基于闪电分形维数的雷暴云湍流强度分布评估方法及装置与流程

本发明涉及数据处理，尤其涉及一种基于闪电分形维数的雷暴云湍流强度分布评估方法及装置。

背景技术：

1、随着闪电精细化探测技术的发展，特别是辐射源定位技术的推广和应用，使得闪电通道的构建成为了可能。不同的闪电通道的复杂性不同，同一个闪电的通道也具有直接延伸、分叉和转向等不同形态。分形维数可以表征闪电通道的不同形态。闪电通道形态是由于雷暴云内电荷分布决定的，而电荷分布主要是由云的动力及微物理条件决定的，湍流在其中起了很大的作用。

2、目前，湍流耗散率是衡量湍流强度的重要参数，而湍流耗散率主要通过多普勒雷达提供的径向速度和速度谱宽进行估计。然而，雷达的造价比较高，以致获取湍流分布的成本较大。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于闪电分形维数的雷暴云湍流强度分布评估方法及装置，用以解决现有技术中获取湍流分布的成本较大的缺陷，在确保湍流分布准确性的情况下，降低数据获取成本，并且能更有效的利用闪电精细化定位资料。

2、本发明提供一种基于闪电分形维数的雷暴云湍流强度分布评估方法，包括：获取雷暴云中闪电的辐射源数据，所述雷暴云中闪电的辐射源数据包括至少一个闪电的辐射源数据；根据所述雷暴云中闪电的辐射源数据，利用盒计数法，得到对应闪电的单位面积分形维数和格点化分形维数；根据各所述闪电的单位面积分形维数和格点化分形维数，得到雷暴云湍流分布结果；若所述闪电的单位面积分形维数大于第一预设阈值，则对应闪电发生区域的平均湍流耗散率大于第二预设阈值；否则，对应闪电发生区域的平均湍流耗散率小于或等于第二预设阈值；若所述格点化分形维数大于第三预设阈值，则对应闪电通道在所述格点化分形维数对应区域分叉或转向，且所述区域的湍流耗散率大于所述第二预设阈值；否则，对应闪电通道在所述格点化分形维数对应区域直接延伸，且所述区域的湍流耗散率小于或等于所述第二预设阈值。

3、根据本发明提供的一种基于闪电分形维数的雷暴云湍流强度分布评估方法，根据所述雷暴云中闪电的辐射源数据，利用盒计数法，得到对应单位面积闪电分形维数，包括：根据所述雷暴云中闪电的辐射源数据，利用盒计数法，得到对应闪电整体分形维数；根据所述雷暴云中闪电的辐射源数据，利用凸壳面积法，得到对应闪电的凸壳面积；根据所述闪电整体分形维数和所述闪电的凸壳面积，得到对应闪电所覆盖区域的单位面积分形维数。

4、根据本发明提供的一种基于闪电分形维数的雷暴云湍流强度分布评估方法，根据所述雷暴云中闪电的辐射源数据，利用盒计数法，得到对应闪电的整体分形维数，包括：根据所述至少一个闪电的辐射源数据，得到对应闪电通道；根据所述闪电通道，利用盒计数法，得到对应闪电的整体分形维数。

5、根据本发明提供的一种基于闪电分形维数的雷暴云湍流强度分布评估方法，根据所述闪电通道，利用盒计数法，得到对应闪电的整体分形维数，包括：利用不同尺度的预设网格，分别覆盖所述闪电通道，得到对应尺度下的网格数量；根据所述尺度和所述尺度对应的网格数量，得到对应闪电的整体分形维数。

6、根据本发明提供的一种基于闪电分形维数的雷暴云湍流强度分布评估方法，根据所述雷暴云中闪电的辐射源数据，利用凸壳面积法，得到对应闪电的凸壳面积，包括：根据所述辐射源数据中的至少一个闪电的辐射源数据，利用三角剖分，得到对应闪电的凸壳面积。根据所述闪电整体分形维数和闪电凸壳面积，得到对应闪电的单位面积分形维数

7、根据本发明提供的一种基于闪电分形维数的雷暴云湍流强度分布评估方法，根据所述雷暴云中闪电的辐射源数据，利用盒计数法，得到格点化分形维数，包括：根据所述至少一个闪电的辐射源数据，得到对应闪电通道；对各所述闪电通道分别进行网格划分；针对任一闪电，根据划分后的各个网格中的闪电通道，分别利用所述盒计数法，得到对应闪电的格点化分形维数。

