一种ascat反演风速的订正方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种气象数据处理方法，尤其是一种ASCAT反演风速的订正方法。
【背景技术】
[0002] 海面风风速实况观测困难，数据资料稀少，预报和服务大部分需要依赖卫 星反演风场和数值预报。美国国家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，简称NASA)于1999年7月发射的极轨卫星（QuikSCAT)极大地推动了由 散射计资料反演风场的方法在天气分析、预报和数值模式中的应用。分析发现，极轨卫星风 场资料在广阔的海洋面上与海岛实测风的一致性较好，尤其是在远海海洋面上，但在近海 海洋面上与海岛实测风之间的误差相对大，原因是陆地对散射信号会产生干扰，造成了观 测误差。
[0003] 2006年欧洲航天局（ESA)发射的由MetOP-A极轨卫星搭载的ASCAT (Advanced SCATterometer)散射计提供的ASCAT反演风场资料在国外也得到了很好的研宄和应用，成 为海洋上的数值预报中重要的初始场的同化资料之一。基于NCEP风场产品、dropsonde探 测资料和浮标站观测资料，通过对中国近海ASCAT反演风场进行检验，结果表明ASCAT反 演风场具有较好的精度。与QuikSCAT反演风类似，ASCAT反演风的风速值与距离海岸线较 远（大于60km)且不受岛屿影响的浮标站的观测风速具有较好的一致性，以上两者的相关 系数可达0. 94,而对于距离海岸线较近（小于30km)的ASCAT反演风的风速值与浮标站的 观测风速相关性较差，离海岸线30~60km范围内或离海岸线大于60km但受岛_影响的 ASCAT反演风速与浮标站的观测风速的误差较大，需要进行订正后才可以使用，目前对此类 ASCAT反演风速进行订正的方法极少，且有效性较低。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种计算过程简单而且订正效果较好的ASCAT 反演风速的订正方法，适合广泛应用到实际业务中。
[0005] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种ASCAT反演风速的订正方 法，包括以下步骤：
[0006] ①获取选定区域内的每个浮标站在不同观察时次的浮标站反演风速：对于选定区 域内的任一个浮标站，在以该浮标站为中心且以设定长度L为半径的圆形区域内，获取与 该浮标站直线距离最小的1~10个ASCAT观测位置上的每个观察时次的ASCAT反演风速， 然后将获取得到的每个观察时次的所有ASCAT反演风速按反距离权重法插值到该浮标站 所在的位置，得到该浮标站在每个观察时次的浮标站反演风速；
[0007] ②获取选定区域内的每个浮标站的风速误差时间序列：对于选定区域内的任一个 浮标站，将该浮标站在每个观察时次的10分钟平均风速作为该浮标站在对应观察时次的 实况风速，然后将该浮标站在每个观察时次的浮标站反演风速与实况风速相减，得到该浮 标站在对应观察时次的风速误差，再将该浮标站在所有观察时次的风速误差组成一个风速 误差时间序列；
[0008] ③根据选定区域内的每个浮标站的风速误差时间序列，计算每两个直线间隔距离 小于设定直线距离D的浮标站的风速误差时间序列之间的相关系数，再对计算得到的所有 相关系数与所有相关系数各自对应的相邻浮标站之间的间隔距离采用对数进行拟合，得到 以间隔距离的数值作为X轴且以相关系数的数值作为Y轴的拟合曲线，接着将低于拟合曲 线与X轴的交点所对应的数值30km的数值范围定义为最大影响距离的选取范围，将最大影 响距离的选取范围内的任意一个值确定为最大影响距离；
[0009] ④对于一个待订正ASCAT反演风速，将以该待订正ASCAT反演风速所在的ASCAT 观测位置为中心，以最大影响距离为半径的圆形范围内的所有浮标站作为已选定浮标站， 然后根据已选定浮标站获取订正后的ASCAT反演风速，具体过程为：将待订正的ASCAT反 演风速代入每个已选定浮标站的回归方程中进行计算，获取通过每个已选定浮标站的回归 方程计算得到的结果与待订正的ASCAT反演风速的差值，将每个已选定浮标站对应的差值 作为由对应的已选定浮标站提供的订正值，将所有已选定浮标站提供的订正值用带最大影 响距离的反距离权重法进行加权平均计算，将加权平均计算得到的结果作为反演风速订正 值，最后计算待订正ASCAT反演风速与反演风速订正值的和值，该和值为订正后的ASCAT反 演风速；其中，对于任一个已选定浮标站，其回归方程的建立过程为：将该已选定浮标站在 所有观察时次的浮标站反演风速和实况风速组成一个浮标站风速时间序列，再根据浮标站 风速时间序列用线性回归方法建立该已选定浮标站的回归方程；
[0010] 或具体过程为：获取每个已选定浮标站在待订正ASCAT反演风速所在的观察时次 的风速误差，再用带最大影响距离的反距离权重法对该观察时次获取的所有风速误差进行 加权平均计算，将加权平均计算得到的结果作为估算误差，最后计算待订正ASCAT反演风 速与估算误差的差值，该差值为订正后的ASCAT反演风速。
[0011] 所述的步骤①中，将一个浮标站在一个观察时次的浮标站反演风速记为Zp，
【主权项】
