申请/专利权人：广东海洋大学

申请日：2022-04-29

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN114722967B

主分类号：G06F18/24

分类号：G06F18/24;G06F18/23213;G06F17/11

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2022.07.26#实质审查的生效;2022.07.08#公开

摘要：本发明公开一种爆发性气旋分类的方法，包括步骤一、识别和跟踪温带气旋并筛选大样本爆发性气旋，步骤二、计算涡度平流、温度平流和非绝热加热三种强迫因子，步骤三、计算涡度平流、温度平流和非绝热加热三种强迫因子的贡献率，步骤四、根据贡献率进行分类计算并输出分类结果；本发明基于识别和追踪的大样本爆发性气旋，使用Zwack‑Okossi诊断方程计算每个个例的强迫因子及其贡献率，使用K均值聚类算法，对爆发性气旋的发展机制进行分类，从物理本质归因的视角对爆发性气旋的发展机制进行分类，为爆发性气旋的研究提供新的思路。

主权项：1.一种爆发性气旋分类的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、使用ERA5再分析数据，通过气旋识别方法和气旋追踪方法识别和追踪温带气旋个例，再根据爆发性气旋定义筛选大样本爆发性气旋，形成样本集；气旋追踪时先假设t-Δt时刻存在气旋X，t时刻存在气旋Y，两者距离为Δd，再根据限制条件对气旋进行追踪，其中限制条件为Δt小于等于24小时；t时刻气旋Y是距离t-Δt时刻的气旋X位置最近的气旋；气旋X到气旋Y的移动速度ΔdΔt40ms；ΔdΔdmax，其中Δdmax为Δt时间段内最大移动距离，Δdmax＝Max500km，3×Δt×V，V表示气旋X在t-2Δt至t-Δt时段内的移动速度；气旋从t-2Δt→t-Δt至t-Δt→t时段内运动方向角度的改变在一定范围内；步骤二、使用有限差分方法和ERA5再分析数据根据Zwack-Okossi方程计算样本集中每个个例的涡度平流A、温度平流B和非绝热加热C三种强迫因子；对Zwack-Okossi方程进行计算时空间差分和时间差分采用二阶中央差格式，垂直积分采用梯形积分方法，近地面气压层选择950hPa，大气顶层气压选择100hPa；步骤三、将步骤二中的三种强迫因子涡度平流A、温度平流B和非绝热加热C分别除以A、B、C之和并乘以100％获得涡度平流A的贡献率a、温度平流B的贡献率b和非绝热加热C的贡献率c，形成输入集；步骤四、利用K均值聚类算法，以输入集作为输入数据，对爆发性气旋的发展机制进行分类计算，获得最终的气旋分类结果；具体计算方法如下：S1、将贡献率a、b和c作为输入，并定义爆发性气旋强迫因子贡献率向量为Kn：an，bn，cn，其中n表示样本，再依据强迫因子贡献率将黑潮区爆发性气旋发展机制分为包含A型、B型和C型3类单因子主导型和AB型、AC型和BC型3类双因子配合型及ABC型1类多因子联合型共7类；S2、选取K个有代表性的对向作为初始聚类中心，依据S1中的分类预设7类初始聚类中心向量，记为Km：am，bm，cm，其中m表示类别；S3、分别计算每个对象与每个聚类中心之间的距离，并根据距离最近的原则将对象分配给距离最近的聚类中心；进行对象分配时，将爆发性气旋样本的强迫因子贡献率向量Kn：an，bn，cn分别与S2中7类初始聚类中心向量Km：am，bm，cm相减，计算两个向量差的模|Kn-Km|，再依据距离最近原则即两向量差的模最小的原则进行分配；S4、计算各类强迫因子贡献率向量的平均向量，将其平均向量作为新的聚类中心向量；S5、重复S3和S4步骤，得到调整后的K类，当样本归类与前步归类完全一致，则停止运算输出结果，当出现不一致时继续重复S3和S4步骤。

全文数据：

权利要求：

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