8、根据本发明提供的一种基于闪电分形维数的雷暴云湍流强度分布评估方法，所述第一预设阈值为1.80×10-2；所述第二预设阈值为0.25(m2s-3)1/3；所述第三预设阈值为0.75。

9、本发明还提供一种基于闪电分形维数的雷暴云湍流强度分布评估装置，包括：数据获取模块，获取雷暴云中闪电的辐射源数据，所述雷暴云中闪电的辐射源数据包括至少一个闪电的辐射源数据；分形维数获取模块，根据所述雷暴云中闪电的辐射源数据，利用盒计数法，得到对应闪电的单位面积分形维数和格点化分形维数；湍流分布获取模块，根据各所述闪电的单位面积分形维数和格点化分形维数，得到雷暴云湍流分布结果；若所述闪电的单位面积分形维数大于第一预设阈值，则对应闪电发生区域的平均湍流耗散率大于第二预设阈值；否则，对应闪电发生区域的平均湍流耗散率小于或等于第二预设阈值；若所述格点化分形维数大于第三预设阈值，则对应闪电通道在所述格点化分形维数对应区域分叉或转向，且所述区域的湍流耗散率大于所述第二预设阈值；否则，对应闪电通道在所述格点化分形维数对应区域直接延伸，且所述区域的湍流耗散率小于或等于所述第二预设阈值。

10、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述基于闪电分形维数的雷暴云湍流强度分布评估方法的步骤。

11、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于闪电分形维数的雷暴云湍流强度分布评估方法的步骤。

12、本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于闪电分形维数的雷暴云湍流强度分布评估方法的步骤。

13、本发明提供的基于闪电分形维数的雷暴云湍流强度分布评估方法及装置，根据获取的雷暴云中闪电的辐射源数据，利用盒计数法，确定雷暴云内各闪电的分形维数，从而根据闪电的分形维数确定雷暴云湍流分布情况，为闪电精细化定位资料的应用以及闪电通道形态学研究提供了重要方法。

技术特征：

1.一种基于闪电分形维数的雷暴云湍流强度分布评估方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于闪电分形维数的雷暴云湍流强度分布评估方法，其特征在于，根据所述雷暴云中闪电的辐射源数据，利用盒计数法，得到对应单位面积闪电分形维数，包括：

3.根据权利要求2所述的基于闪电分形维数的雷暴云湍流强度分布评估方法，其特征在于，根据所述雷暴云中闪电的辐射源数据，利用盒计数法，得到对应闪电的整体分形维数，包括：

4.根据权利要求3所述的基于闪电分形维数的雷暴云湍流强度分布评估方法，其特征在于，根据所述闪电通道，利用盒计数法，得到对应闪电的整体分形维数，包括：

5.根据权利要求2所述的基于闪电分形维数的雷暴云湍流强度分布评估方法，其特征在于，根据所述雷暴云中闪电的辐射源数据，利用凸壳面积法，得到对应闪电的凸壳面积，包括：

6.根据权利要求1所述的基于闪电分形维数的雷暴云湍流强度分布评估方法，其特征在于，根据所述雷暴云中闪电的辐射源数据，利用盒计数法，得到格点化分形维数，包括：

7.根据权利要求1所述的基于闪电分形维数的雷暴云湍流强度分布评估方法，其特征在于，所述第一预设阈值为1.80×10-2；所述第二预设阈值为0.25(m2s-3)1/3；所述第三预设阈值为0.75。

8.一种基于闪电分形维数的雷暴云湍流强度分布评估装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述基于闪电分形维数的雷暴云湍流强度分布评估方法的步骤。

10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述基于闪电分形维数的雷暴云湍流强度分布评估方法的步骤。

技术总结
本发明提供一种基于闪电分形维数的雷暴云湍流强度分布评估方法及装置，涉及数据处理技术领域，方法包括：获取雷暴云中闪电的辐射源数据，雷暴云中闪电的辐射源数据包括至少一个闪电的辐射源数据；根据雷暴云中闪电的辐射源数据，利用盒计数法，得到对应闪电的单位面积分形维数和格点化分形维数；根据各闪电的单位面积分形维数和格点化分形维数，得到雷暴云湍流分布结果。本发明根据获取的雷暴云中闪电的辐射源数据，利用盒计数法，确定雷暴云内各闪电的分形维数，从而根据闪电的分形维数确定雷暴云湍流分布情况，为闪电精细化定位资料的应用以及闪电通道形态学研究提供了重要方法。

技术研发人员：张阳,李雨芮,张义军,吕伟涛
受保护的技术使用者：中国气象科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10