申请/专利权人：厦门市气象台(厦门市海洋气象台、海峡气象开放实验室);赵玉春;王叶红

申请日：2021-08-25

公开（公告）日：2024-03-01

公开（公告）号：CN113704695B

主分类号：G06F17/18

分类号：G06F17/18;G06F17/16

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.01#授权;2021.12.14#实质审查的生效;2021.11.26#公开

摘要：本发明公开了一种适用于区域数值模式集合模拟预报的初值小扰动法。包括如下步骤：步骤1.利用历史再分析资料统计计算模式变量在某一预报时刻t的平均值和总扰动场；步骤2.对某一预报时刻模式区域内的总扰动场有关的模式变量进行标准化；步骤3.对某一预报时刻模式区域内标准化后的模式变量总扰动场进行联合正交分解；步骤4.对联合正交分解后的正交向量和系数依次进行重建和转化；步骤5.构建某一预报时刻模式区域的初值扰动。本发明充分利用历史资料集，得到相互正交的初值扰动，使这些初值扰动不仅能够充分反映数值模式初值场中与特定天气发生发展密切相关的不同尺度不同结构的扰动，也能反映实际观测误差分布的可能性。

主权项：1.一种适用于区域数值模式集合模拟预报的初值小扰动法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1.利用历史再分析资料统计计算模式变量在某一预报时刻t的平均值和总扰动场:假设某一预报时刻t共有it＝1,2,…,NT年的历史再分析资料；i＝1,2,…,M代表三维空间x轴格点数，j＝1,2,…,N代表y轴格点数，k＝1,2,…,L代表z轴垂直层次，则模式变量A在某一个格点上某一预报时刻t的平均值计算公式如下： 模式变量A在某一个格点上某一预报时刻t的扰动计算公式如下： 其中A代表模式变量纬向水平风U，经向水平风V，温度T，位势高度H、相对湿度RH或比湿Q；步骤2.对某一预报时刻模式区域内的总扰动场有关的模式变量进行标准化：计算某一预报时刻模式区域内模式变量A的总扰动场在某一模式层k上的平均值，计算公式为：计算某一预报时刻模式区域内模式变量A的总扰动场在某一模式层k上的均方差，计算公式为：将模式格点上模式变量A的总扰动进行标准化的计算公式为：步骤3.对某一预报时刻模式区域内标准化后的模式变量总扰动场进行联合正交分解:将标准化后模式变量的总扰动进行联合，构建联合矩阵，其中考虑到模式变量RH或Q相对独立，而U、V、T、H具有一定的相关性和约束性，故对U、V、T、H进行联合，组建成联合矩阵，即并将三维的联合矩阵依次转为二维矩阵最后在模式垂直方向上，也即矩阵最小维度上进行快速正交分解，将联合的标准化模式变量分解为L个正交向量和系数，分解公式如下： 其中为实对称矩阵，为的特征值组成的对角矩阵，为正交向量，为系数，ie＝1,2,……L；上标T代表矩阵的转置；步骤4.对联合正交分解后的正交向量和系数依次进行重建和转化:利用联合正交分解的ie＝1,2,……L个正交向量及其对应的系数进行独立重建或随机组合重建，计算公式分别为：独立重建计算公式：随机组合重建计算公式：再按照步骤3中的三维联合矩阵转为二维矩阵的顺序，反过来依次将二维矩阵转为三维矩阵得到ie＝1,2,……L个模式变量的小扰动预备场；在此基础上乘以步骤1中预报时刻模式区域内模式变量A的总扰动场在某一模式层k层上均方差的110，得到模式变量A的第ie个小扰动场，公式为： 步骤5.构建某一预报时刻模式区域的初值扰动:在某一预报时刻模式区域内模式变量A上加上和减去第ie个小扰动场，共得到2L个扰动后的模式初值公式为： 其中ie＝1,2,……L。

全文数据：

权利要求：

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