一種ascat反演風速的訂正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種氣象數(shù)據(jù)處理方法，尤其是一種ASCAT反演風速的訂正方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 海面風風速實況觀測困難，數(shù)據(jù)資料稀少，預(yù)報和服務(wù)大部分需要依賴衛(wèi) 星反演風場和數(shù)值預(yù)報。美國國家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，簡稱NASA)于1999年7月發(fā)射的極軌衛(wèi)星（QuikSCAT)極大地推動了由 散射計資料反演風場的方法在天氣分析、預(yù)報和數(shù)值模式中的應(yīng)用。分析發(fā)現(xiàn)，極軌衛(wèi)星風 場資料在廣闊的海洋面上與海島實測風的一致性較好，尤其是在遠海海洋面上，但在近海 海洋面上與海島實測風之間的誤差相對大，原因是陸地對散射信號會產(chǎn)生干擾，造成了觀 測誤差。
[0003] 2006年歐洲航天局（ESA)發(fā)射的由MetOP-A極軌衛(wèi)星搭載的ASCAT (Advanced SCATterometer)散射計提供的ASCAT反演風場資料在國外也得到了很好的研宄和應(yīng)用，成 為海洋上的數(shù)值預(yù)報中重要的初始場的同化資料之一。基于NCEP風場產(chǎn)品、dropsonde探 測資料和浮標站觀測資料，通過對中國近海ASCAT反演風場進行檢驗，結(jié)果表明ASCAT反 演風場具有較好的精度。與QuikSCAT反演風類似，ASCAT反演風的風速值與距離海岸線較 遠（大于60km)且不受島嶼影響的浮標站的觀測風速具有較好的一致性，以上兩者的相關(guān) 系數(shù)可達0. 94,而對于距離海岸線較近（小于30km)的ASCAT反演風的風速值與浮標站的 觀測風速相關(guān)性較差，離海岸線30~60km范圍內(nèi)或離海岸線大于60km但受島_影響的 ASCAT反演風速與浮標站的觀測風速的誤差較大，需要進行訂正后才可以使用，目前對此類 ASCAT反演風速進行訂正的方法極少，且有效性較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種計算過程簡單而且訂正效果較好的ASCAT 反演風速的訂正方法，適合廣泛應(yīng)用到實際業(yè)務(wù)中。
[0005] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種ASCAT反演風速的訂正方 法，包括以下步驟：
[0006] ①獲取選定區(qū)域內(nèi)的每個浮標站在不同觀察時次的浮標站反演風速：對于選定區(qū) 域內(nèi)的任一個浮標站，在以該浮標站為中心且以設(shè)定長度L為半徑的圓形區(qū)域內(nèi)，獲取與 該浮標站直線距離最小的1~10個ASCAT觀測位置上的每個觀察時次的ASCAT反演風速， 然后將獲取得到的每個觀察時次的所有ASCAT反演風速按反距離權(quán)重法插值到該浮標站 所在的位置，得到該浮標站在每個觀察時次的浮標站反演風速；
[0007] ②獲取選定區(qū)域內(nèi)的每個浮標站的風速誤差時間序列：對于選定區(qū)域內(nèi)的任一個 浮標站，將該浮標站在每個觀察時次的10分鐘平均風速作為該浮標站在對應(yīng)觀察時次的 實況風速，然后將該浮標站在每個觀察時次的浮標站反演風速與實況風速相減，得到該浮 標站在對應(yīng)觀察時次的風速誤差，再將該浮標站在所有觀察時次的風速誤差組成一個風速 誤差時間序列；
[0008] ③根據(jù)選定區(qū)域內(nèi)的每個浮標站的風速誤差時間序列，計算每兩個直線間隔距離 小于設(shè)定直線距離D的浮標站的風速誤差時間序列之間的相關(guān)系數(shù)，再對計算得到的所有 相關(guān)系數(shù)與所有相關(guān)系數(shù)各自對應(yīng)的相鄰浮標站之間的間隔距離采用對數(shù)進行擬合，得到 以間隔距離的數(shù)值作為X軸且以相關(guān)系數(shù)的數(shù)值作為Y軸的擬合曲線，接著將低于擬合曲 線與X軸的交點所對應(yīng)的數(shù)值30km的數(shù)值范圍定義為最大影響距離的選取范圍，將最大影 響距離的選取范圍內(nèi)的任意一個值確定為最大影響距離；
