一种大气“超低温”精确厚度及强度识别方法与流程

本发明涉及大气“超低温”识别技术领域，具体为一种大气“超低温”精确厚度及强度识别方法。

背景技术：

一般自然降水的产生，不仅需要一定的宏观天气条件，还需要满足云中的微物理条件。在一定温度下，空气形成了饱和空气，这时如果气温降低，空气中凝结核形成微小水滴--云、雾，云中的小水滴互相碰撞形成降雨、雪、冰雹等降落到地面。传统预报是通过数值预报、模式预报和统计分析预报降水量，这种预报方法是建立在不变化的情况下的预测，无法识别强对流气象灾害影响的关键信息--大气“超低温”。欧阳首承建立的blowup软件系统，对大气“超低温”厚度和强度的识别误差精度在500m以上。本方法是建立在北斗大气探空信息(非规则信息)数字化预测技术上，正确识别大气“超低温”厚度和强度的识别误差精度在10m以下，对强对流气象灾害预测水平提高具有重要作用。

大气“超低温”是在大气300-100pha(7公里-12公里)高度层，突然出现气温降低20-30度的超低层，是欧阳首承教授在上世纪60年代发现和提出，是影响强对流性气象灾害的重要关键因子。目前常规业务无法发现和识别大气“超低温”，欧阳首承的溃变理论软件(biowup)识别大气“超低温”厚度和强度误差较大。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种大气“超低温”精确厚度及强度识别方法，针对强对流气象灾害的精细预测，弥补了常规天气预报业务系统不能识别大气“超低温”，满足了强对流气象灾害的预测预警需求；以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种大气“超低温”精确厚度及强度识别方法，包括以下步骤：步骤一，北斗大气探空物理量输入；步骤二，数字化模式系统计算处理，并输出显示数字图形；步骤三，大气“超低温”特征识别；其中在所述的步骤一中：通过北斗大气探空获取的非规则信息数据资料输入，通过data转换为数字化模式中存入high模块的tloph目录，为数字化计算调用；

在所述的步骤二中：调用数字化模式计算模块进行物理量数据的位温计算处理，垂直精度达到小于10m，以横轴表示位温，纵轴表示气压高度，绘制数字化结构图，并输出图形；

在所述的步骤三中，大气“超低温”厚度和强度识别过程中：1)超低温层在300pha-215pha高度层；2)超低温强度用“超低温”层位温曲线随高度变化的一阶导数表示，数值越大，“超低温”越强；3)“超低温”越厚、强度越大，灾害程度越强，反之就弱。

作为本发明的进一步技术方案：在所述步骤一中，北斗大气探空物理量包括气压、温度、湿度和风场。

作为本发明的进一步技术方案：采用演化科学的信息数字化技术方法，运用北斗大气探测物理信息处理的数字化结构分析技术，准确识别大气“超低温”厚度和强度。

作为本发明的进一步技术方案：所述信息数字化技术方法选择地球物理学中的可以体现热量垂直分布的位温；即其中式中θ为位势温度，表示热量；t为气温(以绝对温标k表示)，p0为海平面气压，p为任意高度的气压(均以hpa表示)，rd为气体常数，cp定压比热；建立以热能表征的信息数字化解码技术软件，系统之所以采用位温表示，其体了基本粒子的非规则运动的现热量的分布性。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用演化科学的信息数字化技术方法，运用北斗大气探测物理信息处理的数字化结构分析技术，准确识别大气“超低温”厚度和强度；

通过北斗大气探空信息，采用大气位温能量的物理计算处理，大气热量曲线图在大气300-100pha高度层出现折转结构，通过计算机绘制成大气“超低温”结构图形，识别大气“超低温”厚度、强度，“超低温”厚度识别精确度误差10m。

附图说明

图1为本发明的步骤示意图。

图中：

a.北斗大气探空物理量输入，物理量为气压、温度、湿度、风速、风向等物理信息。

b.信息数字化技术系统计算处理分析。

c.大气“超低温”模式识别，大气“超低温”结构特征图形输出。

图2为本发明的系统界面。

图3为本发明的北斗大气探空信息数据模块示意图。

图4是本发明中北斗探空2013年7月14日20时暴雨型“超低温”结构图。

图5是本发明中北斗探空2013年7月14日20时暴雨型“超低温”结构图

图6-图11是本发明中北京“7.21”特大暴雨“超低温结构图”。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5；本发明提供的一种实施例：一种大气“超低温”精确厚度及强度识别方法，包括以下步骤：步骤一，北斗大气探空物理量输入；步骤二，数字化模式系统计算处理，并输出显示数字图形；步骤三，大气“超低温”特征识别；其中在所述的步骤一中：通过北斗大气探空获取的非规则信息数据资料输入，通过data转换为数字化模式中存入high模块的tloph目录，为数字化计算调用；

在所述的步骤二中：调用数字化模式计算模块进行物理量数据的位温计算处理，垂直精度达到小于10m，以横轴表示位温，纵轴表示气压高度，绘制数字化结构图，并输出图形；

在所述的步骤三中，大气“超低温”厚度和强度识别过程中：

1)超低温层在300pha-215pha高度层；2)超低温强度用“超低温”层位温曲线随高度变化的一阶导数表示，数值越大，“超低温”越强；3)“超低温”越厚、强度越大，灾害程度越强，反之就弱。

作为本发明的进一步技术方案：在所述步骤一中，北斗大气探空物理量包括气压、温度、湿度和风场。

作为本发明的进一步技术方案：采用演化科学的信息数字化技术方法，运用北斗大气探测物理信息处理的数字化结构分析技术，准确识别大气“超低温”厚度和强度。

作为本发明的进一步技术方案：所述信息数字化技术方法选择地球物理学中的可以体现热量垂直分布的位温；即其中式中θ为位势温度，表示热量；t为气温(以绝对温标k表示)，p0为海平面气压，p为任意高度的气压(均以hpa表示)，rd为气体常数，cp定压比热；建立以热能表征的信息数字化解码技术软件，系统之所以采用位温表示，其体了基本粒子的非规则运动的现热量的分布性。

实施例：

北京2012年7月21日，北京迎来了61年最大暴雨，北京城遭遇今年以来最大的雨，最大降水量达到460mm，总体达到特大暴雨级别。此次暴雨遇难者总人数达到79名，造成房屋倒塌10660间，160.2万人受灾，经济损失116.4亿元。

参见图6-图11，大气“超低温”案例分析：

附图为北京2012年7月20日至7月22日08时和20时大气探空暴雨灾害“超低温”结构图，7月20日08时(暴雨24小时前)，有微弱“超低温”，20日20时“超低温”形成，厚度70pha单位(300-230pha)，强度中等(70度倾斜度)；21日08时，“超低温”厚度达150pha单位(300-150pha)，强度达到特强(近垂直)，综合强度达到特强，暴雨降水强度预测为400mm以上，即特大暴雨，21日20日“超低温”强度维持，厚度增加到180pha单位。22日08时“超低温”快速减弱，厚度减弱为50pha单位，22日20时“超低温”消除。暴雨结束。北京特大暴雨是21日午后开始降水，下午4时增大，至22日凌晨开始减弱，北京平均降水量达170mm，最大降水量达到460mm。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。