1. 一种ASCAT反演风速的订正方法，其特征在于包括以下步骤： ① 获取选定区域内的每个浮标站在不同观察时次的浮标站反演风速：对于选定区域内 的任一个浮标站，在以该浮标站为中心且以设定长度L为半径的圆形区域内，获取与该浮 标站直线距离最小的1~10个ASCAT观测位置上的每个观察时次的ASCAT反演风速，然后 将获取得到的每个观察时次的所有ASCAT反演风速按反距离权重法插值到该浮标站所在 的位置，得到该浮标站在每个观察时次的浮标站反演风速； ② 获取选定区域内的每个浮标站的风速误差时间序列：对于选定区域内的任一个浮标 站，将该浮标站在每个观察时次的10分钟平均风速作为该浮标站在对应观察时次的实况 风速，然后将该浮标站在每个观察时次的浮标站反演风速与实况风速相减，得到该浮标站 在对应观察时次的风速误差，再将该浮标站在所有观察时次的风速误差组成一个风速误差 时间序列； ③ 根据选定区域内的每个浮标站的风速误差时间序列，计算每两个直线间隔距离小于 设定直线距离D的浮标站的风速误差时间序列之间的相关系数，再对计算得到的所有相关 系数与所有相关系数各自对应的相邻浮标站之间的间隔距离采用对数进行拟合，得到以间 隔距离的数值作为X轴且以相关系数的数值作为Y轴的拟合曲线，接着将低于拟合曲线与 X轴的交点所对应的数值30km的数值范围定义为最大影响距离的选取范围，将最大影响距 离的选取范围内的任意一个值确定为最大影响距离； ④ 对于一个待订正ASCAT反演风速，将以该待订正ASCAT反演风速所在的ASCAT观测 位置为中心，以最大影响距离为半径的圆形范围内的所有浮标站作为已选定浮标站，然后 根据已选定浮标站获取订正后的ASCAT反演风速，具体过程为：将待订正的ASCAT反演风速 代入每个已选定浮标站的回归方程中进行计算，获取通过每个已选定浮标站的回归方程计 算得到的结果与待订正的ASCAT反演风速的差值，将每个已选定浮标站对应的差值作为由 对应的已选定浮标站提供的订正值，将所有已选定浮标站提供的订正值用带最大影响距离 的反距离权重法进行加权平均计算，将加权平均计算得到的结果作为反演风速订正值，最 后计算待订正ASCAT反演风速与反演风速订正值的和值，该和值为订正后的ASCAT反演风 速；其中，对于任一个已选定浮标站，其回归方程的建立过程为：将该已选定浮标站在所有 观察时次的浮标站反演风速和实况风速组成一个浮标站风速时间序列，再根据浮标站风速 时间序列用线性回归方法建立该已选定浮标站的回归方程； 或具体过程为：获取每个已选定浮标站在待订正ASCAT反演风速所在的观察时次的风 速误差，再用带最大影响距离的反距离权重法对该观察时次获取的所有风速误差进行加权 平均计算，将加权平均计算得到的结果作为估算误差，最后计算待订正ASCAT反演风速与 估算误差的差值，该差值为订正后的ASCAT反演风速。
2. 根据权利要求1所述的一种基于浮标站风速的ASCAT反演风速的订正方法，其 特征在于所述的步骤①中，将一个浮标站在一个观察时次的浮标站反演风速记为Zp，
，其中，n表示针对该浮标站所需要获取ASCAT反演风速的ASCAT观测 位置的总数，Zi表示第i个ASCAT观测位置在该观察时次的ASCAT反演风速，1 <i<n，di表示作为中心的浮标站与第i个ASCAT观测位置之间的距离。
3. 根据权利要求1所述的一种基于浮标站风速的ASCAT反演风速的订正方法，其 特征在于所述的步骤④中，将与待订正ASCAT反演风速对应的反演风速订正值记为Zq，
、其中，m表示与待订正ASCAT反演风速对应的已选定浮标站 的总数，Zj表示第j个已选定浮标站所提供的订正值，1彡j彡!11，(1」表示作为中心的ASCAT观测位置与第j个已选定浮标站之间的距离，R表示最大影响距离。
4. 根据权利要求1所述的一种基于浮标站风速的ASCAT反演风速的订正方法， 其特征在于所述的步骤④中，将与待订正的ASCAT反演风速对应的估算误差记为Zr，
t表示与待订正ASCAT反演风速对应的已选定浮标站的总 数，Zs表示第s个已选定浮标站在待订正ASCAT反演风速所在的观察时次的风速误差， 1 <s<t，尤表示作为中心的ASCAT观测位置与第s个已选定浮标站之间的距离，R表示 最大影响距离。
5. 根据权利要求1所述的一种基于浮标站风速的ASCAT反演风速的订正方法，其特征 在于所述的步骤①中，所述的设定长度L= 50km。
6. 根据权利要求1所述的一种基于浮标站风速的ASCAT反演风速的订正方法，其特征 在于所述的步骤③中，所述的设定直线距离D= 400km。
【专利摘要】本发明公开了一种ASCAT反演风速的订正方法，特点是包括以下步骤：获取选定区域内的每个浮标站在不同观察时次的浮标站反演风速；获取选定区域内的每个浮标站的风速误差时间序列；根据选定区域内的每个浮标站的风速误差时间序列确定最大影响距离；根据已选定浮标站对待订正ASCAT反演风速进行订正，以获取订正后的ASCAT反演风速；优点是计算过程简单，而且订正效果较好，适合广泛应用到实际业务中。
【IPC分类】G01W1-00
【公开号】CN104777526
【申请号】CN201510180865
【发明人】姚日升, 涂小萍, 丁烨毅, 蒋璐璐, 胡波, 朱宪春, 顾小丽
【申请人】宁波市气象台
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月16日