[0009] ④對于一個待訂正ASCAT反演風速，將以該待訂正ASCAT反演風速所在的ASCAT 觀測位置為中心，以最大影響距離為半徑的圓形范圍內(nèi)的所有浮標站作為已選定浮標站， 然后根據(jù)已選定浮標站獲取訂正后的ASCAT反演風速，具體過程為：將待訂正的ASCAT反 演風速代入每個已選定浮標站的回歸方程中進行計算，獲取通過每個已選定浮標站的回歸 方程計算得到的結(jié)果與待訂正的ASCAT反演風速的差值，將每個已選定浮標站對應(yīng)的差值 作為由對應(yīng)的已選定浮標站提供的訂正值，將所有已選定浮標站提供的訂正值用帶最大影 響距離的反距離權(quán)重法進行加權(quán)平均計算，將加權(quán)平均計算得到的結(jié)果作為反演風速訂正 值，最后計算待訂正ASCAT反演風速與反演風速訂正值的和值，該和值為訂正后的ASCAT反 演風速；其中，對于任一個已選定浮標站，其回歸方程的建立過程為：將該已選定浮標站在 所有觀察時次的浮標站反演風速和實況風速組成一個浮標站風速時間序列，再根據(jù)浮標站 風速時間序列用線性回歸方法建立該已選定浮標站的回歸方程；
[0010] 或具體過程為：獲取每個已選定浮標站在待訂正ASCAT反演風速所在的觀察時次 的風速誤差，再用帶最大影響距離的反距離權(quán)重法對該觀察時次獲取的所有風速誤差進行 加權(quán)平均計算，將加權(quán)平均計算得到的結(jié)果作為估算誤差，最后計算待訂正ASCAT反演風 速與估算誤差的差值，該差值為訂正后的ASCAT反演風速。
[0011] 所述的步驟①中，將一個浮標站在一個觀察時次的浮標站反演風速記為Zp，
【主權(quán)項】
1. 一種ASCAT反演風速的訂正方法，其特征在于包括以下步驟： ① 獲取選定區(qū)域內(nèi)的每個浮標站在不同觀察時次的浮標站反演風速：對于選定區(qū)域內(nèi) 的任一個浮標站，在以該浮標站為中心且以設(shè)定長度L為半徑的圓形區(qū)域內(nèi)，獲取與該浮 標站直線距離最小的1~10個ASCAT觀測位置上的每個觀察時次的ASCAT反演風速，然后 將獲取得到的每個觀察時次的所有ASCAT反演風速按反距離權(quán)重法插值到該浮標站所在 的位置，得到該浮標站在每個觀察時次的浮標站反演風速； ② 獲取選定區(qū)域內(nèi)的每個浮標站的風速誤差時間序列：對于選定區(qū)域內(nèi)的任一個浮標 站，將該浮標站在每個觀察時次的10分鐘平均風速作為該浮標站在對應(yīng)觀察時次的實況 風速，然后將該浮標站在每個觀察時次的浮標站反演風速與實況風速相減，得到該浮標站 在對應(yīng)觀察時次的風速誤差，再將該浮標站在所有觀察時次的風速誤差組成一個風速誤差 時間序列； ③ 根據(jù)選定區(qū)域內(nèi)的每個浮標站的風速誤差時間序列，計算每兩個直線間隔距離小于 設(shè)定直線距離D的浮標站的風速誤差時間序列之間的相關(guān)系數(shù)，再對計算得到的所有相關(guān) 系數(shù)與所有相關(guān)系數(shù)各自對應(yīng)的相鄰浮標站之間的間隔距離采用對數(shù)進行擬合，得到以間 隔距離的數(shù)值作為X軸且以相關(guān)系數(shù)的數(shù)值作為Y軸的擬合曲線，接著將低于擬合曲線與 X軸的交點所對應(yīng)的數(shù)值30km的數(shù)值范圍定義為最大影響距離的選取范圍，將最大影響距 離的選取范圍內(nèi)的任意一個值確定為最大影響距離； ④ 對于一個待訂正ASCAT反演風速，將以該待訂正ASCAT反演風速所在的ASCAT觀測 位置為中心，以最大影響距離為半徑的圓形范圍內(nèi)的所有浮標站作為已選定浮標站，然后 根據(jù)已選定浮標站獲取訂正后的ASCAT反演風速，具體過程為：將待訂正的ASCAT反演風速 代入每個已選定浮標站的回歸方程中進行計算，獲取通過每個已選定浮標站的回歸方程計 算得到的結(jié)果與待訂正的ASCAT反演風速的差值，將每個已選定浮標站對應(yīng)的差值作為由 