[发明专利]一种三维云场诊断方法及装置

说明书

本发明提供了一种三维云场诊断方法及装置，包括获取三维分布的大气温度场和大气湿度场，以及位势高度场；构建用于描述三维云场的三维坐标系并设定虚拟格点集；将平面坐标位置相同的虚拟格点归类为一组，按照海拔递增顺序构成虚拟格点序列；获取所述虚拟格点序列对应的目标虚拟格点序列；根据所述大气温度场和大气湿度场获取所述目标虚拟格点序列对应的目标云垂直结构；根据各组对应的目标虚拟格点序列对应的目标云垂直结构得到三维云场诊断结果。本发明能够给出时空连续的云分布结果，且能给出大范围云的垂直结构，这是常规和特种观测无法做到的。

技术领域

本发明涉及数据分析领域，尤其涉及一种三维云场诊断方法及装置。

背景技术

大气中的云场同云辐射特性、降水机制和降水效率等方面紧密相关，具备巨大的研究价值。卫星是大范围云观测的最有效手段，国际常用的卫星云产品有国际卫星云气候计划ISCCP(International Satellite Cloud Climatology Project)、美国宇航局NASA云与地球辐射能量系统CERES的云资料以及MODIS卫星云观测产品。这三类国际常用的卫星云观测产品，均为二维水平分布，无法提供云和云含水量的垂直分布。Cloudsat和CALIPSO卫星对云垂直结构有较强的探测能力，但其不能得到一个地区的时空连续观测结果，也无法满足大范围三维云观测的需求。

此外，还可以通过飞机观测或地面云雷达来了解云场。飞机观测是最直接的穿云探测，但飞机观测仅能给出沿飞行航迹的云的特性。地面云雷达可以给出观测站点上空时间连续的云垂直结构观测，但目前还未形成观测网，也难以获取到三维时变的云场和云水场的分布及演变。

云是时空不连续的，且现有技术缺乏系统观测手段，因此难以得到三维云场和云水场的分布。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种三维云场诊断方法及装置。本发明具体是以如下技术方案实现的：

一种三维云场诊断方法，包括：

获取大气再分析资料，所述大气再分析资料包括三维分布的大气温度场和大气湿度场，以及位势高度场；

构建用于描述三维云场的三维坐标系，在所述三维坐标系中设定虚拟格点集；

将平面坐标位置相同的虚拟格点归类为一组，每一组的虚拟格点按照海拔递增顺序构成虚拟格点序列；

获取所述虚拟格点序列对应的目标虚拟格点序列，所述目标虚拟格点序列中的目标虚拟格点的位势高度高于其地表位势高度；

根据所述大气温度场和大气湿度场获取所述目标虚拟格点序列对应的目标云垂直结构；

根据各组对应的目标虚拟格点序列对应的目标云垂直结构得到三维云场诊断结果。

进一步地，还包括：

基于所述三维云场诊断结果，分析某个虚拟格点序列对应的云顶高度，包括：

根据所述三维云场诊断结果依次判断所述虚拟格点序列中各个虚拟格点对应位置是否有云；

将对应位置有云的海拔最高的虚拟格点的海拔高度作为云顶高度；

或，

基于所述三维云场诊断结果，分析某虚拟格点序列对应的云底高度，包括：

根据所述三维云场诊断结果依次判断所述虚拟格点序列中各个虚拟格点对应位置是否有云；

将对应位置有云的海拔最低的虚拟格点的海拔高度作为云底高度。

进一步地，还包括：

基于所述大气温度场和所述云顶高度得到对应的云顶温度；

或，