[发明专利]一种极地能量输送通量散度的计算方法

说明书

本发明涉及一种极地能量输送通量散度的计算方法。读取原始全球网格的能量输送通量数据，将研究区域的输送通量数据转变为分辨率为50km×50km的等面积可扩展(Equal‑Area Scalable Earth，EASE)网格数据。投影完成后首先对水平数据和垂向数据进行方向修正，然后根据水平方向和垂直方向的梯度计算能量输送通量的散度。最后，建立图像显示窗口，对结果进行可视化。本发明解决了目前再分析大气数据的能量输送通量散度数据在极地地区较为离散和结果错误的问题，准确性和科学性较高。该方法操作简便，用户可根据需求任意调整输入的矢量参数，计算其他矢量参数的散度。

技术领域

本发明涉及一种极地能量输送通量散度的计算方法，具体说的是一种计算并绘制极地热量输送通量散度的流程算法。

背景技术

矢量的散度是判断某个位置处的输送通量是向外发散还是向内汇聚的重要物理量，在气象学的相关研究中，气象矢量数据的聚散分析十分常见，在极地区域关于能量和热量的“源”和“汇”的相关研究中同样应用广泛。由于目前大气再分析数据集提供的能量通量散度数据通常存储于全球经纬度网格中，在极地区域进行出图和分析时通常会因经纬度网格非均匀分布而产生误差，此外，目前存在的通量散度数据往往比较离散，导致出图不清晰甚至出图错误，为科学分析和研究带来困难。因此，极地能量输送通量散度的计算方法具有较强的实际应用价值和科学研究价值。

发明内容

针对上述技术不足，本发明提供一种准确的能量输送通量散度的计算方法。本方法借助IDL程序语言，读取能量输送通量数据，进行数据投影以及修正后，根据得到的能量输送通量的水平和垂向分量计算散度。本算法得到的结果较为平滑，准确性和科学性较强。此外，该方法简便灵活，用户可根据需求自定义输入的矢量数据，计算极地区域其对应的散度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种极地能量输送通量散度的计算方法，包括以下步骤：

1)读取全球地理网格下的能量输送通量的数据，计算其实际观测值；

2)将能量输送通量实际观测值数据投影为具有预设分辨率的等面积可扩展网格数据；

3)对投影后得到的水平数据和垂向数据进行方向修正；

4)对于每一个网格，依据水平和垂向梯度计算能量输送通量的散度；

5)重复步骤4)，对所有网格进行迭代处理，计算所有网格的能量输送通量散度；

6)建立绘图窗口，将散度计算结果进行可视化，用于图像直观表示此位置处为通量向内汇聚的通量汇区或通量向外辅散的通量源区。

所述全球地理网格下的能量输送通量为：经向分量和纬向分量、以及各分量数据对应的缩放因子和偏移量属性等参数。

所述计算两个分量的实际观测值包括：

根据缩放因子和偏移量属性计算两个分量的实际观测值e和n：

公式1：e＝e₀×scale_factor1+add_offset1

公式2：n＝n₀×scale_factor2+add_offset2

其中参数定义如下：e₀为全球地理网格下的能量输送矢量纬向分量的记录值，scale_factor1为e₀对应的缩放因子，add_offset1为e₀对应的偏移量；n₀为全球地理网格下的能量输送矢量经向分量的记录值，scale_factor2为n₀对应的缩放因子，add_offset2为n₀对应的偏移量。

所述将数据投影为具有预设分辨率的等面积可扩展网格包括以下步骤：