對應(yīng)的已選定浮標站提供的訂正值，將所有已選定浮標站提供的訂正值用帶最大影響距離 的反距離權(quán)重法進行加權(quán)平均計算，將加權(quán)平均計算得到的結(jié)果作為反演風速訂正值，最 后計算待訂正ASCAT反演風速與反演風速訂正值的和值，該和值為訂正后的ASCAT反演風 速；其中，對于任一個已選定浮標站，其回歸方程的建立過程為：將該已選定浮標站在所有 觀察時次的浮標站反演風速和實況風速組成一個浮標站風速時間序列，再根據(jù)浮標站風速 時間序列用線性回歸方法建立該已選定浮標站的回歸方程； 或具體過程為：獲取每個已選定浮標站在待訂正ASCAT反演風速所在的觀察時次的風 速誤差，再用帶最大影響距離的反距離權(quán)重法對該觀察時次獲取的所有風速誤差進行加權(quán) 平均計算，將加權(quán)平均計算得到的結(jié)果作為估算誤差，最后計算待訂正ASCAT反演風速與 估算誤差的差值，該差值為訂正后的ASCAT反演風速。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于浮標站風速的ASCAT反演風速的訂正方法，其 特征在于所述的步驟①中，將一個浮標站在一個觀察時次的浮標站反演風速記為Zp，
，其中，n表示針對該浮標站所需要獲取ASCAT反演風速的ASCAT觀測 位置的總數(shù)，Zi表示第i個ASCAT觀測位置在該觀察時次的ASCAT反演風速，1 <i<n，di表示作為中心的浮標站與第i個ASCAT觀測位置之間的距離。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于浮標站風速的ASCAT反演風速的訂正方法，其 特征在于所述的步驟④中，將與待訂正ASCAT反演風速對應(yīng)的反演風速訂正值記為Zq，
、其中，m表示與待訂正ASCAT反演風速對應(yīng)的已選定浮標站 的總數(shù)，Zj表示第j個已選定浮標站所提供的訂正值，1彡j彡!11，(1」表示作為中心的ASCAT觀測位置與第j個已選定浮標站之間的距離，R表示最大影響距離。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于浮標站風速的ASCAT反演風速的訂正方法， 其特征在于所述的步驟④中，將與待訂正的ASCAT反演風速對應(yīng)的估算誤差記為Zr，
t表示與待訂正ASCAT反演風速對應(yīng)的已選定浮標站的總 數(shù)，Zs表示第s個已選定浮標站在待訂正ASCAT反演風速所在的觀察時次的風速誤差， 1 <s<t，尤表示作為中心的ASCAT觀測位置與第s個已選定浮標站之間的距離，R表示 最大影響距離。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于浮標站風速的ASCAT反演風速的訂正方法，其特征 在于所述的步驟①中，所述的設(shè)定長度L= 50km。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于浮標站風速的ASCAT反演風速的訂正方法，其特征 在于所述的步驟③中，所述的設(shè)定直線距離D= 400km。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種ASCAT反演風速的訂正方法，特點是包括以下步驟：獲取選定區(qū)域內(nèi)的每個浮標站在不同觀察時次的浮標站反演風速；獲取選定區(qū)域內(nèi)的每個浮標站的風速誤差時間序列；根據(jù)選定區(qū)域內(nèi)的每個浮標站的風速誤差時間序列確定最大影響距離；根據(jù)已選定浮標站對待訂正ASCAT反演風速進行訂正，以獲取訂正后的ASCAT反演風速；優(yōu)點是計算過程簡單，而且訂正效果較好，適合廣泛應(yīng)用到實際業(yè)務(wù)中。
【IPC分類】G01W1-00
【公開號】CN104777526
【申請?zhí)枴緾N201510180865
【發(fā)明人】姚日升, 涂小萍, 丁燁毅, 蔣璐璐, 胡波, 朱憲春, 顧小麗
【申請人】寧波市氣象臺
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年4月16日