(fēng)速時(shí)間序列中的漲落結(jié)構(gòu)；
所述步驟(1)提取目標(biāo)地區(qū)的歷史觀測(cè)風(fēng)速時(shí)間序列漲落結(jié)構(gòu)不少于1000個(gè)。
用下式計(jì)算所述步驟(2)中所述漲落結(jié)構(gòu)的線(xiàn)性斜率k：k＝δv/δt，其中δv表示漲落速度，δt為漲落結(jié)構(gòu)的時(shí)間尺度。
用自相似冪律關(guān)系公式k∝δtα計(jì)算所述步驟(3)目標(biāo)地區(qū)風(fēng)速的實(shí)際自相似指數(shù)α。
所述步驟ii中針對(duì)目標(biāo)區(qū)域的wrf實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)系統(tǒng)的建立包括：
(1)確定目標(biāo)地區(qū)的天氣預(yù)報(bào)模型wrf的參數(shù)化方案、嵌套方案及模式分辨率；其中參數(shù)化方案是指影響天氣的云物理等過(guò)程參數(shù)方案，嵌套方案是指對(duì)模擬區(qū)域的范圍進(jìn)行優(yōu)選的方案，模式分辨率是指數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的大小。
(2)建立資料同化系統(tǒng)及快速更新循環(huán)系統(tǒng)，資料同化系統(tǒng)的作用是將實(shí)時(shí)觀測(cè)資料吸收進(jìn)wrf模型以訂正預(yù)報(bào)結(jié)果，快速更新循環(huán)系統(tǒng)的作用是平衡多種觀測(cè)資料的同化時(shí)間，達(dá)到最優(yōu)同化的目的。
(3)對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)。
所述步驟iii中對(duì)訂正模塊的建立包括：
(1)提取wrf預(yù)報(bào)的最新一段風(fēng)速，并使用小波分析方法提取出所述最新一段風(fēng)速中包含的所有漲落結(jié)構(gòu)；
(2)求預(yù)報(bào)風(fēng)速漲落結(jié)構(gòu)的線(xiàn)性斜率k’和時(shí)間尺度δt；
(3)求預(yù)報(bào)風(fēng)速漲落結(jié)構(gòu)的實(shí)際線(xiàn)性斜率k；
(4)分析k和k’進(jìn)行風(fēng)速訂正；
(5)將訂正后的漲落結(jié)構(gòu)重新組合為風(fēng)速時(shí)間序列；
(6)基于腳本語(yǔ)言和氣象數(shù)據(jù)釋用語(yǔ)言編寫(xiě)自動(dòng)運(yùn)行腳本，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行。其中的腳本語(yǔ)言和氣象數(shù)據(jù)釋用語(yǔ)言例如perl、ncl等語(yǔ)言編寫(xiě)自動(dòng)運(yùn)行腳本，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行。
所述最新一段風(fēng)速為最近的至少24小時(shí)的wrf預(yù)報(bào)風(fēng)速。
所述k和k’對(duì)比進(jìn)行的風(fēng)速訂正包括：
分別將預(yù)報(bào)風(fēng)速漲落結(jié)構(gòu)中偏小和偏大的風(fēng)速調(diào)高和調(diào)低，使k’與k一致。
根據(jù)實(shí)際自相似參數(shù)α、時(shí)間尺度δt和自相似冪律關(guān)系k∝δtα，求所述步驟(3)中實(shí)際線(xiàn)性斜率k。
以上僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在申請(qǐng)待批的本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。