[发明专利]一种基于中尺度数值模式WRF的大气湍流结构常数预报方法

说明书

一种基于中尺度数值模式WRF的大气湍流结构常数预报方法，包括如下步骤：步骤1，WRF模式前处理系统WPS准备输入场，步骤2，WRF模式输入场数据动力初始化，步骤3，WRF模式数值积分预报得气象参数，步骤4，解码WRF模式输出的NetCDF格式预报结果数据文件，步骤5，获取大气湍流结构常数。本发明所公开的方法首次实现了对大气湍流结构常数的预报，能够预报未来某一时间段内某一区域大气湍流结构常数的空间分布，可为无线电系统的正常运行提供环境保障。

技术领域

本发明属于无线电气象领域，特别涉及该领域中的一种基于中尺度数值模式WRF的大气湍流结构常数预报方法。

背景技术

对流层是贴近地面的大气层，对流层顶部在极区为9km，赤道可达17km。大气湍流是对流层低层大气中的一种重要运动形式。对流层散射传播是由这种湍流运动引起的，在电磁波的照射下，湍流涡旋变成一个偶极子，将入射能量进行二次辐射，从而形成对流层散射传播现象。由大气湍流引起的对流层散射和对流层闪烁传播效应，主要通过大气湍流结构常数来表征。

数值天气预报是基于大气运动方程和热力过程，再加入水汽平衡方程和其它物理过程的数学表达，结合一定的边界条件，通过气象数值模式运算可以预报得到高分辨动力协调的四维气象数据，为研究对流层大气参数的三维结构和中尺度天气的发生发展及演变过程奠定基础。随着中尺度数值天气预报技术的不断进步，涌现出了一批优秀的中尺度数值预报模式，例如WRF(Weather Research and Forecasting)模式，它主要包括前处理模块(WPS)、主程序模块(ARW)、后处理模块(ARWpost)等。随着目前计算能力的不断提高，数值预报在大气科学中，尤其是天气预报领域中的作用变得越来越重要。从20世纪80年代开始，我国确立了以数值分析预报产品为基础，综合运用各种气象信息和预报技术的天气预报技术路线，以数值天气预报为重点的气象业务现代化建设获得了快速发展。大气湍流结构常数通过大气温压湿等参数计算得到，因此，可以通过WRF数值预报系统实现对大气湍流结构常数的直接预报。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种基于中尺度数值模式WRF的大气湍流结构常数预报方法。

本发明采用如下技术方案：

一种基于中尺度数值模式WRF的大气湍流结构常数预报方法，其改进之处在于，包括如下步骤：

步骤1，WRF模式前处理系统WPS准备输入场，下载GFS初始场数据，先后运行geogrid程序模块、ungrib程序模块、metgrid程序模块，把GFS初始场数据水平插值到模拟区域格点上取得以met_em开头的输入场数据文件，具体实现过程为：

步骤11，根据预报时间确定下载全球GFS初始场数据，时间分辨率为3小时，文件名为gfs.t12z.pgrbf00～24.grib2，间隔3小时，共9个文件；

步骤12，按需要在namelist.wps文件中修改嵌套数max_dom、起始时间start_time、结束时间end_time、结束时东西方向格点数e_we、结束时南北方向格点数e_sn、地形数据空间分辨率geog_data_res、纬度方向最外层嵌套网格格距dx、经度方向最外层嵌套网格格距dy、地图投影方式map_proj、最外层网格中心纬度ref_lat、最外层网格中心经度ref_lon和输出数据格式out_format参数；

步骤13，运行geogrid程序模块，根据namelist.wps文件中预报区域的设置确定预报区域，把静态地形数据插值到格点上，该格点是由namelist.wps文件中水平分辨率控制参数设定的，输出geo_em开头的nc文件；

步骤14，运行ungrib程序模块，读取GFS初始场数据文件，抽取气象要素场，输出以FILE开头的文件；